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長期以來,人們一直認為作物在整個生育時期的水分虧缺都會造成減產(chǎn),為了獲得高產(chǎn),整個生長期都必須充分供水,追求土地最高生產(chǎn)力水平。然而,近年來隨著全球淡水資源變得日趨緊缺,人們在評價農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平時,除了產(chǎn)量因素外,更看重的是對灌溉水的有效利用率。近年來,國內(nèi)外提出了許多新的概念與方法,如分根區(qū)交替灌溉、局部灌溉、調(diào)控虧水度灌溉(簡稱調(diào)虧灌溉)等。這些概念的提出及其方法的實施,對由傳統(tǒng)的豐水高產(chǎn)型灌溉轉(zhuǎn)向節(jié)水優(yōu)產(chǎn)型灌溉和提高水分利用效率起到了積極的作用,并產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。
1 調(diào)虧灌溉的主要內(nèi)容
長期以來,農(nóng)業(yè)灌溉以“豐水高產(chǎn)型”的充分灌溉為主要特征,用水量大,效益低。充分灌溉適用于水源豐富的地區(qū),作物的水分利用效率一般都不高。20世紀70年代初,以有限虧缺效應為指標的非充分灌溉理論在農(nóng)業(yè)灌溉的具體實踐中初步產(chǎn)生,并逐漸受到人們的重視。非充分灌溉是在作物的非臨界期減少灌水,而把灌水集中在作物的需水臨界期。調(diào)虧灌溉在此基礎上,從作物的生理角度出發(fā),根據(jù)作物對水分虧缺的反應,人為主動地施加一定程度的水分脅迫,以影響作物的生理生化過程,對作物進行抗旱鍛煉,提高作物的后期抗旱能力,即通過作物自身的變化提高水分利用效率。調(diào)虧灌溉既有經(jīng)濟效益,又具生態(tài)效益,特別是在水資源短缺或用水成本較高的地區(qū)更有意義。
1975年和1978年,澳大利亞維多利亞持續(xù)農(nóng)業(yè)灌溉研究所的科研人員D.J.Chalmers和I.B.Wilson等在桃樹和梨樹上首次作了調(diào)虧灌溉方面的研究,涉及調(diào)虧灌溉條件下的光合作用、果實生長及光合產(chǎn)物分配等內(nèi)容。發(fā)現(xiàn)即使水分虧缺使果樹產(chǎn)生了萎蔫現(xiàn)象,但光合作用和有機物由葉片向果實的運輸過程仍未終止。在此基礎之上,提出調(diào)虧灌溉技術,其基本思想就是在作物生長發(fā)育的某些階段主動施加一定的水分脅迫,通過控制土壤水分供應以調(diào)控作物根系生長發(fā)育,從而影響其光合產(chǎn)物向不同組織器官的分配,達到提高其經(jīng)濟產(chǎn)量而舍棄營養(yǎng)器官的生長量及有機合成物的總量,同時達到提高總產(chǎn)量、減少剪枝量、改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。調(diào)虧灌溉即舍棄生物總產(chǎn)量,追求經(jīng)濟產(chǎn)量(籽粒或果實產(chǎn)量)最高。影響調(diào)虧灌溉效應的因素有調(diào)虧灌溉的時間、調(diào)虧灌溉的虧水度及作物生長的氣候條件、土壤類型、作物種類及其所處的生育時期、灌溉的方式、施肥等。果樹詞虧時期可以根據(jù)果實生長的雙S曲線來確定。果實生長的雙S曲線將果實生長劃分為3個階段:前2個階段果實生長緩慢,第3個階段果實生長最快。在果實生長的第1階段內(nèi)或第3階段之前進行調(diào)虧處理均可達到預期目的。 Robert C.Ebel等在蘋果樹上作了果實生長曲線方面的研究,提出為確保果實體積不受影響,在調(diào)虧果實生長曲線低于標準果實生長曲線前停止調(diào)虧,該點可以作為確定調(diào)虧時期結(jié)束時間的標準。黃興法等對微噴、滴灌和溝灌條件下桃樹、梨樹和蘋果樹等進行了調(diào)虧灌溉研究,均取得了良好的效果。E.L.Proebsting等就不同供水方式對蘋果的水分虧缺效果做了研究,結(jié)果表明:與噴灌處理相比較,滴灌具有較低的葉水勢,較少的樹體生長,滴灌果實具有較低的水分含量、較高的可溶性固體物質(zhì)含量、較低的滴定酸含量、較深的果實顏色;二者的產(chǎn)量相似,收獲時的果實硬度相近。
2 調(diào)虧灌溉在果樹上的應用
調(diào)虧灌溉技術在果樹上應用的技術要點是,在果樹生長季之初,僅維持較低水平的土壤水勢;而在果實快速膨大期內(nèi),實行頻繁的灌水,這樣不僅大大節(jié)約了灌溉用水,而且抑制枝葉生長,減少剪枝工作量。在不影響果實產(chǎn)量的同時對果實品質(zhì)有一定改善。
2.1 調(diào)虧灌溉和果樹水分利用效率
李光永研究了充分灌溉與調(diào)虧灌溉條件下桃樹滴灌的耗水量,結(jié)果表明:與充分灌溉比較,調(diào)虧灌溉對產(chǎn)量沒有影響,灌水量減少了32%,并有效抑制了枝條生長。黃興法研究了充分灌溉與調(diào)虧灌溉條件下蘋果樹微噴灌的耗水量,結(jié)果表明:與充分灌溉比較,調(diào)虧灌溉處理的產(chǎn)量基本上沒有受到影響,而灌水量減少了17%~20%,耗水量減少了10.2%~11.2%,并有效地抑制了枝條生長。兩者的研究結(jié)論都表明,詞虧灌溉大大提高了果樹的水分利用效率,并都有效地抑制了枝條的生長。Girona等的研究表明,調(diào)虧灌溉雖然導致桃樹的莖干生長降低了8%,但灌溉用水節(jié)約40%。
2.2調(diào)虧灌溉和果樹產(chǎn)量
調(diào)虧灌溉在控制果樹營養(yǎng)生長的同時,通過提高坐果率、增加果實重量和數(shù)量來使產(chǎn)量升高。營養(yǎng)生長期內(nèi)實施調(diào)虧灌溉,果樹的枝條生長量降低,并且與水分虧缺程度成比例;調(diào)虧灌溉結(jié)束后的復水期間,果實生長顯著提高,并在下一個生長季里,開花率明顯增加。Loveys等對葡萄的研究結(jié)果表明;調(diào)虧灌溉處理水分利用效率比普通滴灌提高了58.97%,需水量減少了46%,產(chǎn)量減少13.8%,但葡萄和葡萄酒品質(zhì)大大改善。
2.3調(diào)虧灌溉和果實品質(zhì)
馬福生綜合考慮不同時期調(diào)虧處理對梨棗樹各項指標的影響,認為果實成熟期重度調(diào)虧處理在減產(chǎn)不顯著條件下,改善了棗的品質(zhì),明顯提高了水分利用效率,是實施調(diào)虧灌溉的*階段。程福厚的研究表明:在鴨梨果實生長的前中期,實施調(diào)虧灌溉,顯著降低了果實的果形指數(shù);控水處理期間,果實的含水量明顯低于對照,但并未抑制果實的生長發(fā)育或影響果實大小;相反,對產(chǎn)量、單果重、果實品質(zhì)及貯藏性有提高的趨勢;同時,新梢的生長受到顯著抑制。對蘋果的試驗結(jié)果表明,水分虧缺可以增加果實的成熟度,經(jīng)調(diào)虧處理的果樹,果實有較高的可溶性固形物含量,淀粉降解延后,色澤及硬度未受影響??梢酝茢啵诠麡渖L季早期,利用詞虧灌溉技術,基本不會損害果實品質(zhì);對某些樹種,可以起到改善品質(zhì)的功效。
2.4調(diào)虧灌溉和果樹栽培管理
國外學者的研究表明:調(diào)虧灌溉可以控制營養(yǎng)器官生長,使果樹高度變低,剪枝量下降,僅經(jīng)過簡單的水分調(diào)控措施使果樹從喬化稀植轉(zhuǎn)變成矮化密植,從而節(jié)省了勞動量和水肥投入。Marsal等對調(diào)虧灌溉在改善梨的品質(zhì)方面進行了深入研究,并探討調(diào)虧灌溉 條件下肥料的利用效率、覆膜條件下的調(diào)虧灌溉、成水 灌溉等問題。
總結(jié)調(diào)虧灌溉技術在果樹上的應用效果,可以看 出,該技術可以減少果園灌溉用水,提高果樹的水分利 用效率,在減少樹體冗余枝條生長的同時減少剪枝工 作量,在不影響果實產(chǎn)量的前提下改善果實品質(zhì)。雖然果樹的調(diào)虧技術基本成熟,但在今后研究中還應注 意:①在詞虧過程中,應把調(diào)虧對土壤水分、樹體生理 生態(tài)影響的定量指標作為實施調(diào)虧灌溉的依據(jù);②研 究不同樹種、品種和調(diào)虧模式下光合產(chǎn)物重新分配的 規(guī)律,以提高其經(jīng)濟產(chǎn)量和水肥利用效率;③研究調(diào)虧 灌溉條件下果樹的合理密植栽培模式、不同營養(yǎng)元素 的配方施肥等,以改善群體結(jié)構,提高水肥利用效率; ④研究調(diào)虧灌溉對果實的品質(zhì),如蛋白質(zhì)、糖和脂肪等 成分的影響等問題。最終形成一套綜合的節(jié)水高效調(diào) 虧灌溉技術體系,結(jié)合其他節(jié)水措施,使少水區(qū)和旱區(qū) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益有較大提高。
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