第二章調(diào)虧灌溉試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

1、第二章調(diào)虧灌溉的理論基礎(chǔ)第一節(jié)目的與意義水資源短缺，使得人們?cè)趥鹘y(tǒng) 隼水灌溉”的基礎(chǔ)上建立了非充分灌溉理論， 放棄單產(chǎn)最高，追求某一總體面積的增產(chǎn)(即在水分有限的條件下，舍棄單產(chǎn)， 追求總產(chǎn)量最高)。研究人員在大量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：通常情況下，一定程度的水 分虧缺，對(duì)作物的生長(zhǎng)并無(wú)不利影響，只有當(dāng)水分虧缺到一定數(shù)值時(shí)，才對(duì)作物 產(chǎn)生不良后果。在這一發(fā)現(xiàn)的啟迪下，有關(guān)專家根據(jù)作物的遺傳和生理生態(tài)特性， 在其生育期的某些階段人為的主動(dòng)施加一定程度的水分虧缺，調(diào)節(jié)其光合產(chǎn)物向不同組織器官的分配，調(diào)節(jié)地上和地下的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)， 控制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)生殖生 長(zhǎng)，從而提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，舍棄有機(jī)合成物的總量，達(dá)到節(jié)水高效

2、，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和提 高水分利用率的目的。調(diào)虧灌溉(RDI)是澳大利亞持續(xù)灌溉農(nóng)業(yè)研究所 Tatura中心20世紀(jì)70年代 中期提出的一種灌溉理論。D.J.Chalmers和I.B.Wilson等于70年代中期初次對(duì)調(diào) 虧期間植株的光合作用、調(diào)虧對(duì)果實(shí)的生長(zhǎng)及光合作用產(chǎn)物的分配進(jìn)行了研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管水分虧缺會(huì)直接威脅到果樹(shù)的長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)而出現(xiàn)萎焉現(xiàn)象，但對(duì)于光合作用和有機(jī)物由葉片向果實(shí)的運(yùn)輸影響不大。同時(shí)通過(guò)植株地上和地下部分的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)根系生長(zhǎng)和地上部分的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)呈線性關(guān)系，并首次提出調(diào)虧灌溉技術(shù)。Chalmers DJ, Burge PH MitchellPD (1986 X究表明虧水程度過(guò)

3、大或持 續(xù)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使細(xì)胞壁失去彈性，復(fù)水后無(wú)法擴(kuò)張，從而引起產(chǎn)量減產(chǎn)。Turner (1990 )發(fā)現(xiàn)水分脅迫并不都是造成產(chǎn)量下降，早期合適的水分脅迫對(duì)于某些作物 具有增產(chǎn)的效果。Dichi o等(2007)的研究證實(shí)，適度的水分虧缺對(duì)于提高梨樹(shù)的 產(chǎn)量和水分利用效率具有積極作用。Pou, Alicia等(2012)指出適度水分脅迫可讓葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)到更好的效果。RDI是從作物生理角度出發(fā)的一種生物調(diào)節(jié)措施，是根據(jù)作物的生理生化通 道受到遺傳特性或生長(zhǎng)激素的影響，在其生長(zhǎng)發(fā)育的某些時(shí)期施加一定程度的水 分脅迫(有目的地使其在某些生育階段有一定程度的水分虧缺)，影響作物的代謝運(yùn)集中心和光

4、合產(chǎn)物向不同組織器官之間的分配模式，使同化物從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的分配增加，從而提高所需收獲物的產(chǎn)量而舍棄營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)量及有 機(jī)合成物質(zhì)的總量，達(dá)到節(jié)水不減產(chǎn)或增產(chǎn)的目的。與充分、非充分灌溉相比， 調(diào)虧灌溉只選擇作物某一生育期進(jìn)行水分調(diào)虧，具有隨氣候環(huán)境靈活應(yīng)變的灌溉 制度，水分利用效率明顯優(yōu)于充分灌溉，而且產(chǎn)量較充分灌溉無(wú)明顯差異。因此， 調(diào)虧灌溉是比充分、非充分灌溉更為科學(xué)、合理的灌溉理念，不僅減少了作物全 生育期的灌水量，而且將作物生長(zhǎng)特性與各生育期水分需求程度進(jìn)行有機(jī)統(tǒng)一結(jié) 合，提升了作物產(chǎn)量和水分利用效率，對(duì)維持作物、土壤、水分及環(huán)境間的平衡 關(guān)系有很大幫助。目前，對(duì)利用作物生理特

5、性的主動(dòng)調(diào)虧問(wèn)題研究還很不夠。 RDI研究的主要 目的在于探索不同生育階段水分虧缺對(duì)作物產(chǎn)量的影響，尋找作物水分虧缺敏感 期，將有限的水量適時(shí)適度地分配到各生育階段， 使每方水的生產(chǎn)效率最高。其 主要手段是在作物的非需水敏感期尤其是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛期適度虧水，而在作物的需水敏感期給予充分供水，這樣做的必然結(jié)果是：一方面是使作物建立了一套適 應(yīng)干旱的機(jī)制，提高作物的抗旱能力，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)作物自身的生理生化過(guò)程， 改變光合同化產(chǎn)物的代謝和運(yùn)集中心，使經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率達(dá)到最佳的組 合狀態(tài)即二者都保持較高的水平。這種灌溉技術(shù)的關(guān)鍵在于是從作物的生理角度出發(fā)，根據(jù)作物自身的需水 量特征進(jìn)行主動(dòng)的調(diào)虧處

6、理。調(diào)虧灌溉技術(shù)首先是在果樹(shù)上發(fā)展起來(lái)的，能有效 提高果實(shí)品質(zhì)并能達(dá)到節(jié)水目的，因此很快在果園灌溉中推廣應(yīng)用，并取得了巨 大成功。隨后，研究人員嘗試將這種技術(shù)引入大田作物生產(chǎn)上。 近年來(lái)的研究表 明，調(diào)虧灌溉不僅在水分利用效率方面實(shí)現(xiàn)了提高， 而且在產(chǎn)量和品質(zhì)等方面實(shí) 現(xiàn)了全面的提高，而施肥可以提高作物的抗旱能力，用調(diào)虧的方法對(duì)早稻進(jìn)行灌 溉的研究，目前報(bào)道較少。第二節(jié)調(diào)虧灌溉的機(jī)理研究進(jìn)展調(diào)虧灌溉的機(jī)理研究方面：首先，調(diào)虧灌溉是通過(guò)土壤水的管理來(lái)控制植株 根系的生長(zhǎng)從而控制地上部分的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及其植株的水勢(shì)，而葉水勢(shì)可以調(diào)節(jié)氣 孔開(kāi)度，氣孔開(kāi)度則對(duì)光合作用和植株水分利用有其重要的作用，在這一系

7、列的 作用過(guò)程中，起決定性作用的是根系。因?yàn)楫?dāng)對(duì)植株進(jìn)行分根處理且部分土壤逐 漸變干時(shí)，一半受旱根系吸水受到抑制，盡管葉水勢(shì)、 膨壓和ABA含量不變，但 大部分氣孔卻明顯關(guān)閉。因而推測(cè)一定存在著一種物質(zhì)，在植株受旱時(shí)，由根系 產(chǎn)生并輸送到葉片中以控制氣孔開(kāi)度，使光合和蒸騰等生理過(guò)程發(fā)生變化，影響 其最終的收獲產(chǎn)量。同時(shí)，許多研究也表明，同一植株不同的組織和器官對(duì)水分 虧缺的敏感性不同。細(xì)胞膨大（依靠膨壓維持）對(duì)水分虧缺最敏感，而光合作用 和有機(jī)物由葉片向果實(shí)的運(yùn)輸過(guò)程敏感性次之。因而在調(diào)虧階段，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受 到抑制時(shí)，果實(shí)可以積累有機(jī)物以維持自身的膨大，使其在調(diào)虧期的生長(zhǎng)不明顯 降低，在果實(shí)的

8、快速膨大期，即調(diào)虧結(jié)束重新復(fù)水期，由于調(diào)虧期細(xì)胞的擴(kuò)張因 虧水而受到抑制時(shí)積累的代謝產(chǎn)物，在水分供應(yīng)量恢復(fù)后可用于細(xì)胞壁的合成及 其它與果實(shí)相關(guān)的生長(zhǎng)過(guò)程，起到補(bǔ)償生長(zhǎng)的效應(yīng)，以致不會(huì)因適度水分脅迫而 引起產(chǎn)量的下降；如果脅迫程度過(guò)大或歷時(shí)過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞壁可能變得太堅(jiān)固，以致 當(dāng)供水量增加時(shí)不能再恢復(fù)擴(kuò)張，引起產(chǎn)量下降。這些機(jī)理的闡明，使調(diào)虧灌溉 的功效在分子水平上得到了解釋，為在調(diào)虧灌溉領(lǐng)域定性化和可操作化的深層次 的研究提供了理論依據(jù)。調(diào)虧灌溉的研究結(jié)果進(jìn)一步表明虧水不一定使作物的產(chǎn)量降低，根據(jù)作物生理生態(tài)需要主動(dòng)地控制灌水對(duì)產(chǎn)量的提高更為有效。根據(jù)灌溉對(duì)象的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī) 律及生產(chǎn)的實(shí)際需要，有

9、目的的經(jīng)受水分脅迫，在特定時(shí)期限制作物某些方面的 生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。這是因?yàn)樽魑飳?duì)適度水分虧缺產(chǎn)生了補(bǔ)償或超 補(bǔ)償效應(yīng)，常表現(xiàn)在作物受旱后復(fù)水若干生理功能超過(guò)一直充分供水的生理功 能。止匕外，適度干旱強(qiáng)化了能量代謝和一系列生物合成， 并增加了細(xì)胞持水能力。 這一新的節(jié)水技術(shù)的問(wèn)世，使得人們開(kāi)始注重于虧水所產(chǎn)生的正面效應(yīng)的研究， 同時(shí)也使生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的節(jié)水技術(shù)的研究向前邁進(jìn)了實(shí)質(zhì)性的一步。水對(duì)植物 的影響是廣泛而又深遠(yuǎn)的，它不僅影響到植物各階段的生長(zhǎng)發(fā)育， 如種子萌芽、 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，直到開(kāi)花結(jié)實(shí)；同時(shí)也影響植物各種生理代謝過(guò)程， 如細(xì) 胞生長(zhǎng)、細(xì)胞壁合成、光和作用、呼吸代謝、

10、激素和酶代謝、礦物質(zhì)元素及有機(jī) 物的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和積累等等。1 .調(diào)虧灌溉對(duì)作物產(chǎn)量及品質(zhì)的影響我國(guó)于上世紀(jì)八十年代末從國(guó)外引入調(diào)虧灌溉理念， 并將其應(yīng)用于果樹(shù)種植 及生產(chǎn)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)氣候環(huán)境及果樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境，提出適宜的調(diào)虧灌溉模式與節(jié)水 灌溉技術(shù)，對(duì)增加果樹(shù)產(chǎn)量、提升果農(nóng)收入和果實(shí)品質(zhì)做出巨大貢獻(xiàn)，調(diào)虧灌溉 的工作重心在于從不同角度來(lái)驗(yàn)證其在節(jié)水高產(chǎn)及改善果實(shí)品質(zhì)等方面的功效， 并就其機(jī)理進(jìn)行研究。武陽(yáng)等在香梨樹(shù)調(diào)虧試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將水分調(diào)虧生育期置于 果實(shí)細(xì)胞分裂期和果實(shí)緩漫膨大期對(duì)抑制梨樹(shù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)較為明顯，達(dá)到了增加果實(shí)產(chǎn)量與提高灌溉水利用效率的目標(biāo)，進(jìn)而得出調(diào)虧灌溉時(shí)間對(duì)香梨樹(shù)果實(shí)生長(zhǎng)

11、具有一定程度的影響。黃興法等通過(guò)比較在微噴灌條件下對(duì)蘋果樹(shù)采用不同灌溉 模式耗水量的變化差異，發(fā)現(xiàn)調(diào)虧灌溉模式下蘋果樹(shù)的灌水量及耗水量比充分灌 溉低18%和11%,且調(diào)虧灌溉對(duì)蘋果產(chǎn)量未產(chǎn)生明顯影響，董國(guó)鋒等 （2006）研究了水分脅迫對(duì)首蓿水分利用效率及品質(zhì)的影響，研究表明，土壤含水量60%-65%的田間持水量的輕度水分脅迫對(duì)首蓿的產(chǎn)量沒(méi)有明顯的影響，而且水分利用效率與蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大，即2.1 kg/m3和13406.7ug/g。調(diào)虧灌溉理念在果樹(shù)種植 應(yīng)用中取得成功后，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)學(xué)者將其應(yīng)用于大田作物，另其在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，并且推進(jìn)了節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。國(guó)內(nèi)關(guān)于調(diào)虧灌溉的

12、探究始于90年代，研究學(xué)者首次將調(diào)虧灌溉作為小麥、 玉米、棉花等大田作物的灌溉模式，探討了不同水分脅迫對(duì)光合速率、氣孔導(dǎo)度、 蒸騰速率、產(chǎn)量和耗水量、水分利用率等方面的影響，以及復(fù)水后的補(bǔ)償效應(yīng)， 從虧水灌溉引起的氣孔變化，以及虧水處理后，光合與蒸騰對(duì)氣孔的反應(yīng)差異方 面，揭示了調(diào)虧灌溉的節(jié)水增產(chǎn)機(jī)理。 指出從生物生理角度出發(fā)，適度的水分脅 迫對(duì)節(jié)水、作物的生長(zhǎng)發(fā)育、改善作物品質(zhì)等具有正效應(yīng)。張步種等通過(guò)對(duì)河西 綠洲春小麥各生育期進(jìn)行不同程度的水分調(diào)虧，結(jié)果表明，春小麥拔節(jié)期中度水分調(diào)虧對(duì)提高產(chǎn)量有促進(jìn)作用。有學(xué)者通過(guò)研究大田棉花在不同生育期不同水分 調(diào)虧程度下作物生理生長(zhǎng)特性、葉片光合生理特

13、性、干物質(zhì)積累特性及產(chǎn)量構(gòu)成 要素的差異狀況，制定出節(jié)水增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效的灌溉制度。中孝軍等通過(guò)研究膜 下滴灌條件下不同水分調(diào)虧處理對(duì)棉花水分利用效率及產(chǎn)量的影響，得出調(diào)虧灌溉結(jié)合膜下滴灌技術(shù)比使用傳統(tǒng)灌溉方法進(jìn)行灌溉的灌水量減少15%;蔡煥杰等的研究結(jié)果表明，在作物生長(zhǎng)生長(zhǎng)發(fā)育早期，將生長(zhǎng)土層土壤含水率保持在中度 調(diào)虧水平（45%-55%田間持水量），作物產(chǎn)量并未受到較大影響；張喜英等在冬小麥 調(diào)虧灌溉試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在冬小麥返青之后進(jìn)行水分調(diào)虧的幾個(gè)生育期中，返青一 起身期小麥生長(zhǎng)層土壤含水率不宜過(guò)高，拔節(jié)期為水分敏感期土壤含水率不宜過(guò) 低，應(yīng)當(dāng)保持適宜的土壤含水率，否則小麥減產(chǎn)情況較為嚴(yán)重。孟

14、兆江等（1998）的試驗(yàn)表明,玉米在三葉一心到七葉一心進(jìn)行虧缺度為 45%-65%的田間持水率， 時(shí)長(zhǎng)21天；或在拔節(jié)-抽穗期進(jìn)行虧缺度為60%-65%的田間持水率，時(shí)長(zhǎng)21天, 會(huì)比對(duì)照組增產(chǎn)25.24%,節(jié)水15.41%,水分禾J用效率（WUE）提高45.05%。房玉 林等以不同的灌水量進(jìn)行調(diào)虧灌溉，對(duì)葡萄生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行比較分析，結(jié)果 表明在RDI條件下，釀酒葡萄的副梢發(fā)生率、枝條生長(zhǎng)量顯著降低；隨著調(diào)虧程度的加大其葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）和氣孔導(dǎo)度（Gs） 均呈下降趨勢(shì)，但水分利用效率顯著提高；調(diào)虧灌溉對(duì)葡萄果粒大小和產(chǎn)量無(wú)明 顯影響。作物在經(jīng)

15、歷一定的水分虧缺條件后，給予改善所呈現(xiàn)出的生產(chǎn)量快速恢復(fù)的現(xiàn)象稱為補(bǔ)償效應(yīng),如產(chǎn)量顯著提高則稱為超補(bǔ)償效應(yīng),Acevedo等認(rèn)為作物在經(jīng)受適度的干旱產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)是對(duì)環(huán)境變化的一種適應(yīng)。郭相平、康紹忠 （2000）通過(guò)大田試驗(yàn)，研究了玉米苗期調(diào)虧灌溉的后效應(yīng)，即在苗期進(jìn)行不同程 度的水分脅迫，之后進(jìn)行復(fù)水，結(jié)果表明玉米苗期的水分虧缺處理具有較長(zhǎng)的后 效性，能夠使作物在之后的生長(zhǎng)階段維持較高的光合速率、蒸騰速率、以及根系活力，并且能減少總的需水量。裴東、張喜英 （2000）通過(guò)棉花的盆栽試驗(yàn)得出合 理的棉花調(diào)虧灌溉制度。王密俠、康紹忠（2004）等研究表明玉米苗期適度水分脅 迫能夠抑制葉面積的生長(zhǎng)

16、，進(jìn)而削弱植株體的蒸騰量，并且能夠提高玉米的抗旱 性能。調(diào)虧灌溉的重要理論之一是認(rèn)為作物具有一種有效缺水效應(yīng)。作物在適度水分虧缺的逆境下，對(duì)于有限缺水具有一定的適應(yīng)性和抵抗效應(yīng)。 適度水分虧缺不 一定使產(chǎn)量顯著降低，卻使作物水分利用效率顯著提高，禾谷類作物早期適度缺 水有利于增產(chǎn)，在適度虧水條件下，作物的生理機(jī)制發(fā)生了改變，如根冠比增大， 促進(jìn)了后期根系吸收水分和養(yǎng)分的能力； 滲透調(diào)節(jié)、彈性調(diào)節(jié)能力的增強(qiáng)，可維 持一定膨壓，使葉片光合作用正常進(jìn)行；同化產(chǎn)物的代謝中心改變使生殖器官分 配到了更多的同化產(chǎn)物；李躍強(qiáng)等人認(rèn)為脫落酸（ ABA）和細(xì)胞分裂素（CTK） 等內(nèi)源激素可有效控制細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)

17、， 氣孔開(kāi)閉，維持光合作用，產(chǎn)生補(bǔ)償效 應(yīng)。其主要模式是引起作物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分配模式的改變，同化物從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官分配增加。由于氮的重新分配，促進(jìn)了根冠發(fā)育和根系下扎，這又增強(qiáng) 了作物的吸水能力。生長(zhǎng)后期適度缺水，促進(jìn)灌漿進(jìn)程，灌漿速率加快，作物體 內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸不降低，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加。作物的光合速率及蒸騰速率變化通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)、 生理指標(biāo)及產(chǎn)量的測(cè)定，都可發(fā)現(xiàn)作物具有明顯的補(bǔ)償生長(zhǎng)效應(yīng)。 如張喜英等人 研究冬小麥調(diào)虧復(fù)水后作物葉面積、主莖高度、光合蒸騰速率等都迅速恢復(fù)，達(dá) 到甚至超過(guò)對(duì)照。郭相平等在玉米的研究中發(fā)現(xiàn)，玉米調(diào)虧復(fù)水后雖然恢復(fù)較快， 仍不及對(duì)照，但補(bǔ)償效應(yīng)往往持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，因此最終玉米

18、的生長(zhǎng)可達(dá)到對(duì)照的 水平。蔡煥杰等研究發(fā)現(xiàn)作物早期耗水量小，進(jìn)行調(diào)虧可使作物提前經(jīng)受干旱鍛 煉，促使根系下扎，并對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)控，為最終獲得較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量打下基 礎(chǔ)。如張喜英等對(duì)冬小麥的研究是：返青期虧水對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響，其余時(shí)期則 有不同程度的下降?？到B忠、郭相平等對(duì)玉米的研究發(fā)現(xiàn)：苗期供水量的適當(dāng)減 小有利于后期有機(jī)物質(zhì)的合成，拔節(jié)期控水可優(yōu)化同化產(chǎn)物分配結(jié)構(gòu)， 提高經(jīng)濟(jì) 系數(shù)，但調(diào)虧時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)以適度為原則，還應(yīng)避免調(diào)虧過(guò)早，形成弱苗， 控水時(shí)期選擇不當(dāng)對(duì)產(chǎn)量的影響很大。2 .調(diào)虧灌溉的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)研究表明，對(duì)作物生長(zhǎng)早期進(jìn)行適度水分虧缺可以提升作物持水能力，雖然 會(huì)在一定程度上抑

19、制營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)， 但是作物復(fù)水之后，水分補(bǔ)償效應(yīng)明顯，由 于虧水期作物代謝產(chǎn)物積累豐富，后期有利于細(xì)胞壁合成，加快生長(zhǎng)；若水分調(diào) 虧程度過(guò)大、持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或在作物關(guān)鍵生長(zhǎng)期進(jìn)行水分調(diào)虧，復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)減 弱，作物生長(zhǎng)速率降低，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降。國(guó)外學(xué)者初期多將調(diào)虧灌溉理 念用于果樹(shù)種植，通過(guò)研究桃樹(shù)、蘋果樹(shù)等在調(diào)虧灌溉模式下的生理生化反應(yīng)， 確定作物水分調(diào)虧生育期、各生育期水分調(diào)虧程度以及需水規(guī)律。研究表明，調(diào) 虧灌溉對(duì)果樹(shù)枝干、葉片生長(zhǎng)等營(yíng)養(yǎng)器官有抑制作用，但對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)有一定促進(jìn) 作用，在大幅降低果樹(shù)生育期耗水量的基礎(chǔ)上增加果實(shí)產(chǎn)量。隨著對(duì)調(diào)虧灌溉的研究不斷深入和探索，關(guān)注點(diǎn)從技術(shù)應(yīng)用逐漸

20、轉(zhuǎn)移至節(jié)水 增產(chǎn)效益機(jī)理研究及提升作物品質(zhì)。相關(guān)研究表明，通過(guò)在桃樹(shù)生長(zhǎng)初期保持低 水平的土水勢(shì)，在果實(shí)生長(zhǎng)關(guān)鍵期增加灌水頻率等措施，可明顯提升果實(shí)品質(zhì)， 并且可以降低桃樹(shù)生育期總灌水量。Turner認(rèn)為在作物生長(zhǎng)早期進(jìn)行適度水分調(diào) 虧，對(duì)某些作物有增產(chǎn)效果。于文穎等（2014）進(jìn)行了玉米水分脅迫及復(fù)水試驗(yàn)， 結(jié)果表明適度的水分脅迫可以提高玉米葉片的水分利用效率，增強(qiáng)抗旱性；干旱后復(fù)水，光合作用依然受到抑制，且水分脅迫對(duì)葉片光合作用的抑制作用在拔節(jié) -吐絲期較強(qiáng)，之后不易恢復(fù)。Ebe1,Yesim Erdem等以蘋果和西瓜為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn) 行水分調(diào)虧，發(fā)現(xiàn)調(diào)虧灌溉對(duì)果實(shí)中可溶性物質(zhì)含量有較明顯的促

21、進(jìn)作用，對(duì)蘋果、西瓜品質(zhì)有較大提升；Domingo等通過(guò)研究調(diào)虧灌溉條件下檸檬所含的化學(xué) 元素含量變化發(fā)現(xiàn)，調(diào)虧灌溉與充分灌溉相比，各元素含量差異并不顯著。陳琳 認(rèn)為在水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的非需水敏感時(shí)期對(duì)水稻進(jìn)行調(diào)虧灌溉，而在生殖生長(zhǎng)的需水敏感期進(jìn)行復(fù)水處理，可充分滿足水稻生理需水和生態(tài)需水， 使作物加快生長(zhǎng)， 調(diào)動(dòng)植株的補(bǔ)償效應(yīng)，促進(jìn)內(nèi)部生化作用，增加水稻的產(chǎn)量，改善水稻的品質(zhì)。 國(guó)外調(diào)虧試驗(yàn)研究大多集中于常年生作物，例如果樹(shù)等，但針對(duì)大田作物和經(jīng)濟(jì)類農(nóng)作物的研究并不多見(jiàn)，從節(jié)水和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，調(diào)虧灌溉是更符合實(shí)際更適 宜現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的灌溉理念，因此國(guó)內(nèi)對(duì)于此類作物的調(diào)虧灌溉研究具有 很大潛

22、力和發(fā)展前景。3 .調(diào)虧灌溉的適宜時(shí)期及調(diào)虧程度作物產(chǎn)量形成與作物耗水量間呈現(xiàn)一定的函數(shù)關(guān)系，并且受到多重因素的影響，其中一些大田作物如棉花、小麥、玉米、向日葵的最終產(chǎn)量與全生育期、各 生育階段耗水量均呈拋物線關(guān)系。因此，作物產(chǎn)量最大值對(duì)應(yīng)的耗水量即為確定 最佳灌水量的依據(jù)，若灌水量超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，則多余的水分將被浪費(fèi)。調(diào)虧灌溉就 是要在保證作物產(chǎn)量增加或不出現(xiàn)減產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將耗水量適度降低，并且達(dá)到提升水分利用效率的目的。孟兆江等在冬小麥調(diào)虧試驗(yàn)中提出，冬小麥最佳調(diào)虧 生育期為三葉一返青期，此階段土壤含水率維持在田間持水量的 40%-60%之間； 康紹忠等通過(guò)在大田玉米各生育期進(jìn)行調(diào)虧灌溉發(fā)現(xiàn)，

23、苗期、拔節(jié)期土壤含水率分別保持在田間持水量的50%-60%和60%-70%能夠使大田玉米節(jié)水增產(chǎn)；劉戰(zhàn) 東等認(rèn)為，調(diào)虧馬鈴薯在苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期及淀粉積累期分別以田 間持水量的65%, 75%, 80%?口 60%為土壤含水率調(diào)虧下限，是適宜馬鈴薯生長(zhǎng)水 分需求和提高產(chǎn)量的灌溉方案；莊建元等對(duì)馬鈴薯各生育期進(jìn)行了不同程度的水 分調(diào)虧，結(jié)果表明，苗期輕度水分調(diào)虧相較于全生育期充分灌水，二者產(chǎn)量差異并不明顯；王俊國(guó)等通過(guò)研究東北地區(qū)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)， 結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境， 認(rèn)為在馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期及淀粉積累期分別以田間持水量的 65%, 75%, 80%?口 65%為土壤

24、含水率調(diào)虧下限最符合當(dāng)?shù)伛R鈴薯各生育期需水規(guī) 律，玉米苗期經(jīng)受適度水分虧缺，可促使水分和營(yíng)養(yǎng)供給向根系傾斜， 增強(qiáng)植株 后期的調(diào)節(jié)和補(bǔ)償能力，節(jié)水效益顯著且對(duì)產(chǎn)量影響不大；與充分供水處理相比， 苗期重度調(diào)虧、中度調(diào)虧和輕度調(diào)虧處理的根冠比分別增大了 11.5%, 23.14%和 6.36%;產(chǎn)量則分別相差5%, 5%和3%;拔節(jié)期重度調(diào)虧、中度調(diào)虧、中輕度調(diào)虧 和輕度調(diào)虧處理的根冠比分別增大了 6.25%, 24.20%, 40.29%口 43 .00 %產(chǎn)量 則分別相差18%, 9%, 3%和1%（梁宗鎖等，1995）。魏虹等在對(duì)春小麥的研究 中發(fā)現(xiàn)，整個(gè)生育期持續(xù)受旱會(huì)使根總量增大， 且后

25、期衰亡比例高，地上部分得 到的光合產(chǎn)物有限，因而減產(chǎn)嚴(yán)重。作物水分敏感期是指作物在該生育階段內(nèi)對(duì)土壤水分狀況最為敏感，缺水或者水分過(guò)量都會(huì)對(duì)產(chǎn)量造成影響，因此，在選擇作物水分調(diào)虧生育期過(guò)程中需避 開(kāi)水分敏感期，優(yōu)先選擇作物對(duì)水分敏感程度較小的生育階段。研究發(fā)現(xiàn)，在作物早期生育階段進(jìn)行水分調(diào)虧有助于提升作物抗旱能力，而且早期作物耗水量 小，水分調(diào)虧對(duì)最終產(chǎn)量影響不大；在作物生長(zhǎng)發(fā)育中期進(jìn)行水分調(diào)虧會(huì)造成減 產(chǎn)，且調(diào)虧程度越大減產(chǎn)越嚴(yán)重，所以作物水分敏感期一般處于生長(zhǎng)中期；而在作物生長(zhǎng)末期，植株各器官生長(zhǎng)發(fā)育基本完成，耗水量降低，在此階段進(jìn)行水分 調(diào)虧不會(huì)造成明顯減產(chǎn)，同時(shí)還能降低無(wú)效水分的流失。

26、李潔等在春小麥調(diào)虧試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)水分最為敏感的小麥生育期為拔節(jié)期，其次為孕穗期、抽穗期及灌 漿期，而在分桑期作物對(duì)水分敏感程度最低； 王偉等在冬小麥的研究中發(fā)現(xiàn)，在 抽穗期進(jìn)行水分調(diào)虧會(huì)降低作物的光合速率與蒸騰速率，進(jìn)而引起小麥產(chǎn)量下 降。王俊國(guó)等、劉戰(zhàn)東等研究認(rèn)為早期適度的水分調(diào)虧有利于作物增產(chǎn)，馬鈴薯在塊莖膨大期時(shí)，薯塊生長(zhǎng)最為旺盛，在該時(shí)期充足灌水可以增加單株產(chǎn)量， 但 調(diào)虧周期的延長(zhǎng)和調(diào)虧程度的增加（田間持水量的45%-55%,將導(dǎo)致馬鈴薯根系、 葡旬莖及葡旬莖分枝數(shù)均減少，株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)積累也將隨之降低， 進(jìn)而引起產(chǎn)量顯著降低。研究表明：同一植株不同的組織和器官對(duì)水分虧缺

27、的敏感性也有不同體現(xiàn)， 細(xì)胞膨大即生長(zhǎng)對(duì)于水分虧缺表現(xiàn)得最為敏感， 其次是光合作用和有機(jī)物由葉片 向果實(shí)運(yùn)輸過(guò)程的敏感性。這就使得在出現(xiàn)水分脅迫而使作物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受到 抑制時(shí)，果實(shí)可以繼續(xù)積累有機(jī)物質(zhì)，降低其在調(diào)虧期問(wèn)所受到的水分供給不足 所帶來(lái)的影響。在水分虧缺結(jié)束后的復(fù)水期，調(diào)虧期問(wèn)累積的有機(jī)物質(zhì)可用于細(xì) 胞壁的合成及與果實(shí)生長(zhǎng)形成相關(guān)的其他過(guò)程，彌補(bǔ)因?yàn)楣夂献饔卯a(chǎn)物減少帶來(lái) 的損失。但脅迫過(guò)重或歷時(shí)過(guò)長(zhǎng)會(huì)使復(fù)水后的細(xì)胞壁失去彈性而無(wú)法擴(kuò)張，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。盡管調(diào)虧灌溉舍棄部分干物質(zhì)產(chǎn)量而獲得最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，或通過(guò)適度虧水提高產(chǎn)品品質(zhì)，所以除關(guān)注作物產(chǎn)量外，還要注重調(diào)虧灌溉對(duì)作物品質(zhì)的提 高。

28、必須將調(diào)虧灌溉與節(jié)水灌溉技術(shù)、 高產(chǎn)栽培技術(shù)相結(jié)合，找到最適宜的配套 灌溉栽培體系，才能是不斷改善作物生長(zhǎng)的環(huán)境，使作物品種適應(yīng)多變的生態(tài)環(huán) 境，對(duì)節(jié)約水資源和提高作物產(chǎn)量有著重要作用。 調(diào)虧灌溉具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?4.調(diào)虧灌溉對(duì)作物生理生態(tài)指標(biāo)的影響滴灌、噴灌雖然能夠節(jié)約水資源，但是均需要精細(xì)嚴(yán)格的灌溉設(shè)備， 設(shè)備價(jià) 格較高且只能在地勢(shì)平坦的農(nóng)田中應(yīng)用， 不利于在常規(guī)農(nóng)田種植中推廣應(yīng)用，因 此調(diào)虧灌溉這種優(yōu)化的灌溉方式在常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。調(diào)虧灌溉是根據(jù)灌溉對(duì)象的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及生產(chǎn)實(shí)際的需要， 通過(guò)土壤水的有效管理有目的 地不充分供給水分，使作物經(jīng)受水分肋、迫，在特定時(shí)期限制作物

29、某些方面的生 長(zhǎng)發(fā)育，從而影響光合產(chǎn)物在不同組織器官的重新分配，以達(dá)到控制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)， 促進(jìn)生殖生長(zhǎng)，從而提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量而降低營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)量和光合產(chǎn)物的總量。探討調(diào)虧灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育及最終產(chǎn)量的影響是綜合作物各生理生態(tài)指 標(biāo)的一項(xiàng)研究，其中包含了水分調(diào)虧對(duì)作物各生育期生長(zhǎng)發(fā)育、葉片光合生理特 性、干物質(zhì)積累與分配及根系吸水特性的影響，這也為增加作物產(chǎn)量和提升水分 利用效率提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。細(xì)胞擴(kuò)張是作物主要生理過(guò)程之一，而細(xì)胞膨 壓對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，水分調(diào)虧使作物根系吸水作用減弱，進(jìn)而影 響細(xì)胞膨壓，過(guò)高或者過(guò)低的膨壓都不利于細(xì)胞擴(kuò)張生長(zhǎng)。山侖等的研究表明水 分調(diào)虧對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)

30、育影響較大，其次為作物的蒸騰和光合作用，對(duì)作物體內(nèi)水 分運(yùn)輸影響最小。作物在進(jìn)入水分調(diào)虧生育期后，干物質(zhì)在根系與冠層間的分配 比例與之前產(chǎn)生差異，根系生長(zhǎng)過(guò)程中干物質(zhì)積累較冠層明顯， 因而抑制了地上 部分的生長(zhǎng)發(fā)育，葉片蒸騰作用也隨之減弱。止匕外，水分調(diào)虧對(duì)作物葉片光合作 用也有一定程度的影響，作物在缺水狀態(tài)下，植株葉片的部分氣孔會(huì)關(guān)閉，呼吸 作用減弱，光合作用原料 CO2的吸收量也會(huì)下降，進(jìn)而使葉片光合速率降低；除 此之外，植株內(nèi)部的細(xì)胞分裂、擴(kuò)張等生理活動(dòng)也會(huì)因水分調(diào)虧作用而減弱，葉 面積增長(zhǎng)速率變小，光合產(chǎn)物積累量降低，進(jìn)而對(duì)作物整體生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。水分在作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵性

31、作用，細(xì)胞分裂擴(kuò)張、葉片光合作 用、養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)壬砘顒?dòng)都需要水分的參與， 而適時(shí)適度的水分調(diào)虧可以提升作 物在生長(zhǎng)后期的抗旱能力。楊磊等研究表明，在紫花首蓿返青期和分枝期進(jìn)行輕 度水分調(diào)虧可以顯著促進(jìn)植株分枝， 并對(duì)根系干物質(zhì)積累量有提升效果， 而對(duì)株 高與單株產(chǎn)量影響不大，但可明顯增加紫花首?？偖a(chǎn)量；閏映宇等通過(guò)棉花膜下滴灌調(diào)虧試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同灌水量條件下棉花根系、冠層生長(zhǎng)及最終產(chǎn)量形成都有 所不同，作物虧水時(shí)，根系深度與干物質(zhì)積累量會(huì)明顯提升；土壤水分狀況充沛時(shí)，棉花株高、分枝數(shù)、葉寬及結(jié)蕾數(shù)增長(zhǎng)明顯，根冠比較虧水時(shí)差異顯著。對(duì)早稻實(shí)施調(diào)虧灌溉，勢(shì)必對(duì)其生理生化過(guò)程、光合產(chǎn)物的形成等產(chǎn)生影響

32、， 探討以提高早稻光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)化數(shù)量為目標(biāo)，這對(duì)于科學(xué)地找到一條調(diào)控水一土一早稻一環(huán)境關(guān)系的最佳途徑有著十分重要的意義。 早稻是在旱、干、濕地 直播，一生旱長(zhǎng)，不需水層。田間栽培管理與其它旱田作物基本相同，但在澆水方面 有它自己的特點(diǎn)：在全生育期只需澆4 5次水，其一生單位面積灌水量?jī)H占水 稻用水量的2 0 % 3 0 %。早稻以其抗旱性能優(yōu)越的特性而受到重視， 又因單 產(chǎn)低、易倒伏等缺陷而限制了其發(fā)展（作為 小雜糧”早已在我國(guó)絕大部分省、區(qū) 淘汰或絕跡）。早稻籽粒產(chǎn)量大部分是抽穗后植株自身合成的，抽穗前積累的干 物質(zhì)特別是莖、桿中的干物質(zhì)向谷粒輸出極少，干物質(zhì)主要集中于葉、莖、鞘， 而作

33、為籽粒產(chǎn)量的載體穗”所占的比例不到40%,干物質(zhì)的積累與同期的凈同 化率和光合勢(shì)間的發(fā)展不協(xié)調(diào)，故造成產(chǎn)量低下。根據(jù)調(diào)虧灌溉的理論和方法對(duì) 早稻進(jìn)行控水灌溉，通過(guò)改善其生理生化過(guò)程，將有利于早稻產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。5 .調(diào)虧灌溉抗干旱機(jī)制的研究大量的文獻(xiàn)資料表明：調(diào)虧灌溉可以有效地控制果樹(shù)（主要指桃樹(shù)、梨樹(shù)、蘋 果樹(shù)）營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而增加或不減少果實(shí)生長(zhǎng)和產(chǎn)量。如 Chalmers等（1981和1986） 認(rèn)為：無(wú)論是在果實(shí)的第一生長(zhǎng)階段（把果實(shí)生長(zhǎng)劃分為三個(gè)階段，前一階段果實(shí) 生長(zhǎng)緩慢，第三階段生長(zhǎng)最快），或是在第三階段之前進(jìn)行調(diào)虧處理都可增加果實(shí) 的座果率和平均果實(shí)數(shù)量，使桃樹(shù)莖桿橫截面積下降3

34、5%左右，從整體效果來(lái)看， 調(diào)虧水量下降為30%的A級(jí)蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量（簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)水量），且調(diào)虧與密植相結(jié) 合增產(chǎn)效果更好，1982年的研究結(jié)果為：當(dāng)采用小水量高頻次灌水時(shí)，12.5%的 標(biāo)準(zhǔn)水量可以最大限度的控制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)而不減產(chǎn)。而梨樹(shù)的理想調(diào)虧水量為23%的標(biāo)準(zhǔn)水量，說(shuō)明對(duì)于不同種類作物的調(diào)虧水量不同。在干旱機(jī)制的研究方面，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者用不同的植物，在不同的發(fā)育階段， 采取不同的脅迫方式及脅迫程度對(duì)干旱引起的植物生理過(guò)程和生化變化進(jìn)行了探 討。一般說(shuō)來(lái)，受旱植物葉片的細(xì)胞數(shù)量沒(méi)有明顯減少，即水分虧缺條件下細(xì)胞 分裂仍可繼續(xù)進(jìn)行，但細(xì)胞伸長(zhǎng)確受到了極大的影響。例如干旱條件下玉米葉水 勢(shì)降低；葉

35、片延伸生長(zhǎng)受抑制（荊家海等1987年），王萬(wàn)里（1981年）報(bào)道，在 人工控水條件下，玉米和向日葵葉子在水勢(shì)為-0.15-0.25MPa時(shí)葉片伸展生長(zhǎng)最 快，當(dāng)葉片水勢(shì)下降到-0.4MPa時(shí)向日葵葉子已停止生長(zhǎng)、玉米葉子的生長(zhǎng)降低到 最大生長(zhǎng)量的20%。干旱對(duì)植物地上部和地下部生長(zhǎng)的影響是不同的，水分虧缺 時(shí)根系仍能生長(zhǎng)，但苗/根和側(cè)根/主根的比率降低，因此旱長(zhǎng)根，反過(guò)來(lái)根深能抗 旱。6 .調(diào)虧灌溉對(duì)水分利用效率的效應(yīng)所謂水分利用效率，是指植物消耗單位水分所產(chǎn)生的同化物質(zhì)的量，其實(shí)質(zhì) 反映了植物耗水與其干物質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系。是衡量作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一項(xiàng)重要指 標(biāo)，水分利用效率越高，則說(shuō)明水分被作物

36、利用得越充分， 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也越 高。對(duì)作物用水而言，水分利用效率又可分為3種，一種是單位面積產(chǎn)量與作物 總耗水量的比值，這就是人們所指的群體層次水分效率； 二是單位面積產(chǎn)量與灌 溉用水量的比值，得到的是灌溉水利用效率，其對(duì)確定最佳灌溉定額是必不可少 的；三是單位面積產(chǎn)量與天然降雨量之比，即天然降水利用效率。通常，灌溉評(píng) 價(jià)中采用的是第一種和第二種水分利用效率。水分利用效率越高，則說(shuō)明水分被作物利用得越充分，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也越高。調(diào)虧灌溉理論認(rèn)為水分利用率的提高關(guān)鍵在于根系的活躍性。根冠功能平衡學(xué)說(shuō)認(rèn)為根和冠是既相互依賴又相互競(jìng)爭(zhēng)，根冠比是由作物遺傳因素決定的， 在生存環(huán)境一定的條件下，根冠

37、比是一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)值。而當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變 化時(shí)，根和冠處于相互競(jìng)爭(zhēng)的地位，作物能夠白動(dòng)的把所獲得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分配給 最能緩解資源脅迫的組織器官。作物的這種功能會(huì)使作物受到的傷害程度降到最 低，以避免物種的滅絕。當(dāng)作物根系處于水分虧缺狀況時(shí)，作物會(huì)改變光合產(chǎn)物 在根與冠之問(wèn)的分配比例，這時(shí)根系部位將得到更多的同化產(chǎn)物，生長(zhǎng)相對(duì)旺盛。 相比之下冠則得到相對(duì)較少的同化產(chǎn)物，生長(zhǎng)則受到抑制，葉面積減少，即使在同樣蒸騰速率下，作物的蒸騰耗水量也會(huì)減少，引起作物需水量的下降。調(diào)虧灌 溉通過(guò)合理的控制土壤水分來(lái)調(diào)節(jié)植株根系的生長(zhǎng)從而調(diào)節(jié)地上部分的營(yíng)養(yǎng)生 長(zhǎng)及其水勢(shì)，進(jìn)一步通過(guò)葉水勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)度， 也就是說(shuō)

38、水分虧缺通過(guò)根系問(wèn) 接控制了植株的蒸騰作用。因而，Blackman認(rèn)為在植株受旱時(shí)，可能由根系產(chǎn) 生一種物質(zhì)并輸送到葉片中用以控制氣孔開(kāi)度，使光合作用和蒸騰作用等生理過(guò) 程發(fā)生變化，影響作物對(duì)水分利用及其最終的產(chǎn)量。 調(diào)虧灌溉同時(shí)還可以減少作 物的棵間蒸發(fā)，由于土壤含水量較低，表層土壤蒸發(fā)和根系吸水使表層土壤的含 水量通常都在毛管斷裂含水量以下，這樣下層土壤水分僅能以水汽擴(kuò)散的方式通 過(guò)上層的干燥土壤向大氣中散失，水汽通量很少，減少了水分的浪費(fèi)。調(diào)虧灌溉在大多數(shù)作物上能夠達(dá)到虧水不減產(chǎn)或減產(chǎn)不多的效果。對(duì)沙性土壤中花生進(jìn)行的大田調(diào)虧試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，開(kāi)花期和結(jié)果期是水分敏感時(shí)期，在此 時(shí)期內(nèi)需要有

39、充足的水分供給，不宜進(jìn)行調(diào)虧 ；苗期和果實(shí)成熟期中度水分虧缺 處理有利于形成最佳的產(chǎn)量，同時(shí)提高了水分利用效率和水的經(jīng)濟(jì)效益(Reddy C R, 1993)。杜嘉認(rèn)為膜下滴灌條件下馬鈴薯水分利用效率隨著耗水量的增加有下 降的趨勢(shì)，塊莖膨大期中度水分調(diào)虧 WDS耗水量為338.8mm,水分利用效率最 高，為11.1,比塊莖膨大期輕度水分調(diào)虧 WD2、塊莖形成期中度水分調(diào)虧 WD4 以及對(duì)照CK顯著(p<0.05提升13.6%,11.9咐口 12.3%,但產(chǎn)量顯著低于 CK;WD2 耗水量為381.6mm 。調(diào)虧灌溉的研究結(jié)果進(jìn)一步表明虧水不一定使作物的產(chǎn)量降低，根據(jù)作物生理生態(tài)需要主動(dòng)地

40、控制灌水對(duì)產(chǎn)量的提高更為有效。根據(jù)灌溉對(duì)象的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī) 律及生產(chǎn)的實(shí)際需要，有目的的經(jīng)受水分脅迫，在特定時(shí)期限制作物某些方面的 生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。這是因?yàn)樽魑飳?duì)適度水分虧缺產(chǎn)生了補(bǔ)償或超 補(bǔ)償效應(yīng)，常表現(xiàn)在作物受旱后復(fù)水若干生理功能超過(guò)一直充分供水的生理功 能。止匕外，適度干旱強(qiáng)化了能量代謝和一系列生物合成， 并增加了細(xì)胞持水能力。11這一新的節(jié)水技術(shù)的問(wèn)世，使得人們開(kāi)始注重于虧水所產(chǎn)生的正面效應(yīng)的研究， 同時(shí)也使生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的節(jié)水技術(shù)的研究向前邁進(jìn)了實(shí)質(zhì)性的一步。水對(duì)植物 的影響是廣泛而又深遠(yuǎn)的，它不僅影響到植物各階段的生長(zhǎng)發(fā)育，如種子萌芽、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，直到開(kāi)花結(jié)實(shí)；同時(shí)

41、也影響植物各種生理代謝過(guò)程，如細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞壁合成、光和作用、呼吸代謝、激素和酶代謝、礦物質(zhì)元素及有機(jī) 物的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和積累等等。對(duì)早稻實(shí)施調(diào)虧灌溉，勢(shì)必對(duì)其生理生化過(guò)程、光合產(chǎn)物的形成等產(chǎn)生影響， 探討以提高早稻光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)化數(shù)量為目標(biāo)，這對(duì)于科學(xué)地找到一條調(diào)控水一土一早稻一環(huán)境關(guān)系的最佳途徑有著十分重要的意義。早稻是在旱、干、濕地直播，一生旱長(zhǎng)，不需水層。田間栽培管理與其它旱田作物基本相同，但在澆水方面 有它自己的特點(diǎn)：在全生育期只需澆4 5次水，其一生單位面積灌水量?jī)H占水 稻用水量的2 0 % 3 0 %。早稻以其抗旱性能優(yōu)越的特性而受到重視，又因單產(chǎn)低、易倒伏等缺陷而限制了其發(fā)展（作為小雜糧”早已在我國(guó)絕大部分省、區(qū)淘汰或絕跡）。早稻籽粒產(chǎn)量大部分是抽穗后植株自身合成的，抽穗前積累的干 物質(zhì)特別是莖、桿中的干物質(zhì)向谷粒輸出極少，干物質(zhì)主要集中于葉、莖、鞘， 而作為籽粒產(chǎn)量的載體穗”所占的比例不到40%,干物質(zhì)的積累與同期的凈同 化率和光合勢(shì)間的發(fā)展不協(xié)調(diào)，故造成產(chǎn)量低下。根據(jù)調(diào)虧灌溉的理論和方法對(duì) 早稻進(jìn)行控水灌溉，通過(guò)改善其生理生化過(guò)程，將有利于早稻產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。第四節(jié)試驗(yàn)設(shè)計(jì)1試驗(yàn)概況試驗(yàn)在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行