再生水滴灌条件下作物耗水规律对水质变化的响应机制及调控措施

作物耗水过程与再生水水质有密切关系。我国再生水利用的潜力很大，有关再生水滴灌的研究刚刚起步，而对再生水滴灌条件下针对不同水质状况的灌溉管理措施的研究还很少。本项目以实现再生水滴灌的安全利用为目标，研究作物耗水过程随再生水水质的变化规律，分析不同水质指标间的交互作用，建立作物耗水规律与再生水水质指标间的定量关系。研究不同水质条件下滴灌灌水技术参数对根区水盐分布及耗水过程的影响，探寻不同水质条件下利用滴灌灌水技术参数调控作物耗水规律的有效途径。分析作物耗水过程与根区水盐分布及重金属累积状况之间的关系，揭示再生水滴灌条件下作物耗水规律对水质变化的响应机理。分析根系吸水速率与根密度分布及根区各项水质指标含量之间的关系，构建反映再生水水质变化影响的根系吸水模型。研究不同水质条件和滴灌灌水技术参数组合对产量、品质的影响，提出再生水滴灌条件下作物耗水过程优化调控措施。

再生水灌溉作为再生水利用的重要途径，已经在许多国家得到广泛应用，有效缓解了农业水资源紧缺的矛盾。再生水中含有的各种养分和盐分离子都会对作物的耗水过程产生影响，而目前有关再生水灌溉条件下作物耗水规律及灌溉管理措施的研究还十分缺乏。本项目以最适宜再生水灌溉的滴灌技术为对象，研究作物选取番茄，2010~2011年在日光温室内开展了两年的再生水滴灌试验，研究了再生水滴灌条件下水质变化、灌水周期和滴灌带埋深对番茄耗水、产量、品质、水分利用效率以及土壤中养分和盐分动态的影响。试验中水质设二级处理再生水、混合水（利用二级处理再生水和地下水在灌前按照1:1比例进行混掺）和地下水3个水平；灌水周期设4 d、8 d和16 d 3个水平；滴灌带埋深设0 cm、15 cm和30 cm 3个水平。为了进一步研究再生水水质变化对作物根系发育和耗水过程的影响，2012年开展了再生水灌溉番茄的盆栽试验，同时开展了室内土柱试验，研究了水质变化对土壤电导率的影响，得出利用再生水电导率预测土壤电导率的数学模型。结果表明，再生水滴灌增加了0-30cm表层土壤的盐分含量，对作物的耗水过程产生抑制。水质对植株茎流量的影响主要体现在对灌后3天内茎流量均值变化过程的改变，在作物生育后期，再生水灌溉对植株蒸腾的抑制作用更加明显。缩短灌水周期和增加滴灌带埋深可减少表层土壤中盐分的累积，同时增加根区土壤中的养分含量，缓解再生水灌溉对作物耗水的抑制作用。再生水灌溉增加了番茄的产量，从而显著提高了番茄的水分利用效率，对果实的可溶性糖和可滴定酸度等口感指标有一定程度改善，对Vc和可溶性固形物等营养指标不会产生明显的不利影响。灌水周期缩短会引起番茄产量和耗水量的增加，而水分利用效率无明显变化。滴灌带埋深增加带来番茄产量的增加和耗水量的降低，水分利用效率随之增加，埋深30 cm处理能够有效地改善番茄的各项品质指标。对日光温室的番茄而言，以较短的灌水周期和较深的滴灌带埋深进行再生水滴灌能够增加根区土壤中的养分含量、减小盐分累积，缓解再生水对作物耗水的抑制作用，同时增加产量、改善产品品质，具有较好的节水增产效果。