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近年来节水农业抗旱技术的研究热点

时间:2017-06-21 来源:88必发老虎机 所属分类: 农田水利论文 本文字数:6470字
  摘 要:通过文献调查的方法,从工程节水、生物节水、农艺节水和管理节水 4 个方面对当前中国农业节水抗旱技术的研究进行了归纳总结,并且简要论述了农业节水抗旱过程中存在的问题和不足之处,对农业节水抗旱技术的实施提出展望,旨在推动节水农业的发展。
  
  关键词:农业用水;节水农业;节水抗旱;研究进展。
  
  Abstract: By the method of literature survey, from engineering water saving, biological water-saving, agronomic water saving and wa-ter-saving management four aspects of the research on the current China agricultural water-saving technology were summarized, andbriefly discussed the existing agricultural water-saving and drought resistance in the process of problems and shortcomings, the imple-mentation of agricultural water-saving technology was put forward, in order to promote the development of water-saving agriculture.
  
  Key words: agricultural water use; water saving agriculture; water saving and drought resistance; research progress.
  
  农业用水危机随着频发的自然灾害和人口、经济的增长而变得日益突出。中国以全球 8%的水资源,供养着全球 22%的人口,水资源的短缺和浪费成为了制约中国农业发展的重要因素[1].而水资源紧缺、低效用水、旱灾频发等问题直接或间接导致人类直接使用的水资源不断减少,可利用的农业用水减少,从而给农业生产带来严重危害[2].中国近年来的年供水量大约为 5 500 亿 t,而农业用水量约占总量的 70%,其中就农田灌溉用水来说,都要占到农业用水的 90%左右[3].由此看来,农业也是最能节水的行业,而解决农业缺水问题将主要依靠建立节水农业和推广节水灌溉。农业节水不仅具有巨大的潜力,而且对农民增收、农村经济的发展以及社会稳定都具有深远的意义。通过推广先进节水技术,既有利于农村经济体制的改革以及土地和作物布局的调整,又有利于实现水利化和农业机械化,同时还能节水、节工、节地、省肥、增产,达到规模效益,以及改善生态环境。
  
  节水农业进一步推进面临的主要制约因素有3 个方面:认识、技术和制约问题[4].其中农业节水抗旱技术的研究直接影响到节水农业的持续发展。通过文献查阅发现,目前大家研究的内容集中在以下 4 个方面,即工程节水、生物节水、农艺节水、管理节水。工程节水如喷灌、滴灌等;生物节水有抗旱品种选育等;农艺节水包括节水种植业制度、(耕作、覆盖、化学)保墒技术、水肥耦合调控技术;管理节水是指管理水资源所制定的政策和措施。不管是从发展农业还是发展经济的角度出发,都应关注节水农业发展的重要性,而农业节水抗旱技术的开发研究则成为了发展节水农业的一个必要条件[5].目前,中国节水农业随着时代的发展涌现了许多新技术、新产品、新方法,笔者对工程节水、生物节水、农艺节水和管理节水这 4 个技术的特点和研究进程进行了归纳总结,并对未来的节水农业技术提出了展望,旨在推动节水农业的发展。
  
  1 农业节水抗旱技术的研究进展。
  

  1.1 工程节水技术的研究。
  
  工程节水技术就是采取工程措施,实现农业的节约水量并高效用水的一项重要节水技术。查阅文献发现其主要包括输水工程、集水工程、灌水工程和现代喷微灌等措施,以下就围绕这几个措施进行论述。
  
  余群英等[6]对陇东旱塬果园地区进行研究,采用垄膜沟灌为主的节水灌溉技术和微灌、渠道灌溉和小畦田灌溉等节水灌溉方式,对工程节水技术进行了研究,提出以垄膜沟灌为主的节水灌溉技术,形成区域化、标准化的高效农田节水技术体系。石屹等[7]在烟草上摸索滴、喷灌适宜的供水时间及强度和简易的滴、喷灌设备,认为发展工程节水灌溉和集水技术是非常必要的。高野等[8]
  
  通过在试验区采取 4 种不同集水措施(覆膜、撒水泥、刨光、自然坡面),表明覆膜、撒水泥、刨光 3 种措施的土壤含水量都比自然状态下的高。丁林等[9]测定膜下滴灌洋葱不同灌水处理下的效果。黎时光等[10]研究发现,喷、滴、微灌技术比常规的大田灌溉节水可达 50%~90%.在 20 世纪 70 年代至21 世纪初期,研究员们在河南许昌、山东安丘、河南郑州、河南襄县等地的烟草试验场进行了烟草喷灌、滴灌试验,均取得了良好的抗旱效果。我国烤烟主要产区大都地处丘陵山地,合理运用集水工程、充分利用雨水无疑是今后此类地区实现烟草生产持续发展的必由之路。万惠娥等[11]研究表明,径流农业是将降水资源进行空间富集以及把集水技术与农业生产技术相结合的水分利用技术,该技术在我国乃至世界干旱、半干旱地区得到了重视和推广。张学科等[12]通过田间试验,研究了不同灌溉方式(滴灌、沟灌)及施肥量(氮、磷、钾用量分别为 800,450,975,640,450,780 kg·hm-2)对番茄水分利用率和经济效益的影响。程积民等[13]在宁南山区根据不同坡度,采用工程措施整地,分别修筑水平阶、水平沟、鱼鳞坑拦蓄径流 13%~15%,建立集流灌草立体配置,充分利用不同层次的光、热、水、肥资源,使有限的降水较集中使用。夏秋等[14]对衢州市果园进行研究,采用倒虹吸设计和“U”形钢筋水泥预制槽管作渠道、喷灌、滴灌等工程技术方法,且根据丘陵红壤区地形复杂、山塘水库少的特点,提倡大力建设小型节水灌溉设施、挖建蓄水池等。
  
  以上研究发现,工程节水技术对旱区或半干旱区的作物水分利用作用较大。但这些技术大多从国外引进,前期设备成本较高;研制简易的滴、喷灌设备,降低设备投入成本,有利于工程节水灌溉的发展。
  
  1.2 生物节水。
  
  生物节水是指发掘和利用植物的抗旱节水遗传潜力,在获得相同产量的条件下消耗较少的水分,或者在消耗相同水分条件下获得较高的产量[15].山仑等[16]通过研究表明,生物节水包括了遗传改良、生理调控和群体适应(作物互补)3 个方面。
  
  1.2.1 遗传改良 选择抗旱 、耐旱 、节水作物及品种,是利用生物适应环境,以生物机能提高作物水分利用效率的一条重要途径。王法宏等[17]发现如果当年某地区遭遇持续干旱,导致土壤墒情不佳,则可以选择种植荞麦、绿豆等耐旱性和生育期较短的作物,能充分利用剩下的水分。隋鹏等[18]对海河低平原区小麦进行了两年的定位研究,结果显示,节水抗旱小麦品种具有较强的节水高产特性。已有资料证明[19],旱麦抗旱或耐旱机理除了叶片较厚,蜡质层也较厚,能减少气孔水分蒸腾量外,另一个重要原因是其根系发达,对土壤表层及较深的土壤层的水分利用效率都高。于亮等[20]根据沧麦 028 的选育经验,探讨小麦育种亲本选择和育种方法对多抗节水丰产类型品种选育的作用。李晓航等[21]通过对不同灌水处理下小麦干物质分配、转运及其产量的研究,发现对水分的敏感性较差、抗旱能力优的小麦品种改良育种材料。
  
  遗传改良是一种使作物自身达到高效利用水分的有效手段。以往研究表明,选择耐旱性和生育期较短的作物,其作物的叶片气孔能减少蒸腾作用,有较为发达的根系,能充分利用有限的水分;而且在较为干旱的地区选择节水抗旱品种不仅提高了水分的利用率,还能提高作物的产量。但是目前还需开发更多的新型节水抗旱品种,为现有的节水品种提供育种材料。
  
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