作為農(nóng)業(yè)大國，我國僅用全球 6% 的淡水資源和 9% 的耕地面積，解決了世界 22% 人口溫飽問題且自給率高達(dá) 95%[1]。高效穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對我國糧食安全及全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。水和肥是作物生長發(fā)育過程中必不可少且較易控制的兩大因素，掌握二者的交互作用可以實現(xiàn)節(jié)水省肥增產(chǎn)的目標(biāo)。我國西北干旱區(qū)幅員遼闊但水資源極端匱乏，因灌溉水資源短缺而造成的糧食減產(chǎn)問題十分嚴(yán)峻[2]。同時，該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中 “大水大肥”現(xiàn)象普遍存在，水分和養(yǎng)分的不合理調(diào)配不僅導(dǎo)致水肥極大浪費，亦造成農(nóng)田土壤中硝酸鹽含量超標(biāo)危及地下水安全[3]。由此可知，診斷作物各生育期適宜水肥用量，采取適宜的水肥高效耦合利用技術(shù)是緩解西北干旱區(qū)水資源緊缺狀況和提高水土資源利用效率的關(guān)鍵所在。研究表明，準(zhǔn)確而均勻的滴灌施肥，不僅可以滿足作物各生育期的水分及養(yǎng)分需求，還可以解決季節(jié)性干旱和部分區(qū)域水資源短缺的問題[4]。本文綜述了滴灌水肥耦合的優(yōu)點及其對西北干旱灌區(qū)作物生長、品質(zhì)及水肥利用影響的研究進(jìn)展，以期為西北干旱區(qū)農(nóng)作物高效栽培提供理論依據(jù)。

　　1 滴灌水肥耦合技術(shù)研究概述

　　1. 1 滴灌水肥耦合優(yōu)點滴灌水肥耦合技術(shù)是一種適用于干旱和半干旱地區(qū)進(jìn)行土壤水肥綜合調(diào)控的優(yōu)化管理技術(shù)，其目的是實現(xiàn)以水促肥、以肥調(diào)水。滴灌水肥耦合的優(yōu)點有以下 4 個方面。①顯著提高農(nóng)作物水分和養(yǎng)分利用效率。與其他灌溉施肥類型相比，一方面水肥直接作用于作物根部，減少了水分及養(yǎng)分的流失; 另一方面滴灌施肥頻率和間隙加強作物根系對水肥敏感度，進(jìn)一步提高了水資源利用效率和作物本身對養(yǎng)分的汲取能力[5]。②農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。研究發(fā)現(xiàn)，滴灌水肥耦合可以使溫室番茄獲得充足的養(yǎng)分和水分，對番茄的品質(zhì)指標(biāo)及產(chǎn)量指標(biāo)均有顯著影響[6]。③操作簡單，易于實現(xiàn)高度自動化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，減少田間作業(yè)用工，釋放了大量農(nóng)業(yè)勞動力，有廣闊的發(fā)展前景。④可以減少農(nóng)藥的施用量、減輕因為過量施肥造成地下硝酸鹽污染和土壤板結(jié)問題，有利于健康綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[7]。

　　1. 2 滴灌水肥耦合數(shù)學(xué)模型模型作為一種復(fù)雜的仿真技術(shù)，可以更好地模擬和再現(xiàn)水肥的運移分布情景。目前，國內(nèi)外也有一些學(xué)者使用模型模擬的方法對滴灌水肥耦合進(jìn)行了一些研究。G�FRDEN�FSA A I 等[8]通過構(gòu)建二維數(shù)學(xué)模型模擬了不同滴灌水肥條件下土壤中氮素的運移，研究發(fā)現(xiàn)適宜頻率和速率的水肥供應(yīng)能影響土壤氮素分布、轉(zhuǎn)化和淋失。孫文濤等[9]和鄭志松等[10]采用二次回歸組合設(shè)計，分別建立了玉米、小麥產(chǎn)量的水、氮、磷耦合模型，并分析得到水肥調(diào)控下 3 個因素影響作物產(chǎn)量的最佳組合方案。康玲玲等[11]研究了水肥條件對冬小麥生理特性及產(chǎn)量的影響。王新等[12]按照番茄各個生長階段需肥特性，構(gòu)建了滴灌番茄臨界氮濃度稀釋曲線模型，并在此基礎(chǔ)上建立了優(yōu)化模型，作為植株營養(yǎng)狀況的判定指標(biāo)。

　　2 滴灌水肥耦合對西北干旱區(qū)作物的影響研究

　　2. 1 作物生長和產(chǎn)量旱區(qū)滴灌水肥耦合效應(yīng)研究的意義在于改善土壤養(yǎng)分狀況，促進(jìn)作物根系對深層土壤有效水的吸收，改變作物結(jié)構(gòu)，提高作物抗旱性，進(jìn)而影響作物地面生長部分，增加干物質(zhì)積累，提高作物產(chǎn)量[13]。郭永杰等[14]進(jìn)行了滴灌施肥玉米�N小麥帶田水肥耦合試驗，建立了水氮施用量對玉米�N小麥產(chǎn)量的耦合效應(yīng)方程，結(jié)果表明，當(dāng)施氮量為 420. 0 kg�Nhm2 、灌水量為 5 298. 0 m3 �Nhm2 時，玉米�N小麥帶田可獲得最高產(chǎn)量。適時適量的灌水和施肥對棉花的生長同樣十分重要，通過棉花滴灌水肥耦合試驗研究發(fā)現(xiàn)，在施純氮素 150 ～ 225 kg�Nhm2 水平下，棉花增產(chǎn)速度最大[15]。為探明河西冷涼灌區(qū)甘藍(lán)水肥最優(yōu)管理模式，馬彥霞等[16]通過對比試驗研究表明，滴灌施肥條件下，水肥耦合效應(yīng)相比單獨灌水和施肥對甘藍(lán)產(chǎn)量影響更為顯著，在 H2F1 ( 灌水 9 d�N次，施肥總量 690 kg�Nhm2 ) 處理下時，甘藍(lán)生物產(chǎn)量和干物質(zhì)量最高。

　　2. 2 作物品質(zhì)水肥交互耦合是栽培優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)作物的有效措施，對作物品質(zhì)性狀影響顯著。研究表明，釀酒葡萄在氮素充足、輕度水分脅迫下可溶性固形物含量明顯高于對照組 7. 5% 以上，而在低氮素、輕度水分脅迫處理下漿果可溶性固形物含量仍有提高[17]�？梢�，水肥耦合可以改善釀酒葡萄果實品質(zhì)。枸杞是寧夏地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，近年來圍繞水肥互作對枸杞質(zhì)量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，灌水和氮肥交互效應(yīng)對多糖含量影響最為顯著，而灌水和磷肥耦合效應(yīng)對類胡蘿卜素含量影響顯著[18]。在同一灌水水平下增加肥料施用量，枸杞品質(zhì)指標(biāo)及營養(yǎng)物質(zhì)累積量整體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢[19]。滴灌水肥交互作用對河西冷涼灌區(qū)甘藍(lán)葉球品質(zhì)也有較大影響，在高氮肥、輕度虧缺灌水 ( 灌水 9 d�N次，施肥 690 kg�Nhm2 ) 處理下，甘藍(lán)可溶性糖和 Vc 含量最高[16]。

　　2. 3 作物水分利用效率適宜的氮磷投入可以促進(jìn)作物根系生長發(fā)育，進(jìn)而擴(kuò)大水分和養(yǎng)分在作物根區(qū)的運移范圍，提高作物對土壤儲水的轉(zhuǎn)化利用，減少土壤水分蒸發(fā)，在基本不改變作物總耗水量前提下，提高水分利用效率。宋娜等[20]在武威科學(xué)觀測實驗站進(jìn)行的膜下滴灌馬鈴薯大田試驗研究發(fā)現(xiàn)，不同水氮條件下水與氮素之間存在著顯著交互作用，相同水分處理下馬鈴薯水分利用效率隨施氮量增加先增大后減小，施氮水平為 135 kg�Nhm2 時馬鈴薯水分利用效率最高; 而在同一氮肥處理下，濕潤比 40% 處理下水分利用效率明顯高于 70% 處 理，但 產(chǎn) 量 低 于 70% 處 理。YANG Kaijing 等[21]水肥耦合試驗研究也表明，在氮肥充足條件下，當(dāng)土壤濕度保持在 40% 時馬鈴薯水分利用效率最高，但在同一灌水水平下不同施氮處理間馬鈴薯耗水量變化不明顯。

　　3 結(jié)束語

　　滴灌水肥耦合技術(shù)是一項在節(jié)水減肥增產(chǎn)調(diào)質(zhì)等方面具有顯著優(yōu)勢的農(nóng)藝措施，除此之外，還可以改善土壤生態(tài)環(huán)境，解決區(qū)域性水資源短缺問題。通過對滴灌水肥耦合技術(shù)在西北干旱區(qū)作物栽培中的應(yīng)用梳理，發(fā)現(xiàn)作物不同生育期滴灌水肥耦合對其產(chǎn)量、品質(zhì)及灌溉水分和養(yǎng)分吸收利用效率均有一定影響。從作物綜合效益及農(nóng)田水土環(huán)境保護(hù)等方面綜合考慮滴灌水肥耦合效應(yīng)是我國西北干旱區(qū)農(nóng)作物栽培的必然選擇。同時，進(jìn)一步研究和論證農(nóng)田系統(tǒng)水、肥、氣、熱與作物生長的協(xié) 調(diào) 關(guān) 系，建 立 農(nóng) 田 水、肥、氣、熱高效管理信息系統(tǒng)，這將會穩(wěn)定提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)我國西北干旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 姜開鵬. 建設(shè)生態(tài)灌區(qū)的思考: 用生態(tài)文明觀，拓展思路，促進(jìn)灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2004( 2) : 4-10. JIANG Kaipeng. Consideration on construction of zoology irrigation district[J]. China Rural Water and Hydropower，2004 ( 2 ) : 4- 10.

　　[2] 袁偉. 農(nóng)業(yè)水資源節(jié)約利用的優(yōu)化方案探討[J]. 中國水運 ( 下半月) ，2015，15( 6) : 124-125.

　　《滴灌水肥耦合技術(shù)在西北干旱區(qū)作物栽培中的應(yīng)用》來源：《農(nóng)業(yè)工程》，作者：董 昕1 ，蘆 倩2 ，王澤義1 ，周三利1 ，吳彥霖1 ，王玉才1 ，張恒嘉1

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