牧草节水灌溉若干问题研究

牧草长期在亏水环境中生长，形成一定的抗性。本文从这一水分生理角度出发，在研究牧草适旱生理生态演化和干旱半干旱草地牧草的经济耗水量的基础上，应用动态规划法进行了节水灌溉制度的优化决策。

关键词牧草，抗旱机理，经济耗水阈，节水灌溉

面对我国草地退化、沙化严重，且愈演愈烈的严酷事实，草原灌溉不失为一种行之有效的草原改良、草地增产技术措施，一般灌溉天然草场可增产1～15倍，而灌溉人工牧草可增产3～30倍。因草原灌溉乃至草原灌溉科研均起步较晚，面对日新月异的科技进步，好多理论与技术尚待研究完善。探讨牧草的适旱演化机理，充分利用牧草较强的抗旱潜能，并进行灌溉制度优化，无疑会提高灌溉草地的管理水平，增加草地水分的有效利用。

1牧草的适旱机理

我国牧区面积多分布在降水小于400mm的干旱半干旱地区，这些地区水分环境恶劣。牧草年复一年的在水分亏缺环境中生长，形成了对亏水环境较强的适应性和抵抗力。虽同为苜蓿草，但是，在自然降水状态下，随水分生境的从劣转优，抗旱性由强转弱。

在分析研究牧草遇旱时的生理特性、形态特征和生理生化系列变化的基础上，研究牧草的适旱变化过程，即牧草遇旱时，通过下列演化，完成适应较低水份环境的适旱演化全过程。首先，正常的生理生化作用改变，淀粉、蛋白质水解，脯氨酸、脱落酸、乙烯及吲哚乙酸增加，以提高细胞的吸水保水能力，稳定代谢功能，加快老叶枯黄、脱落和根系生长。随之，牧草生理发生相应改变，细胞胶体亲水性增强，原生质粘度增加，渗透势降低。

2牧草的经济耗水量

在牧草耗水量与产量之间，一般呈抛物线相关关系,当草地土壤水分达到某一数值时，牧草能吸收水分生长，这一状态下的草地耗水称为起始存活耗水量，起始存活耗水量的临域称为存活耗水阈。随着土壤水分状况的改善，草地耗水增加。牧草水分消耗与气孔开启相关，当气孔开启时，既加速了牧草的光合速率和气体气换，又能一定程度抑制株体的蒸腾耗水，此时牧草的蒸腾效率最高，水分的消耗最有效，相应的草地耗水量称为经济耗水量，经济耗水量的临域称为高效耗水阈，在这一耗水范围内，增加单位耗水量导致的草地产量的增量为最大。

当草地供水分状况继续改善，牧草组织细胞膨压达到最高，气孔充分开启，对光合速率、气体交换毫无抑制，受小孔机制的作用，水分的消耗也达到最大。加之草地表面土壤水分在强大的界面水势差的作用下，强烈蒸发，草地耗水量达到最高，此时水分的无益消耗较多。这种状态下的草地耗水量称为极限耗水量，极限耗水量的临阈称其为高产耗水阈，界于起始存活耗量到高效耗水阈之间的耗水量为牧草的有效耗水阈。界于高效耗阈与高产耗水量之间的耗水量为牧草的高额耗水阈。

3结论

在我国北方牧区，牧草因在亏水环境中长期生存繁衍，导致原生质粘度高，胶体亲水性强，细胞壁厚且弹性模量大，束缚水含量高等一系列生理生态方面的适旱演化。充分利用牧草的这一特性，探讨其高效水阈，将为草原节水灌溉提供理论依据。

对应于牧草的生命活动的高效水阈是草地的经济耗水阈，这一范围内的草地耗水量可称为经济耗水量。在这种情况下，单位耗水可获得最大的光合速率和最高的干物质产量。一般经济耗水量仅是高产耗水量的65～80%，而产草量仅减少5～15%.

草地敏感指数以牧草(或牧草群落)的营养生长期为最大，其次为生殖生长期。其中天然草地牧草群落的敏感指数小于人工牧草，原因之一是牧草旱生性强，之二是群落中多种牧草的互补性。

应用系统工程优化方法可很好地进行灌溉制度的优化决策，动态规划因是正序决策逆序寻优，可较好地解决水资源不足情况下的系列用水管理。一般经优化，可节水25～35%.在用水总量不变的情况下，总效益或总产量可提高20～30%.