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我国农业应对干旱灾害的技术研究现状及展望_邓忠

发布日期:2021-05-21   

文章编号10074929201608016204

我国农业应对干旱灾害的技术研究现状及展望

翟国亮吕谋超 蔡九茂冯俊

中国农业科学院农田灌溉研究所河南省节水农业重点实验室河南 新乡 453002

摘 要干旱灾害对农业生产的威胁最大造成农业经济损失较严重分析了我国农业干旱具有发生频率高续时间长受灾范围广经济损失大突发性和季节性较强的特点从农艺技术化学调控措施节水灌溉技术与应急抗 旱装备等方面探讨了目前我国农业应对旱灾的技术研究现状分析了我国农业生产过程中应对干旱存在的问题 出今后我国农业应对干旱灾害的研究重点主要是加强对农作物干旱发生发展规律的研究大力推广农业节水技术 提高作物水分利用效率加强研发适合区域农业生产特点的应急性抗旱装备大力开展抗旱预警技术研究与防控预 案制定等方面

关键词农业干旱灾害抗旱技术

中图分类号01 文献标识码

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干旱是世界性的农业气象灾害在我国发生的气象灾害中干旱灾害对农业生产威胁最大造成农业经济损失较严近年来我国几乎每年都要遭受不同程度的旱灾而且受旱程度呈逐年增加的趋势1999-2002 年我国北方连续

严重干旱其中2000 年为新中国成立以来最严重的旱灾全国

农作物受灾面积达4054 绝收800 因旱灾损失


粮食近600亿经济作物损失510 亿元2005 年云南广西发生近50 年来少见的严重春旱2006 年出现川渝特大夏伏2009年中原地区大旱造成中原 省市500 多万 农田受灾直接经济损失达300亿元2010年我国西南地区五省市遭受百年一遇旱灾受灾农田面积652 直接经济损失达500亿元2014年河南遭受了63年以来的特大干旱


收稿日期20160710

基金项目公益性行业农业科研专项资助项目2012030310320120307703

作者简介 1976副研究员主要从事节水灌溉技术研究与设备研发de1976126.

通讯作者翟国亮1963研究员主要从事微灌技术研究与设备研发ai3393126.


50% 的河流断流大部分地区秋粮作物受旱产量严重下降甚至绝收类似的旱灾同样发生在我国华南华东东北等地

分布范围越来越广干旱在中国似乎已经成为一种常旱灾已经成为导致粮食产量波动的主要的自然力量直接威胁国家粮食安全本文研究了我国农业干旱发生的特点及应对干旱的技术现状对未来我国农业应对干旱灾害的技术进行展望为更好地解决我国农业干旱问题提供参考

干旱发生特点分析

分析干旱灾害发生的特点具体表现为一是发生频率高

我国每年大约有14 种气象灾害干旱洪涝台风低温风雹等发生其中干旱灾害平均每年发生7.5 历史记载元前206-1949年的2155发生干旱达1056平均每发生1950-1990 年的4111 年发生重特大干旱发生频次为27% 1991-2008年的18发生重大干旱平均不到就发生 发生频次为38.9%是持续时间长近年来连季干旱连年干旱的现象经常发生

以贵州省为例2009 -2010 全省降雨较常年大幅度减少气温持续偏高干旱持续时间最长的兴仁县长达

242长时间的干旱对作物造成了严重影响2006 年夏季

-2007年春季重庆四川发生百年不遇的夏秋冬春四季连旱连年干旱的现象也经常发生1997-2000 北方大部分地区持续年发生严重干旱。三是受灾范围广、经济损失大。近几

年在传统的北方旱区旱情加重的同时南方和东部多雨区旱情也在扩展和加重范围遍及全国大面积旱灾造成我国粮食总产量下降影响整个国家粮食安全四是突发性和季节性较这种突发性旱灾目前的预警技术还无法准确预报出干旱发生的时间与严重程度而且季节性干旱在我国各地频繁发呈规律性上升趋势10

农作物抗旱技术研究现状

农艺抗旱技术

农艺技术对于农业增产增收具有重要的意义在实现作物 抗旱过程中也发挥着不可替代的作用针对不同地域气候特 各地形成了不同的农作物抗旱技术如在我国西南丘陵 集成了不同季节抗旱的关键技术春旱区实施座水种地膜优套作的抗旱增产防控技术夏旱区实施调模式双覆 等雨播适时补灌的避旱增产防控技术秋旱区实施深松秸秆盖厢面种的抗逆增产防控技术11这些技术在农作物上的应用取得显著的抗旱效应西北雨养旱区集成了旱地 春玉米的抗旱保苗丰产技术以土壤水分为调控指标以墒情 定播期以播期定品种适时调节播种期实现了降雨高峰与玉米需水高峰相吻合12农作物达到较好的雨水利用实现有效抗旱近年来甘肃中东部旱作区大面积推广的玉米全膜双垄 沟播技术是一种新型抗旱耕作技术集覆盖抑蒸垄沟集雨垄沟种植技术为一体实现就地入渗雨水富集叠加保墒蓄墒的显著效果13砂田是我国西北干旱半干旱地区独特的一种抗旱耕作方式在农田采用铺压砂砾石达到较好的蓄水保 墒抑制蒸发和保持水土流失的作用很好地抵御了季节性干


旱的问题因地制宜地实施各种农艺技术实现农作物的避旱御旱和抗旱实现作物的稳产和高产

农业化学调控技术

农业化学抗旱节水技术是一种特殊的减灾技术14它是通过利用化学物质改善土壤和作物水分状况,促进土壤 作物

大气连续体SPAC的水分平衡与高效运转减少土壤水分

的无效散失渗漏以及植物叶面水分的低效运转达到提高植 物的生产力和水分利用效率的目的目前应用较多的化学制剂主要包括土壤保水剂植物抗蒸腾剂植物生长调节剂等

土壤保水剂能增强土壤保水性改良土壤结构减少土壤 水分养分流失提高水肥利用率研究表明小麦大麦玉米马铃薯等作物应用复合包衣剂后可显著提高低土壤湿度条件

下的出苗率增产幅度达13.8% 以上15植物抗蒸腾剂的代表性产品 FA 旱地龙在我国大部分省区大面积的推广应结果表明施用FA 旱地龙后粮食作物增产10% 15% 经济作物增产15% 40% 节水20% 30%16植物生长调节剂种类繁多主要包括生长素IAA矮壮素CCC多效唑

PP333研究表明17小麦拔节后10 施多效唑具有明显的控长效应促进根系生长提高根冠比促进籽粒灌浆和提高

千粒重达到了增产的目的化学抗旱技术具有使用方法简便使用时期灵活的特点对于季节性干旱区可根据干旱发生的时期和不同作物的生长发育特性灵活安排使用以适应季节 性干旱的波动性和变异性

应急性抗旱技术与装备

应急抗旱主要用来解决作物发生干旱的正常生理需水而进行的临时性灌溉技术在干旱发生过程中可灵活运用具有移动方便快捷灌溉高效的特点达到作物的应急性抗旱国农业科学院农田灌溉研究所研发的农业抗旱用轻型成套滴

灌系统机具18操作简便应用灵活2009-2010 年在宁夏盐池县马铃薯种植中推广应用起到了较好的节水抗旱效益

常规浇灌节水50% 增产29.38% 该单位研发的移动式灌溉车19具有结构紧凑移动方便快捷的显著优点可结合

不同灌溉方式迅速的进行农田灌溉产品在四川省遂宁市进行

年的示范推广,在干旱季节发挥了应急抗旱的功效,受到用户的广泛青睐中国灌溉排水发展中心研发的自驱动集成

式一体化滴灌机2021产品将传统滴灌系统的首部集成为一个可移动的一体化设备无需拆卸和安装取水灵活在多种水源条件下均可进行灌溉作业适用于平原地区和坡度 较小的丘陵地区使用尤其适用于零散地块作业和应急抗旱另外轻小型移动式喷灌机是近几年发展迅速的一种节水灌溉 设备产品轻巧灵活便于移动适用性强在小型田块丘陵山 区等应急抗旱非常实用

我国农业应对干旱存在问题与展望

主要问题

对主要农作物干旱发生发展规律研究不足小麦水稻等是我国主要的粮食作物种植地域广泛干旱发生规

律和特征不尽相同我国华北平原地区主要采取冬小麦和夏玉米一年两茬为主的种植模式近年对此地区及农作物抗旱减


灾技术鲜有报道2223但是华北平原灌区农作物受旱的现象却

经常发生2014年河南发生的特大夏旱造成玉米在大喇叭口期的卡脖子旱而无法抽雄大面积农作物减产甚至绝收

反映了人们对大旱以及连旱认识的不足西北旱区是种植春玉米的重要生产基地但是由于地域广阔气候因素变化幅度造成干旱的因素也较多不易掌握水稻种植主要分布于我国南方地区虽然水热资源丰富但降水的季节分布不均部分地区存在明显的干湿季近年时而会发生严重的季节性干因此迫切需要开展我国不同区域农作物干旱发生规律的认识和研究为我国农业抗旱避灾提供科学参考

农业节水技术推广不够随着气候的日益变暖干旱程度日益加重在农业灌溉中采用先进的农业节水灌溉技术

包括工程节水农艺节水和生物节水等技术是时代的需求期以来我国在旱作农业研究方面呈明显的重北方轻南方局面南方地区的旱作农业研究以单项的零散的研究居多乏对南方旱作农业的系统性研究严重地制约着这些地区旱作 农业的发展以四川省为例区域性缺水季节性缺水问题比

较突出季节性干旱发生频率达95%24但针对坡耕地的集雨补灌灌溉制度与灌溉技术研究不够尚无简便实用高效且易

于推广应用的节水灌溉模式导致作物对降雨的有效利用率不高

对适合我国区域农业生产特点的应急抗旱装备研发不我国农村种植作物种类繁多田块分散且面积小不适合

机械化大规模作业大部分旱地农业山丘区地形起伏大一些 降雨河水坑塘水等无法及时地引入农田进行灌溉造成作物

干旱以我国西南地区四川省为例85% 以上土地是坡耕地土层薄土壤水库容小但是大部分小水库小堰塘水池水窖

等小型蓄水设施配套程度低天然降雨大部分成为无效径25我国雨养旱区如甘肃宁夏陕西等部分地区也配备了一些小型的移动抽水机组但是没有充分利用地形地势进行合理的蓄集降雨在播种季节或大旱来临时有限的水源在短时间内抽空而不能得到充分合理利用造成很大浪费因地制 宜地研发一些小型的简易的移动式节水灌溉机具充分利用 其自身优势达到应急性抗旱最大可能地减少经济损失

对农田发生干旱的预警技术和防控预案研究不足往应对重大自然灾害的经验表明风险规避比抢险救灾具有更重要的意义26但农业干旱监测作为减轻农业灾害损失与影

响的重要途径是目前干旱研究的薄弱环节抗旱工作是一项包括旱前预防旱期抗灾以及旱后恢复的一个完整过程目前我国大多数地区没有实行抗旱预案制度遇到旱情临时组织发动临时采取措施这样常会导致抗旱决策缺乏周密计划和全面考虑达不到真正抗旱的目的对旱情监测预报评估以 及抗旱水源的合理配置等非工程措施重视不够没有建立比较科学的旱灾评估体系

加强对农作物干旱发生发展及其危害特征规律研究我国西北雨养旱地年降水量不足400 播种期干旱已成为

影响玉米出苗及群体产量的主要因素如何进行御旱和避旱是雨养旱区实现农作物抗旱的主要途径华北大部分地区冬


小麦生育期内自然降水较少冬小麦生长均处于水分亏缺状 高产稳产必须通过补灌而玉米生育期内多年平均水分条 件基本能满足其生长需求但由于年际较大季节性干旱时常 发生不同作物品种以及不同生育时期作物对缺水的敏感 性差异很大因而灾害后果也不相同如甘肃省旱地玉米生育最佳的补灌时期应在大喇叭口期27此期为大气干旱阶段则会造成玉米在此生育期的干旱而最终影响籽粒产量因 此需加强对各地不同农作物干旱发生规律的研究为更好地 做到应对干旱打下坚实的理论基础

大力发展农业节水技术提高作物水分利用效率业是用水大户在农业灌溉中采用先进的节水灌溉技术如滴

喷灌管灌等技术是我国建设节水型社会的必然要求据作物不同生育阶段需水规律和当地降水蒸发特点及土壤水分状况制定合理的灌溉制度既满足作物需水又不浪费水资另外各地需大力发展干旱综合防御集成技术由于不同生育阶段的生物量累积对水分亏缺反应的敏感性后效性不在生产中抗旱技术单一缺乏应变性所采取的措施往往达不到预期的抗旱效果必须发展农田节水保水技术和农业适水种植的作物布局与耕作技术28以西南地区四川省发展节水农业为例应当把工程措施生物措施农艺措施化学措施 等有机结合起来构建节水型农作制度是西南丘陵旱区农业可持续发展的重要途径

研发适合我国区域生产特点的应急性抗旱装备良好的灌溉设施是减轻干旱灾害最有效的方法我国华北西北平

原区应对干旱可配备一些大中型的节水灌溉机具如喷灌机一次灌溉面积可达几百亩甚至上千亩应急性抗旱灌溉效率非 常高我国南方由于地势的原因在作物发生干旱时无法配备 大中型的灌溉设备需开发出家户用轻小简装式适宜于小水 源的抗旱装备以增加应对突发性旱情的快速处理能力同时 积极寻找应急抗旱水源科学布置小型蓄水工程塘堰坑坝水池等),充分发挥小水源所具有的解决零星分散干旱地区生 产生活用水的突出功效

大力开展干旱预警监测技术研究干旱是一种自然气候现象不可避免的它有一定的波动性和周期性这一点无法

人为改变29但是通过科技进步加强对干旱的监测和管理

遥感地理信息系统全球定位系统等),最大限度地减少旱灾 带来的损失一是加强抗旱信息化建设建立完善水文气象 的干旱预报预警机制和大范围旱情监测体系做到信息共享获取及时建立起土壤墒情旱情测报系统网络二是加强在旱 情监测识别和评估以及抗旱减灾风险评价预警和管理等关 键技术方面的研究提高我国干旱灾害监测预警能力和综合防 御能力增强对干旱灾害的可预见性和综合响应能力

参考文献

张养才何维勋李世奎中国农业气象灾害概论北京象出版社1991306-321.

程丛兰刘伟东.30年来我国农业气象灾害对农业生产的影响及其空间分布特征生态环境学报200918573-1578.

国家防汛抗旱总指挥办公室.2000 年全国旱情及抗旱行动情况


防汛与抗旱200152-56.

郑大玮李茂松霍治国农业灾害与减灾对策北京中国农业大学出版社201381-87.

黄会平.1949-2007年全国干旱特征成因及减灾对策干旱区资源与环境2010241194-98.

张家团屈艳萍30年来中国干旱灾害演变规律及抗旱减灾对策探讨中国防汛抗旱200847-52.

闫天池我国主要气象灾害及其经济损失自然灾害学报20112090-95.

白玉洁段海花侯学源我国主要气象灾害对农业生产的影响及应对策略安徽农业科学201139169931-9935.

商崇菊 郝志斌贵州省2009-2010 年特大干旱灾害成特点及影响浅析防汛与抗旱20101711-13.

10 黄晚华杨晓光李茂松基于标准化降水指数的中国南方季节性干旱近58 年演变特征农业工程学报20102650

11 刘永红 川南攀西玉米抗旱增产技术对策

四川农业科技201212-13.

12 路海东薛吉全郝引川播期对雨养旱地春玉米生长发育及水分利用的影响作物学报201541121906-1914.

13 王红丽张绪成宋尚有西北黄土高原旱地全膜双垄沟播种植对玉米季节性耗水和产量的调节机制中国农业 科学201346917-926.

14 王广兴刘祖贵吴海卿化学制剂及不同覆盖材料应用在夏棉上的节水增收效益中国农村水利水电2000124-5.

15 杜太生康绍忠 保水剂在节水农业中的应用研究现状与展望农业现代化研究2000317-321.

16 李茂松 张述义灌浆期喷施新型 FA 抗蒸腾剂对冬小麦的生理调节作用研究中国农业科学200538703

70


17 王成雨 化控剂对冬小麦茎秆抗倒性能株整齐度及产量的影响中国农业气象201536170- 177.

18 翟国亮冯俊杰移动式地下滴灌装置的应用 以马铃薯抗旱灌溉为例灌溉排水学报201433增刊83- 85.

19 国亮 俊杰一种移动式灌溉车 201220488537.320130313.

20 李仰斌谢崇宝张国华自驱动集成式一体化滴灌机研发

节水灌溉201484-86.

21 李仰斌谢崇宝张国华自驱动集成式一体化喷灌机研发

节水灌溉201469-74.

22 张广周陈怀亮华北冬小麦夏玉米两熟区干旱特征分析气象与环境科学2014378-16.

23 薛昌颖刘荣花马志红黄淮海地区夏玉米干旱等级划分农业工程学报20143016147-156.

24 刘永红 四省节水农业发展现状存在问题与未来研发重点 现代节水高效农业与生态灌区建设2010894-900.

25 楼豫红康绍忠崔宁博四川省灌溉管理节水发展水平综合

评价模型构建与应用农业工程学报20143079-89.

26 吴冬平我国农业旱情监测技术现状及发展趋势分析自然灾害学报20152424-35.

27 杨封科高世铭张绪成旱地玉米覆盖栽培的土壤水热及产量效应核农学报2014280302-0308.

28 霍治国李世奎安顺清干旱综合防御集成技术机制及在华北冬麦区的示范应用研究自然资源学报200217556

56

29 刘宪锋朱秀芳潘耀忠农业干旱监测研究进展与展望地理学报201570111835-1848.


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上接第161

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18 崔宁博川中丘陵区参考作物需水量近60年变化成因研究 水利学报2013183-190.

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21 牛振国李保国张凤荣参考作物蒸散量的分布式模型

水科学进展200213303-307.

22 高永年高俊峰张万昌地形效应下的区域蒸散遥感估算

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49

24 贵州省国土资源厅贵州省国土资源公报贵州贵州省国土资源厅2015.

25 地理空间数据云EBOLww/,2013.

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eles atioatcosá tat en 200

uc if ta Inen2001113

29 傅抱璞山地气候北京科学出版社1983.


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