和 陽(yáng)，劉秀春，呂春晶

（遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧營(yíng)口 115009）

干旱是全球熱點(diǎn)問(wèn)題，有 80 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)以及40%的人口面臨缺水問(wèn)題[1]。我國(guó)人均水量?jī)H占世界平均值的 1/4[2]，是典型的貧水國(guó)，且各地區(qū)降水分 布極不均衡，干旱 半干旱地區(qū)占國(guó)土總面積的 1/3以上 ，目前農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用系數(shù)僅為0.3～0.4，與發(fā)達(dá)國(guó)家的0.8～0.9 相比，存在很大的差距[3]。隨著水資源不足對(duì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境不利影響的加劇，發(fā)展節(jié)水灌溉成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和解決水資源短缺問(wèn)題的有效途徑。國(guó)外學(xué)者在 20 世紀(jì) 60～70 年代開(kāi)始采用隔行灌溉和隔溝灌溉技術(shù)對(duì)作物水分利用效率、蒸發(fā)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究[4]。近年來(lái)我國(guó)學(xué)者提出了作物根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)，通過(guò)改變供水方式，減小奢侈耗水，在一定程度上挖掘作物本身的節(jié)水潛力，具有投資少、易掌握、易管理等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊的應(yīng)用潛力[5]。基于此，筆者對(duì)根系分區(qū)交替灌溉的效果、田間應(yīng)用現(xiàn)狀和操作模式等方面進(jìn)行了綜述，分析了交替灌溉的發(fā)展前景以及需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題，以期為同類(lèi)研究提供借鑒。

1 交替灌溉的應(yīng)用效果

1.1 交替灌溉對(duì)根系和土壤結(jié)構(gòu)的影響

土壤環(huán)境能在很大程度 上影響植物根系的生理 生長(zhǎng)，如根系的時(shí)空分布、體積、表面積和根系活力等。土壤- 根系生理代謝過(guò)程是以水為媒介，與多種環(huán)境因素相互作用的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)[6]。根系分區(qū)交替灌溉能誘發(fā)根系土壤結(jié)構(gòu)的變化 ，刺激根系產(chǎn)生 補(bǔ)償效 應(yīng)，促 進(jìn)根際微生物的繁殖，提高根系對(duì)水分和養(yǎng)分的利用率。

1.1.1產(chǎn)生根系補(bǔ)償生長(zhǎng)效應(yīng)。在干旱條件下，植物根系生長(zhǎng) 與分布能夠產(chǎn)生 適應(yīng)性 反應(yīng)。中度水分脅迫 會(huì)促進(jìn)根系在濕潤(rùn)區(qū) 域生長(zhǎng) ，水分 脅迫解除后，作物會(huì)有一個(gè)短暫的快速生長(zhǎng) 階段 ，可部 分補(bǔ)償 脅迫造成的 損失 ，即補(bǔ)償生長(zhǎng)，包括增加根密度、刺激次生根的形成等。周青云等[7]研究表明，葡萄在交替灌 水過(guò)程 中，根 密度比常規(guī)灌溉和固定灌溉條件下大，濕潤(rùn)區(qū)的新生根量明顯大于干燥區(qū)的新根量。交替灌溉的蘋(píng)果根系分布更加均勻，根系活力和根系生物量增加[8]。水稻干濕交替灌溉可減少多余的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)根生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量，提高水和磷肥的利用率[9]。

1.1.2促進(jìn)根際微生物繁殖，提高肥料和水份利用率。根系交替灌 溉使 土壤孔隙具有良好 的通 氣條件，提供根系生命活動(dòng)所需水分的同時(shí) ，使土 壤生 態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化，為微生物提 供了有益的生存 條件，促進(jìn)土 壤微生物的繁殖，提高肥料和水份利用率。程福厚等[10]研究表明，梨樹(shù)的交替灌溉能減 少地 表水分蒸發(fā)和肥料 的淋 溶，提高水肥利用率。西紅柿的交替灌溉可使微生物活力增大，提高微生物基質(zhì)利用 率，增進(jìn)土壤氮 的凈礦化，并 促進(jìn)西紅柿的含氮量增加[11]。在馬鈴薯的種植中，干物質(zhì)量不受灌溉方式影響，但交替灌溉明顯 提高 了水分利用率及作 物氮含量，提高了土壤中氮的有效性[12]。

1.2 交替灌溉對(duì)蒸騰速率和光合速率的影響

Alexandros 等[13]試驗(yàn)表明，由于根系分區(qū)交替灌溉僅對(duì)一半根系進(jìn)行灌溉，另一半處于干燥土壤環(huán)境中的根系產(chǎn)生根源化學(xué)信號(hào)（ABA、CTK 等），并將其傳遞到冠層部分，調(diào)節(jié)葉片氣孔的關(guān)閉程度，使其關(guān)閉程度既能有效限制植物的蒸騰，同時(shí)又能不顯著地影響葉片的光合速率，在不影響作物產(chǎn)量的前提下提高了水分利用效率。楊啟良 等[14]研 究表明 ，蘋(píng) 果幼苗的交 替灌溉能降低蒸 騰速率，提高根系干重、葉水勢(shì)和凈光合速率。葡萄的交替滴灌能提高葉片水分利用效率、蒸騰速率、光合速率和氣孔導(dǎo)度[15]。交替灌溉的桃樹(shù)有較高的蒸騰效率，光合速率和蒸騰速率低于常規(guī)灌溉[16]。

1.3 交替灌溉對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的影響

交替灌溉技術(shù)能夠調(diào)控植物生長(zhǎng)及同化物運(yùn)輸 ，抑制 徒長(zhǎng) ，促進(jìn)成花和果實(shí)發(fā)育 ，促進(jìn)糖分向果實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn) ，提高口味和品質(zhì) ，大量節(jié)水的同 時(shí)保持產(chǎn)量同等水 平或 略有下降[17]。杜太生 等[18]研究 表明，交替灌溉能顯著提 高干旱荒漠綠洲區(qū)葡萄的 VC和可溶性固形物含量，降低果實(shí)含酸量，明顯改善果實(shí)成熟度。隔溝交替灌溉可提高蛇龍株葡萄的糖酸比和酒的單寧、花色苷和總酚含量[19]。富士蘋(píng)果的交替灌溉對(duì)產(chǎn)量和果尺寸沒(méi)有明顯影響，對(duì)可滴定酸的影響不一致，果實(shí)硬度和固形物含量增高[20]。交替灌溉可抑制油桃的新梢生長(zhǎng)，使果實(shí)成熟期提前，硬度降低，與常規(guī)灌溉相比 ，可溶性固形物含量增高，單果略重，產(chǎn)量未受影響[21]。Pérez-Pastor等[22-23]試驗(yàn)表 明，交 替灌溉 可以作為有限水資源的半 干旱 地區(qū)杏樹(shù)的灌溉方 式，也是干旱綠洲地 區(qū)棉 花種植的有 效灌溉 方式。對(duì)于大麥和水稻種 植，交替灌溉 可減少用水投入而 沒(méi)有 明顯的產(chǎn)量降低[24-25]。

2 根系分區(qū)交替灌溉的田間應(yīng)用

徐曉峰等[26]試驗(yàn)證明，對(duì)于糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜和果樹(shù)等 均可 采用交替灌溉，在不顯 著影響產(chǎn)量的情況下，提高灌溉水利用效率，且投資少，易于接受和掌握。在實(shí)際應(yīng)用中，交替灌溉應(yīng)因地制宜的采用適當(dāng)模式。對(duì)于寬行距種植的 果樹(shù) ，可采 用隔溝交替灌溉系 統(tǒng)、交替微噴灌系統(tǒng)、交替 穴灌系統(tǒng)、田間移動(dòng)式控 制性 交替滴灌系統(tǒng)等方式[27]。對(duì)于均勻種植的大田作物，可采用大水量灌與小水量 灌交替進(jìn) 行的供水模 式[28]。隨 著大田試 驗(yàn)研究 的深入，新的根系分區(qū)交 替灌 溉大田實(shí)現(xiàn)模式不 斷涌現(xiàn)，如水肥 異區(qū) 交替灌溉，大水漫灌極 易引 起水溶性肥料向深層滲漏損失，施肥與灌水在 不同 的溝中進(jìn)行 ，可以有效減少肥料淋溶。

以上 幾種 灌水技術(shù)各有優(yōu)缺 點(diǎn)，其中 隔溝交替灌溉系統(tǒng)可大量節(jié)約用水，是目前果園最 具推廣潛力的方法 。對(duì)于山坡、丘陵地區(qū)，可采用分區(qū)交替穴灌或溝灌系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)可以采用分區(qū)交替滴灌、滲灌或微噴系統(tǒng)。

3 前景與發(fā)展建議

對(duì)于交替灌溉的研究，已取得了大量成果，但多集中于對(duì)各種作物生理、產(chǎn)量、品質(zhì) 等情況的試驗(yàn)研究，交替灌溉技術(shù)仍未大規(guī)模推廣，今后應(yīng)在以下方面展開(kāi)相關(guān)研究與實(shí)踐。

3.1 開(kāi)發(fā)相應(yīng)的配套設(shè)備

從技術(shù)的可操作性分析，目前生產(chǎn)中還缺乏與根系分區(qū)交替灌溉配套設(shè)備，同時(shí)需要與農(nóng)機(jī)、施肥、植保、良種等其他現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技相配套的綜合措施。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、適合田間使用的灌溉設(shè)備，提高生產(chǎn)率和灌溉水利用效率，加速該技術(shù)的推廣

3.2 擴(kuò)大研究領(lǐng)域

通過(guò) 營(yíng)造 根區(qū)的水分環(huán) 境梯 度差異，交替灌溉在一定程度上 挖掘 了作物本身的節(jié)水 潛力 。目 前有關(guān)交替灌溉的生理生長(zhǎng) 、產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)影響等 方面的研究較多，將來(lái)應(yīng)擴(kuò)大該技 術(shù)研 究范圍。例如該技術(shù)是 否會(huì) 影響作物的生育進(jìn)程，能否用于調(diào)控花卉等作物開(kāi)花時(shí)期。作物在生命周期的 不同 時(shí)期，對(duì)水分 的需求特性 差異 較大，最佳調(diào)虧生育階段和歷時(shí)等方面有所不同[29]。根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)的深入研究 ，應(yīng) 結(jié)合土壤物理 、農(nóng)業(yè)氣象、農(nóng)田水利等多學(xué)科 知識(shí)，使此 項(xiàng)技術(shù)的研究更 加系統(tǒng)化和定量化，為其可操作性提供理論依據(jù)。