[00371603]陇中旱作农业区雨水资源化开发新技术研究

《陇中早作农业区雨水资源化开发新技术研究》(项目编号ZS991·A21·032)是甘肃省中青年科学基金资助项目，四年来，项目组分别在甘肃农业大学定西早作农业试验站和中科院兰州分院泉兰生态农业试验站进行了多个田间试验，从集雨设施、节灌设备、种植模式、栽培技术等方面系统研究并筛选出了适合于陇中早作农业区的集水-贮水-高效用水模式，按期完成了项目预期的各项指标。取得的主要研究成果有：1.明确了各种集雨材料和集雨面的优缺点。塑料薄膜集雨面易老化，使用寿命较短，且重复利用率较低；混凝土预制块和混凝土现浇集雨面冬季易冻胀破坏，且形成对耕地的永久性固化，复耕难度大；柏油路面集雨场具有不占耕地、成本低等优点；防渗胶布集雨场具有易于移动、不污染水质和环境的优点；日光温室棚面集雨可节约大量的输水设备，降低集雨农业的成本。2.探明了各种微灌设备的灌溉性能及其应用范围。美国雨鸟公司和以色列雷欧公司生产的产品性能稳定，但其成本较高；日本生产的雾化灌带使用简单，雾化效果好，是大田密植作物良好的补灌设备；中国自行设计生产的微灌设备，虽然价格低廉，但其性能不稳，产品质量有待于进一步提高。对不同的灌溉设备而言，微喷灌以美国雨鸟公司的SPl6-340型微喷头水分利用率最高，滴灌以以色列雷欧公司生产的P2管上式滴灌管(l00kPa工作压力，0.751A单孔流量)水分利用率最高，渗灌设备以甘肃星火公司生产的润地30cm螺旋式渗灌管水分利用效率最高。在各种灌溉方式上，以渗灌水分利用率最高。在密植作物上微喷灌优于滴灌；在稀植作物上，滴渗灌明显优于喷灌。3.确定了半干旱地区集雨节灌条件下的高效种植模式在450mm以下的半干旱地区，因供水量和补灌量有限，不宜提倡小麦、玉米带田的种植模式。应提倡春小麦、玉米单作的一熟制种植模式，以达到一季获高产、提高水分利用效率的目的。4.提出了不同种植模式下的最佳补灌方式和补灌量。在陇中半干旱区，春小麦最佳的补灌时期为拔节期和孕穗期分次补灌，最经济有效的补灌量是45mm；玉米最佳的补灌时期为大喇叭口期一次补准，最经济有效的补灌量是6Omm，在采用有限补灌时，等量的水补灌给2公顷农田要比集中补灌给1公顷农田的净增粮食多，且水分利用率高，表现出了超补偿效应。这种超补偿效应机理的揭示，对确定集雨补灌农业的发展规模提供了科学的依据。对西兰花而言，不同补灌方式的节水增产效应为滴灌＞垄作覆膜沟灌＞微喷平作，滴灌垄作覆膜方式以补灌975mm水处理的产量最高，而每吨水增产量以375mm水处理最高。砂田西瓜采用滴灌补灌有十分显著的增产增效作用，其中以滴灌45mm水的处理每吨水增效幅度最高，达14.7元，而增产效果以675mm水滴灌处理最佳，但其每吨水效益低于225和45mm补灌处理。在日光温室栽植黄瓜，嫁接苗产量和效益明显高于自根苗；无论嫁接苗还是自根苗，采用滴灌方式补灌l80mm左右时，产量最高；补灌150mm时，产量较高，每吨水增产量和增产效益也较高。日光温室栽培黄瓜，滴灌量以150-180mm为宜。微喷灌、滴灌和小畦管灌等方式均对小麦有增产作用；补灌量在675mm以内时，增产幅度随补灌量增加而增大；三种灌溉方式的平均增产效果为；微喷优于小畦管灌；小畦管灌又优于滴灌。小麦补灌，每吨水增产量在03-1.2kg之间，补灌效益普遍较差。5.明确了旱地作物关键期补灌增产的机理。补灌作物较对照干物质积累多且向穗部的转移率高；补灌作物叶面积大，峰值高，后期衰减速度慢；补灌提高了叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率及单叶水分利用效率等。6.分析了不同作物集雨补灌的投资与收益，提出了高效益的集雨补灌种植方式。补灌条件下，小麦各处理的净产值均为负值，且随灌水量的增加，净产值降低；砂田西瓜随灌水量的增加，投资额、总产值和净产值也增加；西兰花滴灌和管灌的投资显著高于微喷灌，但其总产值和净产值也显著高于微喷灌，在同一灌水方式内随灌水量的增加，其总投资、总产值和净产值增加，以滴灌975mm处理净产值最高；日光温室黄瓜随灌水量的增加，其总投资增加，而总产值和净产值以滴灌180mm处理最高，其净产值达1870173元/hm<'2>。对四种作物集雨水利用的效益比较分析表明，净产值的大小顺序依次为日光温室黄瓜、大田西兰花、砂田西瓜和大田小麦。结果表明；四种作物的每吨水产值为；日光温室黄瓜(每吨水产值191.40元，大田西兰花(每吨水产值42.03元)，砂田西瓜(每吨水产值14.70元)，大田小麦(每吨水产值1.44元)。集雨补灌成本较高，不宜在小麦等低效益作物上推广应用，宜在经济效益较高的作物上推广应用。7.该项目研究期间，共撰写出7篇研究论文，分别在《生态学报》、《草业学报》、《干旱地区农业研究》等刊物上公开发表。