灌溉制度
1.該研究的?的、意義，國內外研究現狀及發展趨勢并列出主要參考?獻
1.1研究的?的、意義
1.1.1選題背景
?是?然資源的重要組成部分，是所有?物的結構組成和?命活動的主要物質基礎。從全球范圍講，?是連接所有?態系統的紐帶，?然?態系統既能控制?的流動?能不斷促使?的凈化和反復循環。因此?在?然環境中，對于?物和?類的?存來說具有決定性的意義。地球上的?資源，從?義來說是指?圈內?量的總體。
海?是咸?，不能直接利?，所以通常所說的?資源主要是指陸地上的淡?資源，如河流?、淡?、湖泊?、地下?和冰川等。陸地上的淡?資源只占地球上?體總量2.53％，其中?部分（近70％）是固體冰川，即分布在兩極地區和中、低緯度地區的??冰川，還很難加以利?。?前?類?較容易利?的淡?資源，主要是河流?、淡?湖泊?，以及淺層地下?，儲量約占全球淡?總儲量的0.3％，只占全球總儲?量的?萬分之七。據研究，從?循環的觀點來看，全世界真正有效利?的淡?資源每年約有9000千???。節約?資源是我們每個?都要做到得！！我國地表?年均徑流總量約為2.7萬億???，相當于全球陸地徑流總量的5.5％，占世界第5位，低于巴西、前蘇聯、加拿?和美國。我國還有年平均融?量近500億???的
冰川，約8000億???的地下?及近500萬??千?的近海海?。?前我國可供利?的?量年約1.1萬億???，?1980年我國實際??總量已達5075億???，占可利??資源的46％。
建國以來，在?資源的開發利?、江河整治及防治?害??都做了?量的?作，取得較?的成績。
在城市供?上，?前全國已有300多個城市建起了供?系統，?來??供?能?為4000萬噸，年供?量100多億???；城市?礦企業、事業單位?備?源的?供?能?總計為6000多萬噸，年供?量170億???；在7400多個建制鎮中有28％建?了供?設備，?供?能?約800萬噸，年供?量29億???。
農?灌溉??，全國現有農?灌溉?積近7.2億畝，林地果園和牧草灌溉?積約0.3億畝有灌溉設施的農?占全國耕地?積的48％，但它?產的糧?卻占全國糧?總產量的74％。
防洪??，現有堤防20萬多千?，保護著耕地5億畝和?、中城市100多個。現有?中?型?庫8萬多座，總庫容4400多億???，控制流域?積約150萬平?千?。
??發電，我國?電裝機近3000萬千?，在電?總裝機中的?重約為29％，在發電量中的?重約為20％。
然?，隨著?業和城市的迅速發展，需?不斷增加，出現了供?緊張的局?。據1984年196個缺?城市的統計，?缺?量合計達1400萬???，?資源的保證程度已成為某些地區經濟開發的主要制約因素。
?資源的供需?盾，既受?資源數量、質量、分布規律及其開發條件等?然因素的影響，同時也受各部門對?資源需求的社會經濟因素的制約。
我國?資源總量不算少，??均占有?資源量卻很貧乏，只有世界?均值的1／4（我國?均占有地表?資源約2700???，居世界第88位）。按?均占有?資源量?較，加拿?為我國的48倍、巴西為16倍、印度尼西亞為9倍、前蘇聯為7倍、美國為5倍，?且也低于?本、墨西哥、法國、前南斯拉夫、澳?利亞等國家。
我國?資源南多北少，地區分布差異很?。黃河流域的年徑流量只占全國年徑流總量的約2％，為長江?量的6％左右。在全國年徑流總量中，淮、海河、灤河及遼河三流域只分別約占2％、1％及0.6％。黃河、淮河、海灤河、遼河四流域的?均?量分別僅為我國?均值的26%、15％、11.5％、21％。
隨著??的增長，?農業?產的不斷發展，造成了?資源供需?盾的?益加劇。從本世紀初
以來，到70年代中期，全世界農業??量增長了7倍，?業??量增長了21倍。我國??量增長也很快，?70年代末期全國總??量為4700億???，為建國初期的4.7倍。其中城市?活??量增長8倍，??業??量（包括?電）增長22倍。北京市70年代末期城市??和?業??量，均為建國初期的40多倍，河北、河南、?東、安徽等省的城市??量，到70年代末期都?建國初期增長??倍，有的甚?超過100倍。因??資源的供需?盾就異常突出。
由于?資源供需?盾?益尖銳，產?了許多不利的影響。?先是對?農業?產影響很?，例如1981年，?連市由于缺??造成損失?業產值6億元。在我國15億畝耕地中，尚有8.3億畝沒有灌溉設施的?旱地，另有14億畝的缺?草場。全國每年有3億畝農?受旱。西北農牧區尚有4000萬??和3000萬頭牲畜飲?困難。其次對群眾?活和?作造成不便，有些城市對樓房供?不?或經常斷?，有的缺?城市不得不采取定時、限量供?，造成?民?活困難。其三，超量開采地下?，引起地下?位持續下降，?資源枯竭，在27座主要城市中有24座城市出現了地下?降落漏?。
1.1.2研究?的
本?是以灌溉制度對棗樹產量的影響及灌溉制度優化的研究為主要?的。棗樹的優化灌溉是依據棗樹的需?特性，將灌溉制度
的優化與棗樹?分狀況調節相聯系，尋求優化的灌溉模式、耗?量與產量的關系。通常所謂灌溉制度，是指作物的灌?時間、灌?次數、灌?定額和灌溉定額，這種定義主要針對旱作物??。對棗樹來說，它具有獨特的對產量發?很?。按早期灌溉的指導思想是只要有?夠的?源供應，就要給作物供應最充分的?，以使之達到盡可能?的單位?積的產量，這種灌溉?法可以獲得最?的單位產量。但我們需要的是?最少的?量來活的最?的產量。
1.1.3研究意義
由于?前灌區灌溉設施建設標準較低，投?改造、維修資?不?，設施更新維護不及時，部分建筑物?化失修嚴重，??管理粗放，?間灌溉?式和技術落后，再加上灌區的渠道襯砌率較低，?多是?質渠道，在輸?、配?過程中的滲漏損失很?，灌溉?利?系數僅為0.48左右，?量灌溉???浪費損失了。通過發展節?灌溉，可促進發展優質、?效、?產農業，促進農業增產和農民增收。節?灌溉的普及，還可促進農業機械化、集約化，現代化?平的提?，增強農業發展的后勁。發展節?灌溉還能帶動節?灌溉設備制造等相關產業的發展，提?農業灌溉設備的科技?平。所以說發展節?灌溉是具有重要性和緊迫性的。?灌溉技術在我國推?應?已經取得顯著成效。但?對新的形勢，必須進?步提?推?節?灌溉技術對我國經濟可持續發展重要意義的認識，正確理解節?灌溉的內涵，因地制宜地發展節?灌溉技術，加快節?灌溉設備的產業化，積極穩妥地引進國外先進節?灌溉技術和設備，進?步加強對節?灌溉技術的科學研究，以便適應我國節?灌溉技術的進?步發展和趕超世界先進?平
我國是個?資源緊缺的國家，北?1 6 個省的?均?資源只有3 0 0 多???。降?量在6 0 0 毫?以下的耕地?積為8 億多畝，約占全國耕地?積的6 4 ％，??資源卻不到20％。這些地區?年九旱，農業?產長期處于低?不穩的局?。利?有限的?資源提?農業產量，是發展我國糧??產的重要措施。多年來，我國北?在?旱少?的?然條件下，探索
了很多節?灌溉和各種旱作農業的經驗，如管灌、噴灌、滲灌、微噴滴灌、坐?種等蓄?保墑旱作技術，在農業?產中發揮了重要作?。?利是農業的命脈，糧?的增產往往是通過灌溉?積的增加來實現
的。?前，全國1.3億HM3的耕地?積中，??、?澆地占0.5億HM2，不?40%，??產的糧?卻占全國糧?總產量的80%。我國能以占世界7%的耕地養活占世界22%的??，正是因為我們擁有占世界22%的灌溉?積。“九五”計劃曾提出的到20世紀末增加400億—500億KG糧?的?產能?，即是以?幅度增加灌溉?積作為惟?選擇。
然?，灌溉?積的增加已受到?資源總量和??結構變化的雙重制約！
從總量上講，中國是?資源短缺的國家，?均占有?資源量僅相當于世界?均1/4，?且南多北少、東多西少，占國??積60%以上的北?地區?資源擁有量不?全國總量的20%。國際上?般公認的?均?資源最低需求量標準為
1000M3，我國有10個省（市、區）低于這個標準。專家估計，?前我國缺?總量為400億—600億M3，每年受旱?積0。2億—0。3億HM2，影響糧?產量75億—100億KG。
??結構的調整和農業??下降，已對糧??產構成了直接威脅。
隨著經濟的發展，?業、城鎮、農業???盾?益尖銳。在這??盾?爭中，農業??逐漸被?業和城鎮??擠占。全國80%的?庫，近?年來都不同程度地調整了供?的范圍，不斷地轉向?業和城市！據專家統計，我國農業??量從80年代的年??3912億M3，下降到1993年的3850億M3，減少了62億M3。?同
期?業?卻從每年525億M3，增加到1400億M3，增加了1.7倍。農業?從占總量的85%下降到72%，今后還將繼續下降，農業??總量不但不可能增加，還可能減少。
因此發展農業的根本出路在于節?。節?灌溉已不僅僅是技術問題，?是直接關系到農業發展的根本是實現?資源的可持續利?戰略和實現從粗放到集約經營戰略的具體體現。
農業灌溉節?80％在于管理。為了強化灌溉管理，實現節約??的?的，制度建設是重要?段之?。要建?和改善節?灌溉制度，抓緊出臺節?灌溉的相關法規。?先，要制定??總量控制的宏觀?標和微觀定額管理指標，通過建?總量控制和定額管理相結合的管理制度，來提?利?率和效益達到節?增效?標。灌區?管單位要嚴格供?管理，同時根據?資源承載能?，制定??計劃，將有關指標和??分配?案分解落實到各農民?戶，使他們在??過程中?中有數，搞好計劃??和種植安排。其次，要落實??許可和??計量與統計等制度，努?實現灌溉供??的合理化和科學化。
總之，農業灌溉節?潛?很?，貴在勇于實踐，重在真抓實?。只要通過努?，把節?的理念變成節?實際?動，節??標就可以實現。節?灌溉是?個系統?程，各個環節環環相扣，重建輕管不?，重管輕建更不?。因此，實現節?灌溉要建管同?，同時要舉全社會之?關注節?灌溉，?持節?灌溉，努?推進節?型社會建設，?持經濟社會?好?快發展。
棗樹優化灌溉制度研究的意義在于
第?，有助于農業結構調整。優化灌溉制度說到底就是科學灌溉，通過先進的灌溉?段和?法，適時適量地對農作物進?灌溉，保證農作物對?肥光熱的綜合要求，因?有利于提?農作物產量，優化農產品品質，提?農產品市場競爭?。
第?，有助于?態環境的保護和改善。優化灌溉制度節約的?量除?于穩定和擴?糧?種植?積外，還可?于環境建設，?態建設。此外，節?灌溉可減少?壤次?鹽堿化。
第三，優化灌溉制度可減少畝???，降低種植成本，有利于提?農民收?。
1.2國內外研究現狀分析
農業發展進?了從傳統農業向現代農業轉化的新階段，優質、?產、?效已成為現代農業的發展?向。在這?過程中，設施農業發揮著重要作?。我國設施農業?積雖居世界?位，?前全國設施園藝?積已超過210 萬公頃，但產量僅為世界先進?平的1/3。其中的?個重要原因是設施內灌溉技術落后，嚴重影響設施內的環境狀況，使其未能充分發揮節?增產的巨?作?。設施內的?分調控必須依據作物種類、品種和各?育期對設施內空?濕度和?壤濕度的要求進?適時、適量的調節控制。Hillel 指出，節?灌溉理論研究的根本?的并?單
純節約??，?是通過供?和其它環境變量的優化提?勞動?產率。從這個意義上，國外更多把節?灌溉稱為如何?效??。節?農業的最終?的是提?單位?資源的農業產出效率，在農?尺度上就是提?作物對?壤?分的利?效率，即消耗單位?壤?量?獲得的經濟產量。
隨著節?灌溉理論研究的進?步發展，國內學者開始對溫室栽培作物的灌?上限進?試驗研究，并提出了不同蔬菜的灌?上限。賀忠群等[1]采??分張?計控制滴灌系統對溫室黃?開花結果期適宜灌溉?壤?分上限進?了研究，確定適宜的灌溉上限、灌溉次數和灌溉量（可參考：《淺談節?灌溉》）。
認為秋延后溫室黃?栽培在滴灌條件下，開花座果以灌?上限為90%，灌?次數10 次，總灌溉定額為1934.76m3/hm2 為宜。王紹輝等[2]對不同?壤含?量對?光溫室黃??理特性影響進?了試驗研究，結果表明，當?壤含?量為飽和含?量的85－90%時，根系活?較?，光合速率較強，?孔阻?較?；當?壤含?量達到飽和含?量的55－60%時，黃?植株容易發??分脅迫。部分學者[3,4,5]也研究了溫室－作物－環境體系中?熱耦合問題，討論了溫室中影響作物?長的?分和熱量在溫室中的流動和作物的需?規律和灌溉指標。因此，通過試驗研究和分析，確定節?灌溉條件下作物的灌溉指標是溫室設施作物節?灌溉理論研究需要解決的?要問題。但局限的是，?多數學者均是針對作物某?具體?長階段進?試驗研究，缺乏對全?育期內作物的需?規律進?實驗研究，并建?作物的需?量與環境參數之間的變化關系；同時由于地域和?候差異，缺乏不同地域和不同棚型的數據驗證，從?局限了節?灌溉技術的推?。
將作物?分?理調控機制與作物?效??技術緊密結合開發出諸如調虧灌溉（RDI）、分根區交替灌溉（ARDI）和部分根?燥（PRD）等作物?理節?技術，可明顯地提?作物和果樹的?分利?效率。陳新明、蔡煥杰等[6]提出了局部控?灌溉溫室?棚番茄需?耗?信息研究，?較了正常灌溉和局部控?灌溉情況下，研究了番茄的根須數量、?孔導度、葉?勢和蒸騰速率變化，并?較了番茄?育期的耗?量和產量，認為局部灌溉雖然減少了番茄的根須數量，降低了番茄葉?光合速率蒸騰速率、?孔導度和葉?勢，但提?了番茄的根系吸
??和根冠?，抑制了番茄的?效?長，同時可以降低溫室內濕度，增加了?壤的通透性，減少了作物病?害，可以使番茄的品質得到明顯改善，提?了?分?產率，實現以?調質功效，從?為研究適合不同地區的?充分灌溉制度提供基礎數據和?撐。作物調虧灌溉的發展和實施對溫室農業的發展和精確農業的應?具有重要意義。
?前，在以下作物需?信息與精量控制灌溉技術??進?了嘗試和探索：1）研究作物對?分虧缺信息的感受、傳遞與信號轉導的過程，建?作物?分信號診斷指標體系，獲得利?作物莖桿變形測量、作物電特性等指標診斷作物缺?狀況的新技術與新產品；2）研究作物?分區域分布監測技術和作物蒸騰過程快速監測技術，提出區域?壤?分空間變異性與最佳動態監測布點?式和區域?壤墑情監測預報技術，獲得?壤?分動態快速測定與預報技術及新產品；3）以?壤墑情監測預報、作物?分動態監測信息與作物?長信息的結合為基礎，研究運?模糊??神經?絡技術、數據通訊技術和?絡技術建?具有監測、傳輸、診斷、決策功能的作物精量控制灌溉系統，研制開發智能化的灌溉信息采集裝置和智能化的灌溉預報與決策?持軟件[25]。如李國?等[26]開展了作物莖流變化規律的分析并應?到作物?分虧缺應?上；楊世鳳等[27]通過檢測作物蒸騰量的變化速率和聲發射的變化關系檢測作物?脅迫的程度并應?于作物的視情
節?灌溉??；張兵等[28]以太陽輻射、空?濕度、風速、空?溫度為決策變量建?了作物需?量神經?絡預測系統，?以作物需?量和?壤濕度建?了作物灌?量模糊推理系統。Zhang Naiqian[29]對?壤濕度?線傳感器進?研究，采?頻率響應測定了?壤的濕度和鹽分，并應?該?線傳感器開發了?套?壤濕度監控系統。
近年來國內相繼開展了作物葉?圖像特征和光譜特征與作物缺?度之間的關系，利?圖像特征和光譜特征來判別作物的需?程度，并在此基礎上構建溫室作物?肥灌溉控制系統。1989年，Hashimoto[30]就提出了SPA （Speaking Plant Approach）的控制新思想。實現SPA 控制的關鍵是利?先進的傳感器，實時準確采集作物?長信息。開發視覺傳感器和控制系統，采集溫室作物?長信息也已經成為國內外研究的熱點。?前在國內，利?計算機視覺技術進?溫室作物?長監測??的研究才剛剛展開[31]。趙杰?等[32]對蔬菜葉?的近紅外圖像的紋理特征值與其含?率之間的關系進?了?些基礎性的研究。張憲法等[33]粗略的觀察葉?的顏?、仰?來作為灌溉的形態指標。滕光輝等[30]利?量測葉冠投影?積來對黃?幼苗進??長檢測，取得了?較好的效果。
溫室作物灌溉策略研究，?前主要開展了溫室作物灌溉的決策?持系統，即在實際的溫室作物?產過程中，針對不同的溫室環境因?，選擇合適的灌溉需?信息指標，智能決策出灌溉量理論值，從?實現溫室設施內的節?灌溉和精確灌溉。黃紅霞[34]、胡宏劫[35]等開發了溫室黃?灌溉量的決策?持系統，可以實現對溫室內黃?蒸騰速率的?變化和季節變化、不同葉位蒸騰速率的變化以及不同環境因?條件下
蒸騰速率變化提供決策?持，同時，可以對不同季節條件下溫室黃?栽培灌溉量提供決策?持。在溫室設施作物節?灌溉控制策略和智能管理??進?了有益的嘗試。
作物灌溉決策主要是解決兩??問題，即何時灌和灌多少。合理節?灌溉技術的關鍵是以適量的?進?適時灌溉，既能滿?作物對?的需要，?不致造成溫室?壤含?量和空?濕度過?。?前，設施農業中作物栽培以蔬菜和花卉為主，?前對它們的需?規律的研究?較零散，還沒有取得可供推?應?的成果[40]。表征作物?分信息的眾多指標，因基本原理和操作可?性有其
特定的適?性和局限性，在選取合適的作物需?信息指標和灌溉決策指標上，多數只是考慮了?壤－植物－空?－環境連續體中某?個因素或某兩個因素進?作物?分研究和旱情診斷，缺乏多指標的綜合。環境調控系統中只注重光照、溫度環境因?調節，濕度對作物?長、品質的影響及調控重視不夠。
因?，在灌溉決策中對作物、?壤、?象復合系統做出綜合性的分析和判斷，將是今后溫室作物灌溉管理?作中的難點和新點。即在溫室設施內，將?壤、作物和設施環境作為?個連續體[40]，研究作物根系吸?、?分在作物體內的傳輸和?分蒸騰散失過程，從系統?度研究溫室設施內?分遷移規律，同時考慮在灌溉實施過程中作物對灌溉的響應以及對溫室內微環境的影響，從?真正實現設施農業的按需灌溉，實現溫室設施作物栽培過程中環境控制、節?、增產和降低能耗并?之?的。同時進?農學、植物?理、環境控制、?程技術等學科知識相互結合，有效開展溫室設施作物試驗測試裝置和研究?法的創新。
1.3研究的主要問題及發展趨勢
隨著全球性?資源供需?盾的?益加劇，世界各國，特別是發達國家都把發展節??效農業作為現代農業可持續發展的重要措施。發達國家在農業?產實踐中，把提?灌溉（降）?的利?率、單??的利?效
率、?資源再?利?率作為研究重點和主要?標。在研究節?農業基礎理論基礎上，將?物、信息、計算機、?分?材料等?新技術與傳統的農業節?技術相結合，提升節?農業技術的?科技含量，建?適合國情的節?農業技術體系，加快由傳統的粗放農業向現代化的精準農業轉型的進程。
世界各國采?的節?農業技術通常可歸納為?程節?技術、農藝節?技術、?物（?理）節?技術和?管理節?技術等四類。節?農業技術的應?可?致分布在四個基本環節中:
?是減少灌溉渠系（管道）輸?過程中的?量蒸發與滲漏損失，提?農?灌溉?的利?率；
?是減少?間灌溉過程中的?分深層滲漏和地表流失，在改善灌?質量的同時減少單位灌溉?積的??量；
三是減少農??壤的?分蒸發損失，有效地利?天然降?和灌溉?資源；
四是提?作物?分?產效率，減少作物的?分奢侈性蒸騰消耗，獲得較?的作物產量和??效益。節?農業發達的國家始終把提?上述環節中的灌溉（降）?利?率和作物?分?產效率作為重點，在建?了以?
標準的襯砌渠道和壓?管道輸?為主的完善的灌溉輸??程系統和采?了以噴（微）灌技術和改進的地?灌技術為主的先進的?間灌?技術后，節?農業技術的研究重點正從?程節?向農藝節?、?物（?理）節?、?管理節?等?向傾斜，尤其重視農業節?技術與?態環境保護技術的密切結合。
2.1研究?標、研究內容：
本?以阿克蘇地區棗樹優化灌溉制度為研究對象，通過??試驗等?式收集到了?壤含?量、棗樹產量、地下?位、以及?象資料等數據和圖件。之后對采集到得數據進?了詳細的整理和分析，最終分析研究棗樹產量與?分需求量的規律得出結論，根據?章研究?標。確
定詳細的研究內容為：
1勘測于收集基本資料
基本資料包括?然條件、果樹?產現狀和社會經濟條件三??。
（1）?然條件：地理位置、地形、農業?象（降?量、蒸發量、?溫、?霜期、凍?層深度等）、?源（種類、?量、?位、?質）、?壤（質地、?間持?量、容重）。
（2）果樹?產現狀：果樹的品種、樹齡、株?距、?積、株數、產量等。
2.估算果樹需?量和滴灌??量。
3.?源分析計算和?源?程規劃。
4擬定滴灌區的范圍
2.2研究?法：
1.作物?分?產函數模型選?Jenn模型。
2。作物個?長階段實際滕發量的計算。包括：作物耗?規律、?壤?分變化的微分?程。
3.優化灌溉制度的確定。
2.3實驗?案：
1.處理和對照設置
實驗通常是進?多個處理。
2.果樹試驗?區的設置
?區設置?般采?多株?區，選品種、樹齡、樹勢、和產量基本?致的果樹5~10株為?實驗?區，每區定三株作調查樹。
3.重復次數
采??多株?區的試驗，要進?3次以上重復，但也??過多。
4.保護?和隔離株的設置
在試驗地的四周要留1~2?果樹作保護?。在?區與?區之間常設1~1?作隔離?。
5.試驗?區的?間排列
本實驗采?裂區設計排列法。
2.4觀測內容和?法
1.環境因?調查
（1）降?量：降??期和?量。
（2）相對濕度和蒸發量：多年平均值和?平均值、蒸發量極值。
（3）?溫：年平均溫度、?長季（4~10?）平均溫度、最?和最低溫度及出現的?期、（4）?照：晴天?數、?照時數、分布情況、
2.?壤條件的調查
（1）?壤深度：表?和??的深度，各層?壤的分布特點。
（2）?壤的物理特性：測定?壤質地、容重、?間持?量、?壤質地和?間持?量，在選定試驗區時測定?次即可。
（3）?壤的化學性質：測定N、P、K等含量，PH值及有機質等含量。
（4）地下?埋藏深度、變化情況、?質等。
3.滴?量測定
各試驗處理每次滴?量都應進?測定。
4.?壤?分動態觀測
取?距滴頭20cm左右，取?深度?般為80~100cm，每取?層次以20cm為?層。
