膜下调亏灌溉研究进展及其对农田微环境的影响

马伟伟

（甘肃省天祝县大红沟镇人民政府，甘肃天祝 733299）

滴灌技术是指在旱作农业区或需水量较大的作物种植地，通过利用塑料管道将灌溉水通过直径约10 mm的毛管上的孔口或滴头直接输送到作物根部进行局部灌溉，便于作物吸收利用的同时减少了棵间水分蒸发。滴灌技术是目前旱作农业地区最有效、最精密的一种节水灌溉方式，水资源利用率高达95%。该技术最早起源于以色列，当时应用该技术的主要目的是用于名贵花卉的培养，由于其具有省工、省水、便于控制等优点，逐渐向经济作物推广，随后被推广至整个农业生产中。滴灌系统在灌溉的时候不会破坏土壤结构、蒸发损失小、不产生地面径流，对土壤内部水、肥、气、热的循环影响不大，为作物营造了一个稳定的生长环境。同时，该技术自动化程度高，通过土壤水分测定仪可随时监测作物生长环境的水分含量，当含水量达到临界值时开始自动灌水，真正实现了高效节水灌溉。自20世纪滴灌技术引进我国后，先后经历了半个世纪的发展与革新，目前该技术已趋于成熟，且在推广过程中与当地农业种植方式相结合，形成了传统与创新融合的新技术，更好地为农业可持续发展提供技术支撑。该技术刚引入我国时，由于其技术要求高、投入资金较多，未被大众所认可。随着滴灌技术的不断改进与创新，实现了管道铺设简便、资金投入较少，开始了小面积示范推广。此后，随着滴灌技术研究的不断深入，研究者发现滴灌技术不但可以节水省工，在常规灌溉（漫灌、沟灌、畦灌等）无法进行灌溉的区域也可应用，还能显著提高作物产量。此后，滴灌技术开始大面积推广，适用作物种类逐渐增多，适用地域范围逐渐增广。

1 膜下调亏灌溉研究进展

土壤水分是作物生长所需水分的直接来源之一，其含量直接影响作物的生长发育，最终表现为产量的高低和品质的优劣。同时，土壤含水量可间接影响作物分布及土壤小气候的变化[1]。国外对调亏灌溉研究较早，初期主要针对高耗水作物，例如果树[2]、蔬菜[3]等，随着研究的不断深入，发现适时、适度的调亏灌溉不仅可以提高作物的水分利用效率，还可提高作物产量和品质，随后该技术开始向大田作物推广，如玉米[4]、小麦[5]。该技术自引入我国后，其研究重点主要为节水增产。张步翀等[6]研究了调亏灌溉对河西走廊春小麦产量与水分利用效率的影响，结果表明调亏处理小麦产量、穗粒数、水分利用效率与充分供水对照间差异显著，并未因供水亏缺而降低，甚至有较大幅度提高；在小麦营养生长的拔节期进行重度水分调亏而其他生育期充分供水条件下，产量和水分利用效率最高，分别达7 948.3 kg·hm-2和16.75 kg·hm-2·mm-1。孟兆江等[7]以棉花为研究对象，采用盆栽土培法分析了调亏灌溉对棉花不同生育阶段蒸腾速率、光合速率、光合产物积累与分配、经济产量和水分利用效率的影响，研究发现苗期中度调亏、蕾期轻度调亏、花铃期不调亏、吐絮期中度调亏可以使蒸腾速率显著下降，而对光合速率影响不显著，后期复水后光合产物具有超补偿积累效应，且有助于生物量向籽棉分配，从而提高作物产量。杨磊等[8]为了探讨西北旱作农业区饲草作物节水灌溉新途径，通过采用调亏灌溉方式对紫花苜蓿的生长、作物系数和水分利用效率进行分析研究，结果表明调亏灌溉对苜蓿最终株高的影响并不显著，而轻度水分亏缺可以增加分枝数，并能增大植株茎粗；分枝期至现蕾期充分灌溉，而其余生育期进行适度调亏可提高苜蓿产量，该灌溉模式下增产效果最显著。此后，该技术的增产机理不断明确，众多学者开始由当初节水、增产的表面研究转向内在机理的探讨，并初步探索调亏灌溉对改善作物生产质量的影响。白伟等[9]研究了调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响，发现中度亏水处理对产量性状无明显影响，而在重度调亏下影响了单株荚数、单株荚重、百粒重和单株粒重，从而影响最终产量。

2 膜下调亏灌溉对农田微环境的影响

2.1 改善土壤水分环境，提高水分利用率

目前，大田生产实践中作物水分喜好程度与土壤含水量之间的关系并不明确，土壤水分不能被作物有效利用，农田管理量化指标尚未系统形成，水资源浪费依然严重。膜下调亏灌溉集覆膜抑蒸、均匀灌溉于一体，改善了作物生长水环境，使作物需水生育期与水分供应时期相吻合，弥补了水分供应不足导致的作物产量、品质降低等缺陷，避免了水分过多对作物厌水生育期带来的不利影响。因此，膜下调亏灌溉能够在作物喜水生育期给予充分供水，在厌水生育期进行适度的水分亏缺，同时地膜抑制了水分蒸发，有效保存了土壤水分含量。

2.2 改善土壤物理性状

农田地表径流的形成主要源自于连续降雨、暴雨或灌溉水，当农田蓄水超出其下渗强度时，就形成表层径流。表层径流不仅对农田表层土壤造成冲刷，还会导致农田土壤营养物质流失。膜下滴灌技术能够避免地表径流的形成，显著降低灌溉水对土壤养分和盐分稳定性的影响，特别对于施肥后的农田能够最大程度地避免养分分布不均匀、盐分积累等弊端。李明思等[10]为了探讨长期膜下滴灌对农田土壤盐分演变的影响，通过13年的膜下滴灌，比较了土壤盐分的时空变化，分析了土壤盐分的演变特征，发现在膜下滴灌初期田间土壤盐分含量显著下降，随后其下降幅度减小，随着膜下滴灌年限的延长，田间土壤盐分含量在某一范围内变化并逐渐趋于稳定。