加氧灌溉與加熱灌溉的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

郭媛姣　韓懂懂

[摘 要]我國水資源短缺、浪費(fèi)嚴(yán)重，開發(fā)和推廣灌溉新技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)國內(nèi)外灌溉新技術(shù)研究，在總結(jié)諸多成果的基礎(chǔ)上，對(duì)灌溉新技術(shù)進(jìn)行了綜述，介紹了加氧灌溉和加熱灌溉的原理和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)未來灌溉新技術(shù)的研究進(jìn)行了展望。

[關(guān)鍵詞]灌溉新技術(shù)；加氧灌溉；加熱灌溉

[中圖分類號(hào)]S275.9 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

我國人口眾多，隨著人口數(shù)量不斷增加，人均耕地面積不足的問題日益凸顯。目前，我國有6×1012 m3的水資源，支撐了世界第二大經(jīng)濟(jì)體的健康運(yùn)行，以目前我國GDP的增速，2030年我國GDP將突破120萬億元大關(guān)，農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水壓力凸顯，將遠(yuǎn)超我國水資源承載能力。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占水資源總量的一半以上，且我國水資源分布十分不均勻，干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)對(duì)灌溉的依賴性十分強(qiáng)。農(nóng)業(yè)作為我國的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。我國水資源浪費(fèi)問題十分嚴(yán)重，尤其是農(nóng)田灌溉，水利用率平均為52%，而農(nóng)田對(duì)自然水的利用率僅為56%，粗放式的灌溉水管理以及灌溉技術(shù)的落后，導(dǎo)致我國水資源利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。因此，我國未來水資源形勢十分嚴(yán)峻，發(fā)展和推廣灌溉新技術(shù)刻不容緩。

1 加氧灌溉

在農(nóng)業(yè)灌溉過程中，地下灌溉作為高效的節(jié)水灌溉技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而，地下灌溉所帶來的問題也不容忽視，灌水過程中容易使作物根系區(qū)域缺氧，抑制根系的生長。因此，向作物根系區(qū)進(jìn)行加氧為解除土壤低氧脅迫、提高土壤導(dǎo)氣率、改善土壤氧環(huán)境提供了解決方案。加氧灌溉技術(shù)是指向作物根區(qū)增加氧氣的灌溉技術(shù)，主要有兩種方式：一種是先灌水后通氣，即灌水和通氣過程是分開進(jìn)行的；另一種是利用循環(huán)曝氣裝置將灌水和通氣過程同步進(jìn)行，利用文丘里空氣射流器，將空氣中的氧氣或過氧化氫加入到水流中，形成水汽混合物并送入到作物根區(qū)。加氧灌溉將氧氣送入到作物根區(qū)，使作物根系功能處于最佳狀態(tài)，有利于根區(qū)礦物質(zhì)的運(yùn)移和微生物活動(dòng)，有助于作物生長和產(chǎn)量的提高。有試驗(yàn)結(jié)果表明：加氧灌溉能夠提高土壤的水溶解氧，且對(duì)0-20cm土層土壤水溶解氧含量影響最顯著，對(duì)深層土壤影響較小；合理制定水稻加氧灌溉，能夠?yàn)楦鶇^(qū)提供氧氣，促進(jìn)水稻生長。

2 加熱灌溉

加熱灌溉就是在灌溉過程中，先將灌溉水的溫度進(jìn)行增溫處理，達(dá)到適宜作物生長的溫度后再進(jìn)行灌溉。已有試驗(yàn)研究表明，溫水灌溉可以提高作物的根系數(shù)、莖粗、葉面積、光合速率和干物質(zhì)量等指標(biāo)。目前，灌溉水增溫措施主要有：設(shè)置曬水池；加寬延長渠道；勤換水口；塑料薄膜覆蓋渠道；科學(xué)安排灌水時(shí)間；搭建溫室種植區(qū)。土壤溫度升高會(huì)導(dǎo)致水的黏滯性和表面張力降低、基質(zhì)勢提高、導(dǎo)水率和入滲量增大。增溫灌溉在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用，如在日光溫室設(shè)計(jì)中，放置太陽能熱水器對(duì)灌溉水先進(jìn)行加熱處理然后再灌溉。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，也會(huì)先將地下水抽到曬水池中，接受太陽能輻射，水溫上升后再進(jìn)行灌溉。白燕英等通過加熱灌溉試驗(yàn)表明：25℃-45℃的灌溉水溫在一定程度上能夠促進(jìn)番茄幼苗的生長，且35℃處理為最佳，與對(duì)照相比，莖粗提高了44.74%、葉面積提高了35.15%、葉綠素含量提高了11.36%、干物質(zhì)量提高了92.31%。

3 存在的問題與發(fā)展趨勢

加氧灌溉過程中，作物各個(gè)生育期適宜的加氧量及頻率的相關(guān)研究有待開展。加氧灌溉能夠提高作物的品質(zhì)，但對(duì)水分利用效率的提高并不顯著。同時(shí)，機(jī)械加氧和化學(xué)加氧有各自的弊端，化學(xué)加氧會(huì)因加入H2O2加速不定根的老化而備受爭議?；瘜W(xué)加氧投入成本低、易于實(shí)施，機(jī)械加氧能夠防止有害氣體在根際積累，如何將機(jī)械加氧和化學(xué)加氧的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合，這將是下一步研究的重點(diǎn)。

加熱灌溉過程中，水溫越高土壤水入滲越深，但灌溉水溫是否對(duì)灌水質(zhì)量和作物的耗水能力產(chǎn)生影響尚需進(jìn)一步研究。灌溉溫度的變化對(duì)作物產(chǎn)量影響的定量關(guān)系，有待進(jìn)一步試驗(yàn)和研究。加熱灌溉如何在不增加人工措施的情況下，根據(jù)作物的需水特征和人為控水措施達(dá)到增溫增產(chǎn)的效果，如水稻種植過程中，采用早期淺水增溫結(jié)合中后期間歇灌溉模式，既能節(jié)約水資源又能達(dá)到增產(chǎn)的效果。

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