第六节 合理灌溉的生理基础

合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。

合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。

我国水资源总量并不算少，但人均水资源量仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。

因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。

要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。

一、作物的需水规律
(一) 不同作物对水分的需要量不同
一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量，即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。

例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2，其蒸腾系数为500，则每hm2该作物的总需水量为7500000kg。

但实际应用时，还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。

因此，实际需要的灌水量要比上述数字大得多。

(二）同一作物不同生育期对水分的需要量不同
同一作物在不同生育时期对水分的需要量也有很大差别。

例如早稻在苗期由于蒸腾面积较小，水分消耗量不大；进入分蘖期后，蒸腾面积扩大，气温也逐渐升高，水分消耗量明显增大；到孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多；进入成熟期后，叶片逐渐衰老、脱落，水分消耗量又逐渐减少。

小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期：①.种子萌发到分蘖前期，消耗水不多；②.分蘖末期到抽穗期，消耗水最多；③.抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产；④.乳熟末期到完熟期，消耗水较少。

如此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。

（三）作物的水分临界期
水分临界期(critical period of water)是指植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。

一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。

小麦一生中有两个水分临界期，第一个水分临界期是孕穗期，这期间小穗分化，代谢旺盛，性器官的细胞质粘性与弹性均下降，细胞液浓度很低，抗旱能力最弱，如缺水，则小穗发育不良，特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。

第二个水分临界期是从开始灌浆到乳熟末期。

这个时期营养物质从母体各部输送到籽粒，如果缺水，一方面影响旗叶的光合速率和寿命，减少有机物的制造；另一方面使有机物质液流运输变慢，造成灌浆困难，空瘪粒增多，产量下降。

其他农作物也有各自的水分临界期，如大麦在孕穗期，玉米在开花至乳熟期，高粱、黍在抽花序到灌浆期，豆类、荞麦、花生、油菜在开花期，向日葵在花盘形成至灌浆期，马铃薯在开花至块茎形成期，棉花在开花结铃期。

由于水分临界期缺水对产量影响很大，因此，应确保农作物水分临界期的水分供应。

二、合理灌溉指标及灌溉方法
作物是否需要灌溉可依据气候特点、土壤墒情、作物的形态、生理性状和指标加以判断。

（一）土壤指标
一般来说，适宜作物正常生长发育的根系活动层(0～90cm)，其土壤含水量为田间持水量的60％～80％，如果低于此含水量时，应及时进行灌溉。

土壤含水量对灌溉有一定的参考价值，但是由于灌溉的对象是作物，而不是土壤，所以最好应以作物本身的情况作为灌溉的直接依据。

（二）形态指标
我国农民自古以来就有看苗灌水的经验。

即根据作物在干旱条件下外部形态发生的变化来确定是否进行灌溉。

作物缺水的形态表现为，幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫；生长速度下降；叶、茎颜色由于生长缓慢，叶绿素浓度相对增大，而呈暗绿色；茎、叶颜色有时变红，这是因为干旱时碳水化合物的分解大于合成，细胞中积累较多的可溶性糖，形成较多的花色素，而花色素在弱酸条件下呈红色的缘故。

如棉花开花结铃时，叶片呈暗绿色，中午萎蔫，叶柄不易折断，嫩茎逐渐变红，当上部3～4节间开始变红时，就应灌水。

从缺水到引起作物形态变化有一个滞后期，当形态上出现上述缺水症状时，生理上已经受到一定程度的伤害了。

(三）生理指标
生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地反映植物体的水分状况。

植物叶片的细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。

植株在缺水时，叶片是反映植株生理变化最敏感的部位，叶片水势下降，细胞汁液浓度升高，溶质势下降，气孔开度减小，甚至关闭。

当有关生理指标达到临界值时，就应及时进行灌溉。

例如棉花花铃期，倒数第4片功能叶的水势值达到-1.4MPa时就应灌溉。

不同作物的灌溉生理指标的临界值见表2-6。

需要强调的是作物灌溉的生理指标因不同的地区、时间、作物种类、作物生育期、不同部位而异，在实际应用时，应结合当地情况，测定出临界值，以指导灌溉的实施。

（四）灌溉的方法
作物需水量和灌溉时期及指标的确立，为制定合理的灌溉制度提供了科学依据。

在具体进行灌溉时，应本着节约
用水，科学用水的原则，不断改善灌溉设施，改进灌溉方法，以解决我国单位面积灌溉用水偏大和灌溉效益不高的问题。

漫灌(wild flooding irrigation)是我国目前应用最为广泛的灌溉方法，它的最大缺点是造成水资源的浪费,还会造成土壤冲刷,肥力流失,土地盐碱化等诸多弊端。

近些年来,喷、滴灌技术的研究应用已遍及全国。

所谓喷灌(spray irrigation)就是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。

这种方法既可解除大气干旱和土壤干旱，保持土壤团粒结构，防止土壤盐碱化，又可节约用水。

所谓滴灌(drip irrigation)是通过埋入地下或设置于地面的塑料管网络，将水分输送到作物根系周围，水分（也可添加营养物质）从管上的小孔缓慢地滴出，让作物根系经常处于保持在良好的水分、空气、营养状态下。

例如黑龙江垦区的大型喷灌机组，北京郊区的半固定喷灌系统，南方丘陵山区的固定式柑橘喷灌系统和上海市郊区的蔬菜喷灌群，都在大面积上发挥了显著的经济效益和社会效益。

目前全国有266.7万hm2实现了管道输水灌溉，北方渠灌区的井渠结合，不仅提高了当地地表水和地下水的利用率，比较充分地取用了灌溉回归水，而且解决了灌区土壤次生盐渍化的防治问题。

因地制宜地选择科学的灌溉方法，平均年用水量大约每hm2可减少1/3左右，并且为植物生长提供了良好的生态环境。