非充分灌溉
非充分灌溉
非充分灌溉是針對水資源的緊缺性與用水效率低下的普遍性而提出的一種新的灌溉技術。非充分灌溉廣義上可以理解為：灌水量不能完全滿足作物的生長發育全過程需水量的灌溉。就是將有限的水科學合理(非足額)安排在對產量影響比較大，並能產生較高經濟價值的水分臨界期供水。在非水分臨界期少供水或不供水。非充分灌溉作為一種新的灌溉制度，不追求單位面積上最高產量，允許一定限度的減產。在水資源有限地區，建立合理的水量與產量關係模式，通過增加灌溉面積而獲得大面積總量的均衡增產，力求在水分利用效率(WUE)—產量—經濟效益三方面達到有效統一。
目錄
非充分灌溉的主要研究內容
1）作物在不同受旱條件下需水規律的研究。
研究作物在不同受旱條件下需水規律是進行非充分灌溉研究的最基本的理論依據。據此為確定節水灌溉控制指標，選擇灌水技術提供依據。
2）作物水分生產函數的研究。
作物—水模型是制定灌溉定額、灌溉制度的理論依據。作物各生育階段的需水量不同，各生育階段對水分的敏感程度也不同。需水高峰期並不是需水關鍵期，尋求作物需水關鍵期，也就是對作物對水分的敏感性、敏感程度進行研究，找出敏感期及敏感期的順序，把有限水量灌到最關鍵期，儘可能使產量最大。非充分灌溉作物—水模型是建立相對產量與相對騰發量之間的關係。不同地區根據具體情況採用不同作物—水模型，如乾旱地區用Jensen 模型計算，半乾旱地區採用Stewart 模型，而Jensen 模型由於考慮作物對水分的敏感性而採用較多。目前對作物—水模型的研究，主要是對模型中敏感指標λ的研究。由於這一參數影響因素較多，時空穩定性差，不少研究人員從不同的角度對敏感指標λ進行了研究。
3）優化灌溉定額、制定灌溉制度。
根據作物需水的關鍵期，優化灌溉定額、制定灌溉制度，為灌區非充分灌溉水管理提供科學依據。如何將有限的灌溉水量分配在各關鍵期，才能使總產量達到相對最大，採用優化理論可對有限水量進行最優分配。由於作物各生育階段對水分的需要量與敏感性都不一樣，這種灌溉制度的確定是一個多階段決策的過程，是動態的，不同於傳統的靜態灌溉制度。目前大部分用動態規劃進行優化設計，用逐次逼近法求解。為提高灌溉水的利用率、產出率，將非充分灌溉與系統分析結合起來，把決策建立在實現全生產期產出最大化的基礎上，才能制定出農作物的最優灌溉制度。
非充分灌溉的國外研究現狀
非充分灌溉，在國外也稱“限水灌溉”或“騰發量虧缺灌溉”，出現於美國中部和南部大平原，如德克薩斯州[8]。上世紀七十年代，由於注意到水資源的緊缺，傳統豐產灌溉的常態試驗開始轉向節水型的“劣態性”試驗，限水灌溉也推廣到美國西部乾旱半乾旱地區。加利福尼亞州中央河谷灌區，從1969~1977 年對六種作物進行了為期九年的充分灌溉與非充分灌溉的對比實驗，證明在節水的非充分灌溉條件下比充分灌溉的最高產量減產並不嚴重。1980~1982 年，俄勒岡州東部的一些農場經過俄州大學在Hemiston 附近對冬小麥的定量研究，進一步提高缺水程度，使灌溉水量（包括降雨）保持在作物需水量的80%，也獲得了良好的生產效果。1981 年，美國灌溉協會在鹽湖城召開會議，由J.E.Marshall 和C.N.Brian 提出了非充分灌溉條件下可靠的產量模式與灌溉水的最優化管理問題。根據農場的收入和有限水資源的利用情況指出：在某些情況下，非充分灌溉可獲得很大的經濟效益[24]。
上世紀八十年代，日本在學習限水灌溉經驗基礎上，推進了日本旱地經濟用水研究的應用。由於開發新水源的工程困難和成本巨增，促進了日本農戶重新制定作物用水計劃與降低工程費用。愛嬡縣南豫地區的桔園(1986)，通過減少單位面積用水量，使原8.5 萬畝的灌溉面積擴大到10.8 萬畝，最優的旱地用水計劃收到良好效果。澳大利亞將土壤水分蒸騰蒸發總量虧缺灌溉EDI(Evaportranspiration Deficit Irrigation)技術應用於桃樹灌溉，發展為一套規則型的虧缺灌溉RDI(Regulated Deficit Irrigation)方法。在桃樹生長季之初，僅維持較低水平的土水勢，而在果實膨大期內，實行頻繁的灌水。結果節約了用水量，抑制了枝葉生長，減少了剪枝工作量，不僅提高了果實產量，也改善了水果品質。美國加州弗雷斯水管理研究室，也在桃樹中研究了非敏感期的節水潛力，研究減少灌水次數和灌水量是否會引起早熟與晚熟品種的嚴重減產、果實生長速率及桃子是否會變小。將非充分灌溉推廣到果樹領域並探索對水果產量和品質的影響(1985) 。
非充分灌溉的國內研究現狀