抗旱研究方法

1. 為什麼植物具有抗旱性和抗寒性

這是植物為適應周圍環境，為了生存。對外界環境的自我保護措施，是植物長期進化的結果。抗旱植物的一種保護是關閉氣孔減少蒸騰作用，減少水分的流失。抗寒有的書就是落葉，或者是頁面革質或蠟質，等等。
【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探討抗寒與抗旱之間的關系,為中國北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的綜合評價提供可借鑒的方法和理論依據。
【方法】分別通過自然降溫處理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(乾旱脅迫4、7和10 d)分別對6份不同抗寒等級冬油菜摸擬低溫和乾旱脅迫,分析其形態、生理生化和生長指標的變化,採用隸屬函數法、相關性分析法、聚類分析法、主成分分析法對不同品種的抗寒性和抗旱性進行綜合評價。
【結果】6份冬油菜品種越冬率相差很大(20.1%—94.7%)。抗寒性強的品種植物學形態特徵表現為幼苗匍匐貼地生長、生長點窪陷低於地表、葉色深綠色、真葉刺毛多。且低溫脅迫之後抗寒生理生化指標變化明顯,相對電導率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性強的品種增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸等調節性物質含量明顯增加,且抗寒性強的品種變化明顯,差異顯著。隨著乾旱脅迫時間延長,膜結構首先遭到破壞,相對電導率和MDA含量升高,細胞失水,葉片相對含水量、束縛水/自由水、葉綠素含量降低(光合作用降低),幼苗苗長、葉片和根鮮乾重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性強的品種變化幅度小,同時抗旱性強的品種葉片保水能力強、土壤耗水少、萎蔫系數小。通過主成分分析,6份冬油菜的抗寒性強弱依次為隴油7號隴油6號隴油9號延油2號天油2號Vision,而抗旱性強弱依次為隴油6號隴油7號隴油9號延油2號Vision天油2號。
【結論】中國北方寒旱區低溫、乾旱並存,不同冬油菜品種間抗寒性和抗旱性差異較大,由於產生了交叉適應性,在抵禦低溫凍害的同時提高了對乾旱脅迫的適應性,因此,白菜型冬油菜抗寒性強的品種一般抗旱性也比較強。

2. 抗旱的抗旱方法

增強防禦和減輕自然災害能力，要用不斷發展的科學認識自然，用現代科學技術手段防災減災，依靠科技進步，提升災情研究、監測、預報和預警水平。迄今為止，四川省沒有覆蓋全省的旱情監測網路，時逢大旱，問題尤為突出。據了解，逐級報上來的旱情，幾乎層層有水分，真實性和准確性大打折扣，對領導科學決策，指揮抗旱，合理分配抗旱物資和資金，增加了不少困難。
解決這一問題的根本途徑是：通過建立旱情分析及抗旱統計信息系統，利用先進、科學的氣象衛星遙感遙測技術，結合地面土壤墒情監測網的實測資料，對四川盆地土壤墒情的動態變化情況進行實時監測，快速、准確地捕捉全省旱情分布及其演變信息，分析受旱程度和旱情發展趨勢，提供土壤墒情信息彩圖，加強旱情的預測和預報，為決策部門提供及時、准確的旱情及抗旱信息。科學地評估旱災損失和抗旱效益，提出防旱、抗旱、減災決策建議，使旱災造成的損失減少到最低程度。 農業是用水大戶，解決農業用水問題，既要因地制宜增加抗旱水源，積極開展春季農田水利基本建設，鼓勵農民對直接受益的小型農田水利設施投工投勞，又要大力推廣節水灌溉技術，擴大有效灌溉面積，培育和推廣優良糧食品種。加強對保護性耕作技術、冬小麥綜合節水技術等現有節水農業技術的集成推廣。全面推行農業節水抗旱技術勢在必行。
（一）積極推廣節水灌溉技術。一是田間地面灌水技術。改土渠為防滲渠輸水灌溉，可節水20%左右。在習慣大水漫灌或大畦大溝灌溉的地方，推廣寬畦改窄畦，長畦改短畦，長溝改短溝，控制田間灌水量，提高灌水的有效利用率，是節水灌溉的行之有效措施。二是管灌。即管道輸水灌溉，就是將低壓管道埋設地下或鋪設地面將灌溉水直接輸送到田間，常用的輸水管多為硬塑管或軟塑管。該技術具有投資少、節水、省工、節地和節省能耗等優點。與土渠輸水灌溉相比管灌一般可省水30-50%。三是.微灌技術。有微噴灌、滴灌、滲灌及微管灌等。是將灌水加壓、過濾，經各級管道和灌水器具灌於作物根際附近，微灌屬於局部灌溉，只濕潤部分土壤。對部分密播作物適宜。微灌技術的節水效益更顯著。與地面灌溉相比。可節水80-85%。微灌可以與施肥結合，利用施肥器將可溶性的肥料隨水施入作物根區，及時補充作物所需要水分和養分，增產效果好，微灌一般應用於大棚栽培和高產高效經濟作物。四是.噴灌技術。是將灌溉水加壓，通過管道，由噴水嘴將水噴灑到灌溉土地上，噴灌是大田作物較理想的灌溉方式，與地面輸水灌溉相比，噴灌一般能節水50-60%。但噴灌所用管道需要壓力高，設備投資較大，能耗較大，成本較高，多在高效經濟作物或經濟條件好、生產水平較高的地區應用。五是.關鍵時期灌水。在水資源緊缺的條件下，應選擇作物一生中對水最敏感對產量影響最大的時期灌水，如禾本科作物拔節初期至抽穗期和灌漿期至乳熟期、棉花花鈴期和盛花期、大豆的花芽分化期至盛花期等。在關鍵時期灌水可提高灌溉水的有效利用率。六是.利用科學的水土保持方法，改善生態環境，提高土壤涵水量，減少乾旱的發生頻率。
（二）大力提倡節水抗旱栽培技術。一是深耕深松。以土蓄水，深耕深松，打破犁底層。加厚活土層，增加透水性，加大土壤蓄水量。減少地面徑流，更多地儲蓄和利用自然降水。據在棕壤土上試驗。小麥秋種前深耕29厘米加深松到35厘米，其滲水速度比未深耕松地塊塊10 -12倍，較大降水不產生地面徑流，使降水絕大部分蓄於土壤中。據測定，活土層每增加3厘米，每畝蓄水量可增加70-75立方米。加厚活土層又可促進作物根系發育，擴大根系吸收范圍，提高土壤水分利用率。二是選用抗旱品種。以種省水。不同作物間的耐旱性差異較大，被稱為作物界駱駝的穀子、地瓜、花生等作物抗旱性強，在缺水旱作地區應適當擴大種植面積。同一作物的不同品種間抗旱性也有較大差異。抗旱品種較一般品種根系發達具有深而廣的貯水性和調水網路，具有受旱後較強的水分補償能力。三是增施有機肥。平衡施肥。以肥補水，增施肥料，可降低生產單位產量用水量，在旱作地上施足有機肥可降低用水量50%-60%。在有機肥不足的地方要大力推行秸稈還田技術，增加土壤有機質，提高土壤的抗旱能力。平衡施肥，合理施用化肥，也是提高土壤水分利用率的有效措施。四是防旱保墒的田間管理。主要是正確運用中耕和鎮壓保蓄土壤水分。五是地面覆蓋保墒。一是薄膜覆蓋。在春播作物上應用可增溫保墒，抗禦春旱，蓋膜麥田比裸地麥田土壤水分高3-5%，小麥增產20%左右。二是秸稈覆蓋。即將作物秸稈粉碎，均勻地鋪蓋在作物或果樹行間，減少土壤水分蒸發，增加土壤蓄水量，起到保墒作用。
（三）增強化學調控抗旱措施。一是保水劑。它是由同分子構成的強吸水樹脂，能在短時間內吸收其自身重量幾百倍至上千倍的水分，將保水劑用作種子塗層。幼苗醮根，或溝施、穴施，或地面噴灑等方法直接施到土壤中，就如同給種子和作物根部修了一個小水庫。使其吸收土壤和空氣中的水分，又能將雨水保存在土壤中，當遇旱時它保存的水分能緩慢釋放出來，供種子萌發和作物生長需要。保水劑可使小麥增產10-15%、地瓜增產30-35%、棉花、花生增產18-21%。二是抗旱劑。抗旱劑應用較廣泛的主要是黃腐酸制劑，屬於抗蒸騰劑，葉面噴灑能有效地控制氣孔的開張度，減少葉面蒸騰，有效地抗禦季節性乾旱和乾熱風的危害。噴灑一次可持效10-15天。除葉面噴灑外可用作拌種、浸種、灌根和蘸根等，提高種子發芽率，出苗整齊，促進根系發達，可縮短移栽作物的緩苗期，提高成活率。

3. 減輕乾旱災害對策

乾旱加速了土地的荒漠化，人類的經濟活動加速了這一自然演替的速度，直接原因在於人口壓力過大以及以濫墾、濫伐、濫牧等方式對植被的破壞。因此，減輕乾旱災害的有效對策是：

1）加強對生態系統惡化導致對國家當前和長遠利益的嚴重危害的認識，結合本國國情採取恢復生態平衡的綜合性行動，同時，有關國家要加強團結協作，採取協調一致的行動。1973年由馬里、茅利塔尼亞、尼日、查德等9個成員國組成了「薩赫勒地區國家常設抗旱委員會」。1985年3月來自148個國家的代表參加「聯合國關於非洲緊急形勢會議」，國際社會共調入非洲災區600萬t糧食，還提供了大批的車輛、葯品、疫苗、衣被等急需物品。

2）控制人口的增長，切實減輕人口對土地和環境的壓力。

3）改變農牧業經營方式，嚴禁濫墾濫伐，合理利用現有耕地，提高集約化程度，以期提高單位面積產量，達到增產的目的。在有的地區要引導遷移種植業走向定耕。另一方面，要退耕還牧，合理利用和保護草場，限制過度放牧，並根據不同草場的植被生態特徵科學確定載畜量和畜群組合。

4）抓好水資源的開發、利用、治理、配置、節約和保護6方面，重點是水資源與人口、耕地、礦產資源開發得到最佳配置，發揮最大的效益。

5）把節約用水作為抗旱減災的重大戰略措施。對於貧水國家，全面節水是實施可持續發展戰略的一個重要舉措，要採用行政、經濟、技術、法律手段來推動節水工作的開展。抓好農業節水要從水利工程的引水、提水、輸水、配水等過程入手減少損失，又要從改進灌溉制度、灌水方式和用水管理及調整種植結構等方面力爭節水。因地制宜地開展小微型水利工程建設，如集雨節灌、蓄水塘壩、井灌等水利工程。研究開發生活與工業節水技術和推廣節水型工藝，提高生活與工業用水的重復利用率。

6）建成完善的旱災監測、預警系統及氣候評價體系。監測方法如下：

人工監測：根據土壤-大氣-植物連續系統的濕潤狀況和人類經濟社會系統的水分供需平衡進行人工監測，建立數學模型及其資料庫，乾旱指數動態模型預測環境濕潤狀態與水分供需平衡的演變規律，根據指標判斷乾旱事件發生與否（我國使用較多的為單指標模型，如降水指標、土壤含水量指標和水量平衡指標）。

衛星遙測：以人造衛星為平台，用不同感測器獲取的數據計算各種能直接或間接反映乾旱情況的物理指標。①熱慣量法利用土壤的熱慣量與土壤含水量的相關關系，建立土壤（裸土）水分與感測器讀數間的數學模式監測土壤干濕程度。②作物缺水指數法利用衛星可探測的地表熱紅外溫度與地表至地下50cm土壤含水量的對數關系測定土壤乾旱程度。③歸一化指數跟平法利用NOAA氣象衛星第1和第2通道的光譜發射比，計算植被指數反映植物的長勢。供水植被指數法根據作物受旱時氣孔關閉葉溫升高的原理，從氣象衛星第4通道的亮溫反演植被供水狀況。④微波遙感法利用干、濕土壤介電常數的巨大差異，及後散射系數與介電常數的關系，由衛星測定後散射系數。但目前離監測旱情的實用化和業務化尚有一定距離。

氣象預報：主要監測內容是：雨情、墒情、水情、工情和農情。

旱災的預警系統：是一個集旱情監測、信息傳輸、旱情分析和決策支持於一體的技術手段先進的、反應迅速的、功能齊全的抗旱信息系統。功能是及時發現旱象，實時監視旱情變化，掌握抗旱動態，分析受旱程度和旱情發展趨勢，為各級決策部門提供及時准確的旱情的抗旱信息，並提出科學的對策建議。該系統由信息採集、信息傳輸和信息處理3個子系統及通信網路組成，各地的政府與氣象站和雨情、水情測報站通過系統的通信網路採集相關信息，信息傳輸系統通過通信網路和計算機網路接收和傳輸各類信息、圖像和抗旱指令。由信息管理、信息分析和決策支持3部分組成的信息處理系統利用計算機網路技術和開放資料庫管理方法貯存和管理與抗旱有關的基礎信息和實時信息，迅速提供數據支持和進行氣象、水文、土壤和農業乾旱分析，並利用衛星遙感數據實時分析旱災范圍和旱災程度，通過對旱情的跟蹤監視和檢索，對輸出的各項旱情分析結果進行災情評估。

氣候評價：當年氣象資料和區域內國民經濟各部門的生產數據、災害損失等資料，結合當年乾旱災害程度，對農業生產甚至具體作物生產和國民經濟各部門因旱的直接和間接經濟損失進行綜合分析和評價。

思考題

1．如何理解氣候乾旱、天氣乾旱和農業乾旱？

2．簡述我國旱災的特點。

3．以以色列為例說明推廣應用先進的灌溉技術的重要性。

4．論述影響非洲大乾旱的主要原因。