膜下調(diào)虧灌溉研究進(jìn)展及其對農(nóng)田微環(huán)境的影響

馬偉偉

（甘肅省天?？h大紅溝鎮(zhèn)人民政府，甘肅天祝 733299）

滴灌技術(shù)是指在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)或需水量較大的作物種植地，通過利用塑料管道將灌溉水通過直徑約10 mm的毛管上的孔口或滴頭直接輸送到作物根部進(jìn)行局部灌溉，便于作物吸收利用的同時減少了棵間水分蒸發(fā)。滴灌技術(shù)是目前旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)最有效、最精密的一種節(jié)水灌溉方式，水資源利用率高達(dá)95%。該技術(shù)最早起源于以色列，當(dāng)時應(yīng)用該技術(shù)的主要目的是用于名貴花卉的培養(yǎng)，由于其具有省工、省水、便于控制等優(yōu)點(diǎn)，逐漸向經(jīng)濟(jì)作物推廣，隨后被推廣至整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。滴灌系統(tǒng)在灌溉的時候不會破壞土壤結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)損失小、不產(chǎn)生地面徑流，對土壤內(nèi)部水、肥、氣、熱的循環(huán)影響不大，為作物營造了一個穩(wěn)定的生長環(huán)境。同時，該技術(shù)自動化程度高，通過土壤水分測定儀可隨時監(jiān)測作物生長環(huán)境的水分含量，當(dāng)含水量達(dá)到臨界值時開始自動灌水，真正實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)水灌溉。自20世紀(jì)滴灌技術(shù)引進(jìn)我國后，先后經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展與革新，目前該技術(shù)已趨于成熟，且在推廣過程中與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植方式相結(jié)合，形成了傳統(tǒng)與創(chuàng)新融合的新技術(shù)，更好地為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。該技術(shù)剛引入我國時，由于其技術(shù)要求高、投入資金較多，未被大眾所認(rèn)可。隨著滴灌技術(shù)的不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了管道鋪設(shè)簡便、資金投入較少，開始了小面積示范推廣。此后，隨著滴灌技術(shù)研究的不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)滴灌技術(shù)不但可以節(jié)水省工，在常規(guī)灌溉（漫灌、溝灌、畦灌等）無法進(jìn)行灌溉的區(qū)域也可應(yīng)用，還能顯著提高作物產(chǎn)量。此后，滴灌技術(shù)開始大面積推廣，適用作物種類逐漸增多，適用地域范圍逐漸增廣。

1 膜下調(diào)虧灌溉研究進(jìn)展

土壤水分是作物生長所需水分的直接來源之一，其含量直接影響作物的生長發(fā)育，最終表現(xiàn)為產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的優(yōu)劣。同時，土壤含水量可間接影響作物分布及土壤小氣候的變化[1]。國外對調(diào)虧灌溉研究較早，初期主要針對高耗水作物，例如果樹[2]、蔬菜[3]等，隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)適時、適度的調(diào)虧灌溉不僅可以提高作物的水分利用效率，還可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，隨后該技術(shù)開始向大田作物推廣，如玉米[4]、小麥[5]。該技術(shù)自引入我國后，其研究重點(diǎn)主要為節(jié)水增產(chǎn)。張步翀等[6]研究了調(diào)虧灌溉對河西走廊春小麥產(chǎn)量與水分利用效率的影響，結(jié)果表明調(diào)虧處理小麥產(chǎn)量、穗粒數(shù)、水分利用效率與充分供水對照間差異顯著，并未因供水虧缺而降低，甚至有較大幅度提高；在小麥營養(yǎng)生長的拔節(jié)期進(jìn)行重度水分調(diào)虧而其他生育期充分供水條件下，產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別達(dá)7 948.3 kg·hm-2和16.75 kg·hm-2·mm-1。孟兆江等[7]以棉花為研究對象，采用盆栽土培法分析了調(diào)虧灌溉對棉花不同生育階段蒸騰速率、光合速率、光合產(chǎn)物積累與分配、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率的影響，研究發(fā)現(xiàn)苗期中度調(diào)虧、蕾期輕度調(diào)虧、花鈴期不調(diào)虧、吐絮期中度調(diào)虧可以使蒸騰速率顯著下降，而對光合速率影響不顯著，后期復(fù)水后光合產(chǎn)物具有超補(bǔ)償積累效應(yīng)，且有助于生物量向籽棉分配，從而提高作物產(chǎn)量。楊磊等[8]為了探討西北旱作農(nóng)業(yè)區(qū)飼草作物節(jié)水灌溉新途徑，通過采用調(diào)虧灌溉方式對紫花苜蓿的生長、作物系數(shù)和水分利用效率進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明調(diào)虧灌溉對苜蓿最終株高的影響并不顯著，而輕度水分虧缺可以增加分枝數(shù)，并能增大植株莖粗；分枝期至現(xiàn)蕾期充分灌溉，而其余生育期進(jìn)行適度調(diào)虧可提高苜蓿產(chǎn)量，該灌溉模式下增產(chǎn)效果最顯著。此后，該技術(shù)的增產(chǎn)機(jī)理不斷明確，眾多學(xué)者開始由當(dāng)初節(jié)水、增產(chǎn)的表面研究轉(zhuǎn)向內(nèi)在機(jī)理的探討，并初步探索調(diào)虧灌溉對改善作物生產(chǎn)質(zhì)量的影響。白偉等[9]研究了調(diào)虧灌溉對大豆生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)中度虧水處理對產(chǎn)量性狀無明顯影響，而在重度調(diào)虧下影響了單株莢數(shù)、單株莢重、百粒重和單株粒重，從而影響最終產(chǎn)量。

2 膜下調(diào)虧灌溉對農(nóng)田微環(huán)境的影響

2.1 改善土壤水分環(huán)境，提高水分利用率

目前，大田生產(chǎn)實(shí)踐中作物水分喜好程度與土壤含水量之間的關(guān)系并不明確，土壤水分不能被作物有效利用，農(nóng)田管理量化指標(biāo)尚未系統(tǒng)形成，水資源浪費(fèi)依然嚴(yán)重。膜下調(diào)虧灌溉集覆膜抑蒸、均勻灌溉于一體，改善了作物生長水環(huán)境，使作物需水生育期與水分供應(yīng)時期相吻合，彌補(bǔ)了水分供應(yīng)不足導(dǎo)致的作物產(chǎn)量、品質(zhì)降低等缺陷，避免了水分過多對作物厭水生育期帶來的不利影響。因此，膜下調(diào)虧灌溉能夠在作物喜水生育期給予充分供水，在厭水生育期進(jìn)行適度的水分虧缺，同時地膜抑制了水分蒸發(fā)，有效保存了土壤水分含量。

2.2 改善土壤物理性狀

農(nóng)田地表徑流的形成主要源自于連續(xù)降雨、暴雨或灌溉水，當(dāng)農(nóng)田蓄水超出其下滲強(qiáng)度時，就形成表層徑流。表層徑流不僅對農(nóng)田表層土壤造成沖刷，還會導(dǎo)致農(nóng)田土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失。膜下滴灌技術(shù)能夠避免地表徑流的形成，顯著降低灌溉水對土壤養(yǎng)分和鹽分穩(wěn)定性的影響，特別對于施肥后的農(nóng)田能夠最大程度地避免養(yǎng)分分布不均勻、鹽分積累等弊端。李明思等[10]為了探討長期膜下滴灌對農(nóng)田土壤鹽分演變的影響，通過13年的膜下滴灌，比較了土壤鹽分的時空變化，分析了土壤鹽分的演變特征，發(fā)現(xiàn)在膜下滴灌初期田間土壤鹽分含量顯著下降，隨后其下降幅度減小，隨著膜下滴灌年限的延長，田間土壤鹽分含量在某一范圍內(nèi)變化并逐漸趨于穩(wěn)定。