节水农业8

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第八章 生物节水
第二节 生物节水技术
一、作物的生态类型 生物节水就是合理利用不同作物、不同品种耐旱的特点，即耗水系
数低，水分利用率高，在同样水分供应偏少的情况下，不增加生产投资， 能获得较稳较高的产量，这是旱地增产的关键措施。根据作物植株的外 部形态、生理和生态特征，以及生长发育不同阶段对水热资源的需求与 自然的适应度，大体可划分：耐旱生态型、非抗旱生态型 、耐旱品种生 态型 。 1．耐旱生态型
经过人为传播，逐步更新换代原始的杂草，与旱季高秆作物 共生，提高植被率和保水力。对于田坎和地角的空间部分，长期 让其生长杂草，不铲地皮，对作物争肥部分要切除，留高茬，对 于雨水径流具有阻挡作用。
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第八章 生物节水
第二节 生物节水技术
三、生物节水技术 生物节水是利用现代生物技术，使作物适应干旱环境，以生
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
2．棉花 棉花生长期需水量为379.6 mm，一般年份有效降雨量能满
足其正常生长的需求，但年际间降水量差异大，遇伏旱时也需要 浇一次蕾期水或铃水。浇水量不宜过大，一般浇450～600 m3／ hm2，避免土壤水分过多而使蕾铃脱落，麦棉套种的棉花5月上 旬的移栽期正值小麦灌浆期，棉花营养钵移栽结合浇水，一水两 用，对小麦灌浆和棉苗成活都很有利。花铃期再浇一水，灌溉定 额为900～1200 m3／hm2。
物机能提高产量和水分利用效率。随着节水工程和农艺节水措施 的全面实施，生物节水将成为节水农业的核心和潜力所在。 1．合理轮作
实行合理的轮作制，利用不同种类作物间的互利性和互补性， 可达到均衡利用土壤养分和水分的目的，这一点对于土壤肥力低 下、水分供应不足的旱作农区显得尤为重要。中科院水土保持研 究所在固原的试验结果表明，轮作地无论是在干旱年型、平水年 型或丰水年型，作物产量和水分利用率显著高过连作地。轮作小 区的3年总产量比连作区提高755.7～2279.2 kg／hm2，增产幅 度为40%～120.8%；总耗水量增加5.95～72.06mm，水分利用 效率提高27.6%～101.2%。
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2020/12/17
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
组成作物需水量的第一个因素，就是植株蒸腾量。作物主要是 通过叶片的气孔进行蒸腾的，各种农作物的气孔数目的差别是很大的。 影响叶片气孔开闭的因素有：阳光的辐射强度、空气的温度、二氧化 碳的浓度、风等自然气象条件，还有叶片的含水量。叶片含水量是受 到土壤条件的影响。土壤条件包括：根层土壤含水量、土壤温度、土 壤通气状况、土壤根层中溶液的浓度等。组成作物需水量的第二个因 素，就是棵间蒸发量。当土壤水分饱和时，棵间蒸发强度是稳定的。 当土壤蒸发量大于土壤水和地下水毛管作用的补给量时，土壤表层水 分逐渐减少，土壤含水量下降，液态水的移动减弱。作物全生长期的 田间耗水量称为该种作物的需水量或总需水量。各生长期或每日的需 水量称为某生长期（阶段）需水量或日需水量。日需水量也叫需水 （耗水）强度。任一生长期需水量占作物总需水量的反分数叫需水分 配系数。现以主要作物需水量作以说明：
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
5．大豆 大豆需水较多，是不耐旱的作物。吉林省农科院试验研
究结果表明，5～9月降水达600 mm的年份收成最好。大豆 发芽时要求有充足的水分，种子吸水达其干重的60%即可发 芽，出苗所需水分比发芽期还低些。在营养生长期需水量不 高，进入生殖生长到开花结荚期是需水的高峰，是大豆需水 的关键期，而后需水量又降低。总的用水量约为3500m3／ hm2（不灌溉）到6200m3／hm2（灌溉），生长期较短者需 水也较少。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
3．棉花 棉花是生长期长、根系深大、需水量较多的耐旱的作物。其需
水量随地区不同而相差很大，一般在3750～6000m3／hm2之间。 根据北方几省的试验资料分析，从5月中旬开始至7月上旬，包括整 个苗期，是日需水强度上升期，各地上升的趋势几乎一致，约以 0.06 mm／d的速率递增。7～8月间为花铃期，该期日需水强度稳 定在4.0～4.5 mm，为峰值阶段，需水量多，对水分敏感，是需水 的关键期。9月以后，叶片老化，日平均气温降低，日需水强度也 随之降低。
谷子、糜黍、高粱、向日葵、蓖麻等耐旱生态型的作物，一般根系
发达，种子吸水快，扎根快，发苗快，叶片较小较厚，气孔较小，叶表 皮有蜡质茸毛，可减少叶面积水分蒸腾。细胞液渗透压和原生质粘滞性 大，吸水性强，抗萎蔫能力强，耗水系数低。 2．非抗旱生态型
棉花、大豆、小麦等作物，生育期耗水量大。 3．耐旱品种生态型
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第八章 生物节水
第二节 生物节水技术
2．培育抗灾品种 通过培育抗灾品种，使在干旱条件下能获得较高的粮食产量，
在多雨的年份又不失去产量潜力，确保旱地尽可能获得较好的稳 定增产，其重点是改良绝对产量高的品种，而不是改良相对产量 最高的品种。由于不同的作物有不同的降雨需求量，同一作物品 种对降雨需要亦各有不同。不同时期干旱对产量影响大小顺序为： 苗期＞返青＞抽穗＞成熟期＞休闲期。因此，应根据全年降雨量、 降雨强度等，筛选与降雨同步的作物品种。 3．选用抗逆高产品种
用抗旱丰产良种其增产幅度在10%～20%。选用小麦品种的 要求是矮杆、小叶、早熟，使小麦水分生产率达到1～1.5kg／ m3。
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第八章 生物节水
第二节 生物节水技术
4．选育耐旱力强、根系发达、根系穿透力强的品种 作旱季栽培，其根系与产量成正比。如水稻要选育根系穿透
力强，耐旱力也强，后期青株蜡秆的品种。 5．培育一种矮生、吸肥力弱、又能作青饲料的杂草
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
7．油菜 油菜体大叶茂，喜冷凉湿润，需水量较大，秋播油菜
田间需水量一般为3000～5000 m3／hm2。种子吸水达其 重量的60%以上方能发芽。苗期如降水过多、时间过长，田 间土壤含水量过大，可导致烂根死亡。移苗期要求土壤干湿 适度。开花期是需水关键期，对水分敏感。角果期对需水量 要求仍相当高，但土壤应干湿适度，若阴雨天气多，湿度大， 温度低，会贪青晚熟，易感疾病或发生霉烂等；若遇高温天 旱会导致“逼熟”。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
6．花生 花生适宜生长的土壤含水量一般在5000～7000m3／hm2，
花生种子吸水达自身的50%左右才能萌芽。土壤水分低于田间 持水量的40%，则幼苗出土缓慢，水分过多，易引起烂种。苗 期需水量占全生长期总需水量为16%～31%（北方普通型大花 生）或19%～20%（南方珍珠型小花生），水分过多可造成主 茎徒长，推迟开花结荚。营养生长前期缺水，对花生的生长影 响较小，豆荚开始形成（出现第一个果）到豆荚出全，这一阶 段包括开花、下针和果仁生长的大部分时间内，是花生需水的 关键期。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
3．夏玉米 夏玉米生长期需水量365.9 mm，同期年均有效降水量276.5
mm，相当于需水量的75.6%，尚缺水89.5 mm。6月上旬常因降 雨来迟而延误播期，播种前后浇水是确保适时播种、苗全苗壮的 关键。抽雄至灌浆期是夏玉米需水量最多时期，此期若遇干旱会 造成“卡脖旱”，对产量有严重影响。因此一般年份夏玉米需要 浇二水，即抽雄水和灌浆水，灌溉定额1200m3／hm2，干旱年 需增加一次播期水，湿润年在灌浆期浇一水即可。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
4．水稻 水稻田需水量包括叶面蒸腾、棵间蒸发和稻田渗漏量。水
稻的需水量随地区、品种和水文年份而异。水稻在返青、拔节、 抽穗到乳熟前期，对水分反应敏感，其中孕穗期和抽穗期是水 稻一生中需水的高峰期，是需水的关键期。因此，在水稻生长 的各个时期采用不同的灌溉技术或排水技术，以调动水稻自身 调节机能和适应能力，可以达到节水高产的目标。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
2．玉米 玉米产量高，水的利用效率也较高，全生长期的需水量随地区和品种而异。
春玉米为每公顷为4350～6000m3。夏玉米每公顷为3300～4500m3。玉米在 发芽和苗期需水量并不高，耐干旱。拔节以后生长快，日需水量增加，抽雄期 需水强度达到高峰，抽穗前10天到始花后20天是玉米的需水临界期，对水分十 分敏感，拔节到抽雄约占总需水量的50%。生长后期（灌浆以后）日需水量逐 渐减少。地区间出入较大。夏玉米的各生育阶段需水量是由棵间土壤蒸发量与 叶面蒸腾量组成。从夏玉米播种到拔节，恰处于6月中、下旬至7月上旬，气温 高，大气干燥，此时植株矮小，叶面积系数小，叶面蒸腾量低，棵间土壤蒸发 量占较大比例，该阶段棵间蒸发量比例达60%以上。抽雄期叶面积系数达最大 值，枝叶繁茂，生理活性旺盛，因而此间叶面蒸腾量所占比例大。这个时期是 棵间土壤蒸发量占比例最小的时间，一般为21%～40%。从全生育期看，玉米 棵间土壤蒸发量占总需水量的比例为40%～50%。一般随着产量水平的提高， 棵间土壤蒸发的比例逐渐减少。
同一作物不同品种抗旱性有差异。谷子嫩选14比龙谷28抗旱耐旱性 强，喜肥水小麦新克旱9号、克旱13、龙麦19比克旱6号抗旱，玉米四单 19比龙单13抗旱。
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第八章 生物节水
第二节 生物节水技术
二、生物抗旱调水技术 1．选用耐旱品种
选择作物抗旱丰产品种，是干旱、半干旱地区提高水分利用率，实行高产 稳产很有前途的措施。 （1）谷子 农作物品种中谷子具有较强的抗旱与耐旱性，据试验，谷子随着播期 的推迟与生育期的缩短，减产幅度不大，如果出现旱灾，可利用谷子夏播改种或 补种，是增产增收补救的特别有效的措施。选择作物抗旱丰产品种，是干旱、半 干旱地区提高水分利用率，实行高产稳产很有前途的措施。 （2）高粱 黄土高原高粱品种中抗旱品种占10%～30%。 （3）小麦 50年代初育成的抗旱品种小麦碧蚂1号，在甘肃、河南、山西推广之 后，比当地品种增产20%～50%。80年代选育推广渭麦5号，晋麦16号等抗旱丰 产优良品种，使小麦产量跃上2250kg／hm2。“七五”期间，抗旱丰产的良种 有旱选11号，平阳27，平均产量3000kg／hm2。“八五”至“九五”期间，小 偃12号等系列品种，平均产量3750～4500kg／hm2，阿勃小麦达6525kg／hm2， 咸农68号小麦丰产田单产达7583kg／hm2，小偃5号小麦达到8820kg／hm2
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
1．小麦 冬小麦每公顷生产5250～7500 kg的需水量为3000～5250
m3。冬小麦需水量是由叶面蒸腾量与棵间土壤蒸发量组成。前 者为生理需水，而后者为生态需水。从节水角度讲，棵间蒸发 所占的比例越小越好，关键是如何提高栽培技术水平，降低棵 间蒸发量，以提高水的利用效率。据农田灌溉研究所测定，不 同产量水平棵间蒸发比例不同。667 m2产193.3 kg麦田棵间蒸 发量占总需水量的 32.8%；产365.7 kg占总需水量的21.27%； 产 463.7 kg占总需水量的19.3%。棵间蒸发量所占比例随着产 量水平的提高在逐渐降低。当产量水平达到 667 m2产400kg时， 棵间蒸发量所占比例基本上稳定在20%左右，如产量再增加棵 间蒸发量所占比例基本上不变。从全生育期来看，初期所占比 例在60%～90%，而后期逐渐降低，一般在10%以下。
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第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
二、主要作物节水灌溉模式 1．冬小麦
全生育期需水量387.5mm，需水量最大时期是拔节至成熟期， 占总需水量的75.1%。需水临界期在孕穗至灌浆期，占总需量的 40%。而黄淮平原小麦生长期平均有效降雨量只有173 mm，尚亏 缺214.5 mm。每公顷6000 kg以上的高产区灌溉定额为1800 m3、 全生育期浇三次水，即冬灌、返青——拔节、抽穗期各浇一水。最 佳经济灌溉定额为1200m3／hm2。