非充分灌溉

灌溉技术

非充分灌溉，是针对水资源的紧缺性与用水效率低下的普遍性而提出的一种新的灌溉技术。非充分灌溉广义上可以理解为：灌水量不能完全满足作物的生长发育全过程需水量的灌溉。就是将有限的水科学合理（非足额）安排在对产量影响比较大，并能产生较高经济价值的水分临界期供水。在非水分临界期少供水或不供水。非充分灌溉作为一种新的灌溉制度，不追求单位面积上最高产量，允许一定限度的减产。在水资源有限地区，建立合理的水量与产量关系模式，通过增加灌溉面积而获得大面积总量的均衡增产，力求在水分利用效率(WUE)—产量—经济效益三方面达到有效统一。

研究内容

（1）作物在不同受旱条件下需水规律的研究。

研究作物在不同受旱条件下需水规律是进行非充分灌溉研究的最基本的理论依据。据此为确定节水灌溉控制指标，选择灌水技术提供依据。

（2）作物水分生产函数的研究。

作物—水模型是制定灌溉定额、灌溉制度的理论依据。作物各生育阶段的需水量不同，各生育阶段对水分的敏感程度也不同。需水高峰期并不是需水关键期，寻求作物需水关键期，也就是对作物对水分的敏感性、敏感程度进行研究，找出敏感期及敏感期的顺序，把有限水量灌到最关键期，尽可能使产量最大。非充分灌溉作物—水模型是建立相对产量与相对腾发量之间的关系。不同地区根据具体情况采用不同作物—水模型，如干旱地区用Jensen 模型计算，半干旱地区采用Stewart 模型，而Jensen 模型由于考虑作物对水分的敏感性而采用较多对作物—水模型的研究，主要是对模型中敏感指标λ的研究。由于这一参数影响因素较多，时空稳定性差，不少研究人员从不同的角度对敏感指标λ进行了研究。

（3）优化灌溉定额、制定灌溉制度。

根据作物需水的关键期，优化灌溉定额、制定灌溉制度，为灌区非充分灌溉水管理提供科学依据。如何将有限的灌溉水量分配在各关键期，才能使总产量达到相对最大，采用优化理论可对有限水量进行最优分配。由于作物各生育阶段对水分的需要量与敏感性都不一样，这种灌溉制度的确定是一个多阶段决策的过程，是动态的，不同于传统的静态灌溉制度。大部分用动态规划进行优化设计，用逐次逼近法求解。为提高灌溉水的利用率、产出率，将非充分灌溉与系统分析结合起来，把决策建立在实现全生产期产出最大化的基础上，才能制定出农作物的最优灌溉制度。

国外研究现状

非充分灌溉，在国外也称“限水灌溉”或“腾发量亏缺灌溉”，出现于美国中部和南部大平原，如德克萨斯州[8]。上世纪七十年代，由于注意到水资源的紧缺，传统丰产灌溉的常态试验开始转向节水型的“劣态性”试验，限水灌溉也推广到美国西部干旱半干旱地区。加利福尼亚州中央河谷灌区，从1969~1977 年对六种作物进行了为期九年的充分灌溉与非充分灌溉的对比实验，证明在节水的非充分灌溉条件下比充分灌溉的最高产量减产并不严重。1980~1982 年，俄勒冈州东部的一些农场经过俄州大学在Hemiston 附近对冬小麦的定量研究，进一步提高缺水程度，使灌溉水量（包括降雨）保持在作物需水量的80%，也获得了良好的生产效果。1981 年，美国灌溉协会在盐湖城召开会议，由J.E.Marshall 和C.N.Brian 提出了非充分灌溉条件下可靠的产量模式与灌溉水的最优化管理问题。根据农场的收入和有限水资源的利用情况指出：在某些情况下，非充分灌溉可获得很大的经济效益[24]。

上世纪八十年代，日本在学习限水灌溉经验基础上，推进了日本旱地经济用水研究的应用。由于开发新水源的工程困难和成本巨增，促进了日本农户重新制定作物用水计划与降低工程费用。爱嫒县南豫地区的桔园(1986)，通过减少单位面积用水量，使原8.5 万亩的灌溉面积扩大到10.8 万亩，最优的旱地用水计划收到良好效果。澳大利亚将土壤水分蒸腾蒸发总量亏缺灌溉EDI(Evaportranspiration Deficit Irrigation)技术应用于桃树灌溉，发展为一套规则型的亏缺灌溉RDI(Regulated Deficit Irrigation)方法。在桃树生长季之初，仅维持较低水平的土水势，而在果实膨大期内，实行频繁的灌水。结果节约了用水量，抑制了枝叶生长，减少了剪枝工作量，不仅提高了果实产量，也改善了水果品质。美国加州弗雷斯水管理研究室，也在桃树中研究了非敏感期的节水潜力，研究减少灌水次数和灌水量是否会引起早熟与晚熟品种的严重减产、果实生长速率及桃子是否会变小。将非充分灌溉推广到果树领域并探索对水果产量和品质的影响(1985) 。

国内研究现状

上世纪八十年代中期，我国北方开始进行专门试验探索非充分灌溉问题。1986 年，由内蒙古自治区水利科学研究所与乌盟水利科学研究所分别在呼和浩特市与凉城县进行了“春小麦非充分灌溉试验研究”，获得可喜成果并通过国内专家鉴定。内蒙古水科所从试验研究、中间试验与示范推广，到大面积推广，历时八年，乌盟历时六年。1990 年，由内蒙古农牧学院与内蒙水科所在哲盟丰田乡进行了“玉米非充分灌溉试验研究”。

1991~1993 年，武汉水利电力大学茆智教授分别在桂林、河北进行了水稻非充分灌溉试验研究。总之，经过二十多年有关专家学者的潜心研究与努力，非充分灌溉具备了相对成熟的理论基础和实用技术[24]。但是尽管如此，由于非充分灌溉在灌溉领域中是个新课题，比探索其它节水措施要复杂得多，在我国还处于试验研究阶段和初步示范推广阶段。非充分灌溉在我国愈来愈引起人们的重视，在“九五”和“十五”期间的全国节水灌溉规划中都把非充分灌溉列为科学节水的重要措施。

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