內容簡介
《節水農業理論與技術》眾所周知,水資源既是基礎性的自然資源,又是戰咯性的經濟資源,是生態與環境係統中性質最活躍、影響最廣泛的要素之一。水與人民的生活、生産、生存環境的所有方麵都有不可分割關聯。我國水資源總量大,年均水資源總量(狹義的地錶水與地下水)為28412億m3,雖居世界第五位,而人均水資源量很低,僅為世界的1/4;水資源的分布與人口密度相對一緻。水資源的時空變化卻很大,時間上集中於夏季,地區上集中於東南;水資源係統脆弱,對氣候變化與人類活動的影響反應明顯;水資源與可持續發展問題主要反應在供需矛盾尖銳(水少)而利用效率低下;水災頻繁(水多);水源汙染嚴重(水髒);相關的環境與生態係統退化十分突齣。
內頁插圖
目錄
第一篇 傳統農業與現代農業節水技術
第一章 農業資源問題
第一節 我國農業資源的現狀與問題
第二節 節水農業技術研究
第二章 我國傳統農業精華
第一節 農業的起源
第二節 傳統農業技術要覽
第三節 現代農業的發展
第三章 傳統農業與現代農業節水技術
第一節 節水農業的概念與特點
第二節 傳統農業的節水技術
第三節 精耕細作與蓄水保墒
第四節 節水農業的現狀與問題
第四章 乾旱威脅與節水農業發展
第一節 我國農業資源特點
第二節 乾旱災害對農業的威脅
第三節 綜閤農業區劃
第四節 旱作節水農業的曆史機遇
第二篇 節水業基礎理論
第五章 生態農業的資源利用
第一節 農業生態係統
第二節 農業生態係統的調控
第三節 生態農業與資源環境的關係
第四節 我國生態農業的發展
第五節 生態農業發展模式
第六章 作物水分生理
第一節 作物與水分的關係
第二節 乾旱及其危害
第三節 土壤與水分的關係
第四節 土壤水分與作物生長
第五節 作物的需水規律
第七章 土壤水分的調控與利用
第一節 土壤水資源研究
第二節 土壤水分的調控
第三節 土壤水分的高效利用
第八章 節水農業綜閤配套技術體係
第一節 不同類型節水農業技術方案
第二節 旱作節水農業技術體係
第三節 灌溉節水農業技術體係
第四節 水田節水農業技術體係
第三篇 主要作物節水高産栽培技術體係
第九章 糧食作物節水高産栽培技術
第一節 榖子抗旱高産栽培技術
第二節 小麥節水高産栽培技術
第三節 玉米節水高産栽培技術
第四節 水稻節水高産栽培技術
第五節 大豆節水高産栽培技術
第十章 油料作物節水高産栽培技術
第一節 花生節水高産栽培技術
第二節 油菜節水高産栽培技術
第三節 鬍麻節水高産栽培技術
第四節 芝麻節水高産栽培技術
第十一章 經濟作物節水高産栽培技術
第一節 棉花節水高産栽培技術
第二節 甜菜節水高産栽培技術
第三節 西瓜節水高産栽培技術
第十二章 蔬菜節水高産栽培技術
第一節 設施蔬菜節水灌溉技術
第二節 設施蔬菜病蟲害綜閤治理技術
第三節 設施蔬菜連作障礙綜閤治理技術
參考文獻
後記
精彩書摘
二、生物節水技術
作物對乾旱的適應能力不僅與環境的乾旱強度、乾旱持續時間有關,且作物的抗旱能力也受自身基因的調控。因此,生物節水的首要任務是作物抗旱品種的選育。張林剛等研究認為,在一定乾旱脅迫下,有些作物能進行有關抗旱基因的錶達,隨之産生一係列形態、生理生化及生物物理等方麵的變化而錶現齣抗旱性。因此,抗旱優質節水作物品種的培育推廣,是實現節水高産的內在因素,也是發展節水農業的根本措施。而進行抗旱基因重組,創造抗旱節水新的類型是目前抗旱節水研究的前沿領域和研究熱點。從目前國內外已有的研究結果來看,利用分子標記技術將高WUE基因定位,國內目前在小麥A染色體上發現可能載有高WUE基因,這為下一步定位高WUE基因和創造高WUE轉基因品種創造瞭良好條件,由於技術難度大,在國內尚難實現。Elumalai等報道將來自大麥的HVAI基因轉入小麥,使轉基因後代WUE提高到瞭0.66-0.68g/kg,未轉基因的對照品種的WUE為0.53-0.57g/kg;同時研究錶明,兩個純閤轉基因小麥比對照品種顯著地增加瞭乾物質産量,根鮮重和根乾重,說明通過轉基因途徑可以改良小麥的抗旱性和提高WUE。可見,通過查明不同品種WUE差異的生理生化基礎,利用基因工程的方法對控製高WUE的基因進行定位,並培育齣高WUE的新品種是切實可行的。
在作物水分生理調控機製與作物高效用水技術研究方麵,研究開發諸如調虧灌溉(RDI)、分根區交替灌溉(ARDI)和部分根乾燥(PRD)等作物生理節水技術,可明顯地提高作物和果樹的水分利用效率。
……
前言/序言
序言
我國古代思想傢老子日:“上善若水,水善利萬物而不爭”。我想水是生命之源為善,而滋潤萬物卻不與爭,就是人水和諧纔生生不息。自古以來,先人無不尊崇“人法地,地法天,天法道,道法自然”的哲學思想,形成瞭不朽的光輝曆史和燦爛的農耕文化。時至今日,盡管科學技術日新月異,水資源問題不但成為人類社會可持續發展的瓶頸,而且在國傢與地區之間甚至成為戰爭的導火索。
眾所周知,水資源既是基礎性的自然資源,又是戰咯性的經濟資源,是生態與環境係統中性質最活躍、影響最廣泛的要素之一。水與人民的生活、生産、生存環境的所有方麵都有不可分割關聯。我國水資源總量大,年均水資源總量(狹義的地錶水與地下水)為28412億m3,雖居世界第五位,而人均水資源量很低,僅為世界的1/4;水資源的分布與人口密度相對一緻。水資源的時空變化卻很大,時間上集中於夏季,地區上集中於東南;水資源係統脆弱,對氣候變化與人類活動的影響反應明顯;水資源與可持續發展問題主要反應在供需矛盾尖銳(水少)而利用效率低下;水災頻繁(水多);水源汙染嚴重(水髒);相關的環境與生態係統退化十分突齣。
後記
完成本書審定稿已是2010年的1月6日。元旦假期京津地區遭遇瞭59年來曆史同期最大暴雪,北京5日早6時氣溫-15。6℃,在刷新今鼕氣溫新低的同時,也創造瞭近30年1月上旬氣溫最低極值。原中央氣象颱颱長李小泉介紹,全球氣候變暖正在破壞著大氣和海洋環流的平衡。不但造成極端高溫和乾旱的多發,暴雪、寒潮等極端低溫天氣事件,也會越來越頻繁發生。農業與氣象息息相關,作為農業科技工作者,首先想到農業必然是遭受影響最大、損失慘重的産業。
為瞭減輕氣候對農業,尤其是乾旱對農業水資源的影響,幫助廣大農業工作者正確處理節水農業與科學發展的關係,更好發揮旱作節水農業在可持續發展中的重大作用,我們編寫瞭《節水農業理論與技術》。在該書付梓之際,總還覺得有更多的事情要做,迴睦本書亦尚存諸多遺憾。諸如,有許多重要作物的節水技術未能列入,某些重大技術隻論及技術要點等等。盡管吸收瞭許多專傢的研究成果和先進的集成技術,但限於篇幅未能一一詳述,甚至存在某些疏漏和錯誤,請讀者海涵。
可喜的是,節水和旱作農業已經受到廣大科技工作者的高度重視,相關專業的著述頗豐,請廣大讀者朋友選擇閱讀。
節水農業理論與技術 引言 在水資源日益緊張的全球背景下,農業作為最大的用水部門,其用水效率的提升已成為保障糧食安全和可持續發展的關鍵。中國作為世界上人口最多的國傢,同樣麵臨著嚴峻的水資源挑戰,尤其是在北方地區,乾旱和缺水現象普遍存在,嚴重製約著農業生産的穩定和發展。“節水農業理論與技術”一書,正是聚焦於這一時代命題,深入剖析瞭節水農業的科學原理,係統梳理瞭先進適用的節水技術,並展望瞭其未來發展趨勢。本書旨在為從事農業生産、科研、教育、管理和決策的廣大專業人士提供一本全麵、深入、實用的參考資料,共同推動中國乃至世界節水農業事業的進步。 第一章 節水農業的內涵與重要性 本章首先闡述瞭節水農業的科學定義,強調其核心在於“以較少的水資源獲取相同的或更多的農産品産量”,而非簡單地減少用水量。節水農業不僅是技術的革新,更是生産理念、管理模式和發展戰略的係統性轉變。我們將深入探討節水農業對國傢糧食安全、經濟發展、生態環境保護和社會可持續性的多重意義。通過分析當前全球水資源分布、利用現狀以及麵臨的挑戰,如人口增長、工業化進程中的用水競爭、氣候變化導緻的水文情勢改變等,凸顯發展節水農業的緊迫性和必要性。此外,本章還將梳理節水農業的發展曆程,從初期的粗放式用水嚮精細化、智能化管理轉變的關鍵節點,為後續章節的深入探討奠定基礎。 第二章 農業用水的基本理論 本章是本書的理論基石,將係統介紹與農業用水密切相關的各項基本科學理論。我們將詳細講解植物水分生理,包括植物吸水、蒸騰、水分脅迫對作物生長發育的影響機製,以及不同作物對水分的需求特性。土壤水分的運動規律,如入滲、持水、下滲、蒸發等過程,以及影響這些過程的土壤性質、地形地貌和氣候條件,都將得到詳盡闡述。在此基礎上,本章將深入分析作物需水量與蒸散量的計算方法,介紹基於氣象數據、作物係數和不同計算模型的估算技術,為科學灌溉決策提供理論依據。同時,我們還將探討水化學與土壤鹽堿化之間的關係,闡釋灌溉水質對土壤理化性質和作物生長的影響,為閤理選用灌溉水源和改良鹽堿地提供理論指導。 第三章 灌溉技術與裝備 本章將聚焦於節水灌溉的核心技術與先進裝備。我們將對傳統灌溉方式進行梳理,分析其節水效率和存在的問題,例如漫灌、畦灌等。在此基礎上,重點介紹各類節水灌溉技術,包括: 噴灌技術:詳細闡述噴灌的基本原理、不同類型噴頭的特點(如低壓噴頭、低壓管道輸水噴頭、鏇轉式噴頭、微噴頭等)及其適用範圍。重點分析噴灌過程中可能的水分損失環節(如風漂、蒸發)以及提高噴灌效率的技術措施,如噴灌強度控製、噴灌時段選擇、風害防護等。 滴灌技術:深入講解滴灌的優勢,包括其極高的水分利用效率、養分隨水輸送(施肥灌溉)的便利性、以及對土壤結構和地錶植被的保護作用。我們將詳細介紹滴頭的類型、滴灌係統的設計要點(如管網布置、壓力補償、過濾器選擇),以及滴灌在不同作物(如蔬菜、果樹、棉花)上的應用實例。 微噴灌技術:介於噴灌和滴灌之間,本章將介紹微噴灌的特點,其能夠模擬自然降雨,又比傳統噴灌更節水,特彆適用於林業、苗圃和果園。 滲灌技術:分析滲灌的原理,即水分從土壤深層嚮上滲透滿足作物根係需求,從而減少土壤錶層蒸發。介紹滲灌係統的構建方式和應用場景。 地下滴灌技術:作為一種更高效的滴灌形式,本章將詳細介紹地下滴灌的優勢,如最大程度減少地錶蒸發,提高水分利用效率,以及其在不同土壤類型和作物上的適用性。 此外,本章還將涵蓋灌溉水輸配技術,如管道輸水、渠道防滲技術(包括水泥襯砌、塑料薄膜、土工膜等),以及智能灌溉控製係統,如基於傳感器的自動化灌溉、遙感監測輔助灌溉等。 第四章 農田水分管理與調控 本章將探討如何在農田中進行科學的水分管理和調控,以實現精準用水。我們將深入分析作物根係水分吸收的動力學模型,以及土壤水分動態變化規律。在此基礎上,介紹各種農田水分管理策略: 科學灌溉製度的製定:包括確定灌溉適期、灌溉量、灌溉頻率等關鍵參數。本章將介紹基於作物生長模型、土壤水分監測數據和氣象預報的灌溉決策方法。 土壤水分監測技術:詳細介紹土壤水分傳感器(如時域反射法、頻域反射法、電容式傳感器等)的原理、應用和數據解讀。 耕作措施對水分的影響:如免耕、少耕、覆蓋(地膜覆蓋、秸稈覆蓋)等措施如何減少土壤水分蒸發,提高水分利用效率。 水肥一體化技術:詳細闡述將肥料溶解在灌溉水中同步輸送的原理和技術,以及其在提高肥料利用率和節水方麵的優勢。 抗旱技術:介紹提高作物抗旱能力的農藝措施,如選育抗旱品種、調整播種期、化學藥劑調控等。 第五章 排水與鹽堿地改良 本章關注農田的水分調控在排除多餘水分和治理鹽堿地方麵的作用。我們將詳細闡述農田排水的必要性,以及不同排水方式的原理和優缺點,包括明排、暗管排水、地下排水等。重點介紹排水係統設計中的關鍵技術,如排水溝設計、排水管網布置、排水泵站選擇等,以有效降低地下水位,防止土壤飽和。 在鹽堿地治理方麵,本章將深入分析土壤鹽堿化的成因,包括自然因素和人為因素。我們將係統介紹各種節水型的鹽堿地改良技術,如: 淋洗技術:在保證排水通暢的前提下,通過灌溉大量淡水衝刷土壤中的鹽分,並將其排齣。 換土法:將含鹽量高的錶層土壤移除,更換為低鹽土壤。 生物改良法:利用耐鹽植物或微生物改善土壤結構,降低土壤鹽分。 化學改良法:如摻入石膏等改良劑,降低土壤的堿化度。 本書將重點強調在進行鹽堿地改良時,要結閤節水灌溉技術,最大程度地降低淡水消耗,實現經濟效益和生態效益的雙贏。 第六章 節水灌溉的效益評估與推廣 本章將從經濟、社會和環境等多個維度,對節水灌溉的效益進行量化評估。我們將介紹常用的效益評估方法,如成本效益分析、生命周期評估等,以科學地衡量節水灌溉的經濟迴報。同時,還將分析節水灌溉在提高土地利用率、增加作物産量、改善農産品品質、以及緩解水資源供需矛盾方麵的社會效益。環境效益方麵,將側重於分析節水灌溉如何減少水體汙染,保護地下水資源,維持生態平衡。 此外,本章還將探討節水灌溉技術的推廣策略。我們將分析當前節水灌溉技術推廣中麵臨的障礙,如技術成本、農民接受度、政策支持等,並提齣相應的對策。這包括加強技術培訓和示範推廣、建立健全的社會化服務體係、完善相關政策法規支持、以及引導金融機構加大投入等。 第七章 節水農業的未來發展趨勢 本章將展望節水農業未來的發展方嚮,聚焦於智能化、集成化和生態化。我們將深入探討大數據、人工智能、物聯網等信息技術在節水農業中的應用前景,如精準灌溉決策係統、智能化水肥管理平颱、基於遙感和無人機的農田水情監測等。 生態化是未來節水農業的重要方嚮,我們將分析如何將節水灌溉與生態環境保護相結閤,例如發展生態灌溉模式,推廣節水抗旱作物,以及利用雨水收集和再生水灌溉技術,構建人水和諧的農業生態係統。 同時,本章還將探討節水農業在應對氣候變化、保障糧食安全、促進農村經濟發展等方麵的重要作用,並呼籲全社會共同努力,推動節水農業邁嚮新的發展階段。 結論 “節水農業理論與技術”一書,旨在為讀者提供一個全麵、係統的知識框架,幫助理解節水農業的科學內涵、掌握先進的節水技術、並預見其發展方嚮。在水資源日益珍貴的今天,發展節水農業已成為一項係統工程,需要理論的指導、技術的支撐、管理的創新以及全社會的共同努力。我們希望本書能夠成為推動中國乃至世界節水農業發展的一股重要力量,為實現水資源的可持續利用和農業的綠色發展做齣貢獻。