加氧灌溉与加热灌溉的应用现状与发展趋势

郭媛姣　韩懂懂

[摘 要]我国水资源短缺、浪费严重，开发和推广灌溉新技术具有重要的现实意义。根据国内外灌溉新技术研究，在总结诸多成果的基础上，对灌溉新技术进行了综述，介绍了加氧灌溉和加热灌溉的原理和应用现状，并对未来灌溉新技术的研究进行了展望。

[关键词]灌溉新技术；加氧灌溉；加热灌溉

[中图分类号]S275.9 [文献标识码]A

我国人口众多，随着人口数量不断增加，人均耕地面积不足的问题日益凸显。目前，我国有6×1012 m3的水资源，支撑了世界第二大经济体的健康运行，以目前我国GDP的增速，2030年我国GDP将突破120万亿元大关，农业、工业用水压力凸显，将远超我国水资源承载能力。我国是农业大国，农业用水占水资源总量的一半以上，且我国水资源分布十分不均匀，干旱半干旱地区的农业对灌溉的依赖性十分强。农业作为我国的基础性产业，其发展对我国经济发展起着举足轻重的作用。我国水资源浪费问题十分严重，尤其是农田灌溉，水利用率平均为52%，而农田对自然水的利用率仅为56%，粗放式的灌溉水管理以及灌溉技术的落后，导致我国水资源利用率远远低于发达国家。因此，我国未来水资源形势十分严峻，发展和推广灌溉新技术刻不容缓。

1 加氧灌溉

在农业灌溉过程中，地下灌溉作为高效的节水灌溉技术得到了广泛应用。然而，地下灌溉所带来的问题也不容忽视，灌水过程中容易使作物根系区域缺氧，抑制根系的生长。因此，向作物根系区进行加氧为解除土壤低氧胁迫、提高土壤导气率、改善土壤氧环境提供了解决方案。加氧灌溉技术是指向作物根区增加氧气的灌溉技术，主要有两种方式：一种是先灌水后通气，即灌水和通气过程是分开进行的；另一种是利用循环曝气装置将灌水和通气过程同步进行，利用文丘里空气射流器，将空气中的氧气或过氧化氢加入到水流中，形成水汽混合物并送入到作物根区。加氧灌溉将氧气送入到作物根区，使作物根系功能处于最佳状态，有利于根区矿物质的运移和微生物活动，有助于作物生长和产量的提高。有试验结果表明：加氧灌溉能够提高土壤的水溶解氧，且对0-20cm土层土壤水溶解氧含量影响最显著，对深层土壤影响较小；合理制定水稻加氧灌溉，能够为根区提供氧气，促进水稻生长。

2 加热灌溉

加热灌溉就是在灌溉过程中，先将灌溉水的温度进行增温处理，达到适宜作物生长的温度后再进行灌溉。已有试验研究表明，温水灌溉可以提高作物的根系数、茎粗、叶面积、光合速率和干物质量等指标。目前，灌溉水增温措施主要有：设置曬水池；加宽延长渠道；勤换水口；塑料薄膜覆盖渠道；科学安排灌水时间；搭建温室种植区。土壤温度升高会导致水的黏滞性和表面张力降低、基质势提高、导水率和入渗量增大。增温灌溉在农业生产中也得到了广泛应用，如在日光温室设计中，放置太阳能热水器对灌溉水先进行加热处理然后再灌溉。在农业生产中，也会先将地下水抽到晒水池中，接受太阳能辐射，水温上升后再进行灌溉。白燕英等通过加热灌溉试验表明：25℃-45℃的灌溉水温在一定程度上能够促进番茄幼苗的生长，且35℃处理为最佳，与对照相比，茎粗提高了44.74%、叶面积提高了35.15%、叶绿素含量提高了11.36%、干物质量提高了92.31%。

3 存在的问题与发展趋势

加氧灌溉过程中，作物各个生育期适宜的加氧量及频率的相关研究有待开展。加氧灌溉能够提高作物的品质，但对水分利用效率的提高并不显著。同时，机械加氧和化学加氧有各自的弊端，化学加氧会因加入H2O2加速不定根的老化而备受争议。化学加氧投入成本低、易于实施，机械加氧能够防止有害气体在根际积累，如何将机械加氧和化学加氧的优点进行融合，这将是下一步研究的重点。

加热灌溉过程中，水温越高土壤水入渗越深，但灌溉水温是否对灌水质量和作物的耗水能力产生影响尚需进一步研究。灌溉温度的变化对作物产量影响的定量关系，有待进一步试验和研究。加热灌溉如何在不增加人工措施的情况下，根据作物的需水特征和人为控水措施达到增温增产的效果，如水稻种植过程中，采用早期浅水增温结合中后期间歇灌溉模式，既能节约水资源又能达到增产的效果。

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