抗旱研究方法

1. 为什么植物具有抗旱性和抗寒性

这是植物为适应周围环境，为了生存。对外界环境的自我保护措施，是植物长期进化的结果。抗旱植物的一种保护是关闭气孔减少蒸腾作用，减少水分的流失。抗寒有的书就是落叶，或者是页面革质或蜡质，等等。
【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探讨抗寒与抗旱之间的关系,为中国北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的综合评价提供可借鉴的方法和理论依据。
【方法】分别通过自然降温处理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(干旱胁迫4、7和10 d)分别对6份不同抗寒等级冬油菜摸拟低温和干旱胁迫,分析其形态、生理生化和生长指标的变化,采用隶属函数法、相关性分析法、聚类分析法、主成分分析法对不同品种的抗寒性和抗旱性进行综合评价。
【结果】6份冬油菜品种越冬率相差很大(20.1%—94.7%)。抗寒性强的品种植物学形态特征表现为幼苗匍匐贴地生长、生长点洼陷低于地表、叶色深绿色、真叶刺毛多。且低温胁迫之后抗寒生理生化指标变化明显,相对电导率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性强的品种增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等调节性物质含量明显增加,且抗寒性强的品种变化明显,差异显着。随着干旱胁迫时间延长,膜结构首先遭到破坏,相对电导率和MDA含量升高,细胞失水,叶片相对含水量、束缚水/自由水、叶绿素含量降低(光合作用降低),幼苗苗长、叶片和根鲜干重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性强的品种变化幅度小,同时抗旱性强的品种叶片保水能力强、土壤耗水少、萎蔫系数小。通过主成分分析,6份冬油菜的抗寒性强弱依次为陇油7号陇油6号陇油9号延油2号天油2号Vision,而抗旱性强弱依次为陇油6号陇油7号陇油9号延油2号Vision天油2号。
【结论】中国北方寒旱区低温、干旱并存,不同冬油菜品种间抗寒性和抗旱性差异较大,由于产生了交叉适应性,在抵御低温冻害的同时提高了对干旱胁迫的适应性,因此,白菜型冬油菜抗寒性强的品种一般抗旱性也比较强。

2. 抗旱的抗旱方法

增强防御和减轻自然灾害能力，要用不断发展的科学认识自然，用现代科学技术手段防灾减灾，依靠科技进步，提升灾情研究、监测、预报和预警水平。迄今为止，四川省没有覆盖全省的旱情监测网络，时逢大旱，问题尤为突出。据了解，逐级报上来的旱情，几乎层层有水分，真实性和准确性大打折扣，对领导科学决策，指挥抗旱，合理分配抗旱物资和资金，增加了不少困难。
解决这一问题的根本途径是：通过建立旱情分析及抗旱统计信息系统，利用先进、科学的气象卫星遥感遥测技术，结合地面土壤墒情监测网的实测资料，对四川盆地土壤墒情的动态变化情况进行实时监测，快速、准确地捕捉全省旱情分布及其演变信息，分析受旱程度和旱情发展趋势，提供土壤墒情信息彩图，加强旱情的预测和预报，为决策部门提供及时、准确的旱情及抗旱信息。科学地评估旱灾损失和抗旱效益，提出防旱、抗旱、减灾决策建议，使旱灾造成的损失减少到最低程度。 农业是用水大户，解决农业用水问题，既要因地制宜增加抗旱水源，积极开展春季农田水利基本建设，鼓励农民对直接受益的小型农田水利设施投工投劳，又要大力推广节水灌溉技术，扩大有效灌溉面积，培育和推广优良粮食品种。加强对保护性耕作技术、冬小麦综合节水技术等现有节水农业技术的集成推广。全面推行农业节水抗旱技术势在必行。
（一）积极推广节水灌溉技术。一是田间地面灌水技术。改土渠为防渗渠输水灌溉，可节水20%左右。在习惯大水漫灌或大畦大沟灌溉的地方，推广宽畦改窄畦，长畦改短畦，长沟改短沟，控制田间灌水量，提高灌水的有效利用率，是节水灌溉的行之有效措施。二是管灌。即管道输水灌溉，就是将低压管道埋设地下或铺设地面将灌溉水直接输送到田间，常用的输水管多为硬塑管或软塑管。该技术具有投资少、节水、省工、节地和节省能耗等优点。与土渠输水灌溉相比管灌一般可省水30-50%。三是.微灌技术。有微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等。是将灌水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌于作物根际附近，微灌属于局部灌溉，只湿润部分土壤。对部分密播作物适宜。微灌技术的节水效益更显着。与地面灌溉相比。可节水80-85%。微灌可以与施肥结合，利用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补充作物所需要水分和养分，增产效果好，微灌一般应用于大棚栽培和高产高效经济作物。四是.喷灌技术。是将灌溉水加压，通过管道，由喷水嘴将水喷洒到灌溉土地上，喷灌是大田作物较理想的灌溉方式，与地面输水灌溉相比，喷灌一般能节水50-60%。但喷灌所用管道需要压力高，设备投资较大，能耗较大，成本较高，多在高效经济作物或经济条件好、生产水平较高的地区应用。五是.关键时期灌水。在水资源紧缺的条件下，应选择作物一生中对水最敏感对产量影响最大的时期灌水，如禾本科作物拔节初期至抽穗期和灌浆期至乳熟期、棉花花铃期和盛花期、大豆的花芽分化期至盛花期等。在关键时期灌水可提高灌溉水的有效利用率。六是.利用科学的水土保持方法，改善生态环境，提高土壤涵水量，减少干旱的发生频率。
（二）大力提倡节水抗旱栽培技术。一是深耕深松。以土蓄水，深耕深松，打破犁底层。加厚活土层，增加透水性，加大土壤蓄水量。减少地面径流，更多地储蓄和利用自然降水。据在棕壤土上试验。小麦秋种前深耕29厘米加深松到35厘米，其渗水速度比未深耕松地块块10 -12倍，较大降水不产生地面径流，使降水绝大部分蓄于土壤中。据测定，活土层每增加3厘米，每亩蓄水量可增加70-75立方米。加厚活土层又可促进作物根系发育，扩大根系吸收范围，提高土壤水分利用率。二是选用抗旱品种。以种省水。不同作物间的耐旱性差异较大，被称为作物界骆驼的谷子、地瓜、花生等作物抗旱性强，在缺水旱作地区应适当扩大种植面积。同一作物的不同品种间抗旱性也有较大差异。抗旱品种较一般品种根系发达具有深而广的贮水性和调水网络，具有受旱后较强的水分补偿能力。三是增施有机肥。平衡施肥。以肥补水，增施肥料，可降低生产单位产量用水量，在旱作地上施足有机肥可降低用水量50%-60%。在有机肥不足的地方要大力推行秸秆还田技术，增加土壤有机质，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。四是防旱保墒的田间管理。主要是正确运用中耕和镇压保蓄土壤水分。五是地面覆盖保墒。一是薄膜覆盖。在春播作物上应用可增温保墒，抗御春旱，盖膜麦田比裸地麦田土壤水分高3-5%，小麦增产20%左右。二是秸秆覆盖。即将作物秸秆粉碎，均匀地铺盖在作物或果树行间，减少土壤水分蒸发，增加土壤蓄水量，起到保墒作用。
（三）增强化学调控抗旱措施。一是保水剂。它是由同分子构成的强吸水树脂，能在短时间内吸收其自身重量几百倍至上千倍的水分，将保水剂用作种子涂层。幼苗醮根，或沟施、穴施，或地面喷洒等方法直接施到土壤中，就如同给种子和作物根部修了一个小水库。使其吸收土壤和空气中的水分，又能将雨水保存在土壤中，当遇旱时它保存的水分能缓慢释放出来，供种子萌发和作物生长需要。保水剂可使小麦增产10-15%、地瓜增产30-35%、棉花、花生增产18-21%。二是抗旱剂。抗旱剂应用较广泛的主要是黄腐酸制剂，属于抗蒸腾剂，叶面喷洒能有效地控制气孔的开张度，减少叶面蒸腾，有效地抗御季节性干旱和干热风的危害。喷洒一次可持效10-15天。除叶面喷洒外可用作拌种、浸种、灌根和蘸根等，提高种子发芽率，出苗整齐，促进根系发达，可缩短移栽作物的缓苗期，提高成活率。

3. 减轻干旱灾害对策

干旱加速了土地的荒漠化，人类的经济活动加速了这一自然演替的速度，直接原因在于人口压力过大以及以滥垦、滥伐、滥牧等方式对植被的破坏。因此，减轻干旱灾害的有效对策是：

1）加强对生态系统恶化导致对国家当前和长远利益的严重危害的认识，结合本国国情采取恢复生态平衡的综合性行动，同时，有关国家要加强团结协作，采取协调一致的行动。1973年由马里、毛里塔尼亚、尼日尔爾尔、乍得等9个成员国组成了“萨赫勒地区国家常设抗旱委员会”。1985年3月来自148个国家的代表参加“联合国关于非洲紧急形势会议”，国际社会共调入非洲灾区600万t粮食，还提供了大批的车辆、药品、疫苗、衣被等急需物品。

2）控制人口的增长，切实减轻人口对土地和环境的压力。

3）改变农牧业经营方式，严禁滥垦滥伐，合理利用现有耕地，提高集约化程度，以期提高单位面积产量，达到增产的目的。在有的地区要引导迁移种植业走向定耕。另一方面，要退耕还牧，合理利用和保护草场，限制过度放牧，并根据不同草场的植被生态特征科学确定载畜量和畜群组合。

4）抓好水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护6方面，重点是水资源与人口、耕地、矿产资源开发得到最佳配置，发挥最大的效益。

5）把节约用水作为抗旱减灾的重大战略措施。对于贫水国家，全面节水是实施可持续发展战略的一个重要举措，要采用行政、经济、技术、法律手段来推动节水工作的开展。抓好农业节水要从水利工程的引水、提水、输水、配水等过程入手减少损失，又要从改进灌溉制度、灌水方式和用水管理及调整种植结构等方面力争节水。因地制宜地开展小微型水利工程建设，如集雨节灌、蓄水塘坝、井灌等水利工程。研究开发生活与工业节水技术和推广节水型工艺，提高生活与工业用水的重复利用率。

6）建成完善的旱灾监测、预警系统及气候评价体系。监测方法如下：

人工监测：根据土壤-大气-植物连续系统的湿润状况和人类经济社会系统的水分供需平衡进行人工监测，建立数学模型及其数据库，干旱指数动态模型预测环境湿润状态与水分供需平衡的演变规律，根据指标判断干旱事件发生与否（我国使用较多的为单指标模型，如降水指标、土壤含水量指标和水量平衡指标）。

卫星遥测：以人造卫星为平台，用不同传感器获取的数据计算各种能直接或间接反映干旱情况的物理指标。①热惯量法利用土壤的热惯量与土壤含水量的相关关系，建立土壤（裸土）水分与传感器读数间的数学模式监测土壤干湿程度。②作物缺水指数法利用卫星可探测的地表热红外温度与地表至地下50cm土壤含水量的对数关系测定土壤干旱程度。③归一化指数跟平法利用NOAA气象卫星第1和第2通道的光谱发射比，计算植被指数反映植物的长势。供水植被指数法根据作物受旱时气孔关闭叶温升高的原理，从气象卫星第4通道的亮温反演植被供水状况。④微波遥感法利用干、湿土壤介电常数的巨大差异，及后散射系数与介电常数的关系，由卫星测定后散射系数。但目前离监测旱情的实用化和业务化尚有一定距离。

气象预报：主要监测内容是：雨情、墒情、水情、工情和农情。

旱灾的预警系统：是一个集旱情监测、信息传输、旱情分析和决策支持于一体的技术手段先进的、反应迅速的、功能齐全的抗旱信息系统。功能是及时发现旱象，实时监视旱情变化，掌握抗旱动态，分析受旱程度和旱情发展趋势，为各级决策部门提供及时准确的旱情的抗旱信息，并提出科学的对策建议。该系统由信息采集、信息传输和信息处理3个子系统及通信网络组成，各地的政府与气象站和雨情、水情测报站通过系统的通信网络采集相关信息，信息传输系统通过通信网络和计算机网络接收和传输各类信息、图像和抗旱指令。由信息管理、信息分析和决策支持3部分组成的信息处理系统利用计算机网络技术和开放数据库管理方法贮存和管理与抗旱有关的基础信息和实时信息，迅速提供数据支持和进行气象、水文、土壤和农业干旱分析，并利用卫星遥感数据实时分析旱灾范围和旱灾程度，通过对旱情的跟踪监视和检索，对输出的各项旱情分析结果进行灾情评估。

气候评价：当年气象资料和区域内国民经济各部门的生产数据、灾害损失等资料，结合当年干旱灾害程度，对农业生产甚至具体作物生产和国民经济各部门因旱的直接和间接经济损失进行综合分析和评价。

思考题

1．如何理解气候干旱、天气干旱和农业干旱？

2．简述我国旱灾的特点。

3．以以色列为例说明推广应用先进的灌溉技术的重要性。

4．论述影响非洲大干旱的主要原因。