节水与增产有望同时实现

　　在"973"计划项目、国家自然科学基金、攀登计划和攻关计划等的共同支持下，日前"我国半干旱地区作物对有限水高效利用的生物学基础及其应用"研究取得阶段性成果，项目负责人，中国工程院院士、中国科学院水利部水土保持研究所山仑研究员在接受记者采访时表示，干旱缺水加剧是我国黄土高原半干旱区水环境变化的趋势，该研究针对我国黄土高原地区作物对降水的高效利用问题，提出了行之有效的调控途径及节水增产的技术与策略，它对促进我国北方旱作农业和节水农业的发展将起到积极的推动作用。

　　据山仑院士介绍，我国半干旱地区是一个特定的生态类型和重要的农业区域，严重的土壤侵蚀和频繁的干旱同时发生是这一地区的重要特征。我国以黄土高原为中心的半干旱地区占国土面积的27.1％，耕地约3亿亩，而灌溉面积却不足20％，单位面积产量仅为全国平均产量的一半。虽然该地区的降水仍在允许从事农田生产的范围之内，但能否做到对自然降水的充分保持和高效利用，成为决定该地区农业发展前途的一个关键问题。而要实现对半干旱地区有限水资源的高效利用，需要解决好植物需水与半干旱地区农业水环境之间的统一关系。降水不足，特别是降水不均，即"多变低水"是该地区作物生长的农田水环境的基本特征。为了适应这种水环境，不仅要利用深厚的黄土层及其蓄水特征，以形成土壤水库以供干旱缺雨时作物生长所需；而且还应选育具有适应"多变低水"环境机制与能力的作物与品种和基于植物高效用水生物学原理所采取的农艺栽培技术，以充分发挥植物的节水增产潜力。

　　课题组从作物对多变低水环境的适应性出发，提出了作物对半干旱地区"多变低水"适应性的科学概念，并从干湿交替频率、干旱程度、干旱发展速率、土壤大气干旱组合等方面进行了研究。通过对27种不同供水方式的研究证明，玉米、高粱等多种作物在苗期受到中度干旱，拔节期复水后，其新生叶片和根系生长速度加快，光合作用和水分利用效率明显增高，最终产量与一直充足供水的产量相当或略高。田间控制和盆栽条件下试验都证明，小麦和马铃薯较其它作物更适应于干湿交替的水环境，适度水分亏缺取得了在减少耗水量38％～50％的条件下经济产量不减的效果。上述结果表明，适度干旱后复水，作物在生长、生理和产量可形成补偿效应，为发展节水农业提供了新的依据。有限供水效果研究同时表明，应用盆栽、防雨棚、田间系统试验方法，确定拔节期是春小麦一次限量供水的最佳时期。一次补充供水60毫米，虽仅为实现最高产量所需供水的30％，而产量则达到了最高产量的75％，水分利用效率和灌溉水利用率均达到最高值。

　　山仑院士表示，除工程节水外，生物性节水是一个需要大力开拓的农业节水方向。当前，生物节水只有与综合节水技术相结合才能充分发挥其应有的效果。由于水资源进一步紧缺，我国半干旱地区发展大规模灌溉已不可能，现有的灌溉方式也受到了挑战，随着农业科技的进步，采取旱地农业与补充灌溉相结合的供水制度，即有限的灌溉制度将使节水与增产同时实现。据了解，以该研究为基础而提出的小麦一次性有限灌溉技术已经在黄土高原半干旱区的甘肃定西、陕西富平和宁夏固原等地得到推广应用，特别是在甘肃定西地区推行的人工汇集雨水高效利用技术已取得了显著的社会经济效益。

　　科学时报电子版5月24日