该书在试验研究的基础上首次提出“生态灌溉”概念，围绕这一新思路深入研究以甘肃秦王川灌区为代表的旱区灌区苜蓿草地土壤水盐联合运移规律及其生态灌溉调控模式，苜蓿在水盐等逆境胁迫下生理生态特征，生育阶段水分生产函数及生态经济灌溉模式。应用系统工程方法对秦王川灌区生态灌溉的作物结构与经济效益进行优化，构建了旱区灌区草地生态灌溉创新体系，并提出了旱区生态灌区建设的一些思路。

本书可供大专院校、科研院所的水利、草业、农林教学与科学研究人员及学生借鉴和参考。

以“生态灌溉”的思路研究秦王川干旱灌区苜蓿草地土壤水盐运移规律及其生态灌溉调控模式；苜蓿在水盐等逆境胁迫下的生理生态特征、生育阶段水分生产函数及生态灌溉制度；应用系统工程方法对灌区苜蓿种植结构及经济效益进行优化配置；构建灌溉水-光合作用-生物产量转化效益及土壤水盐-牧草作物-灌区生态系统协调优化的生态灌溉体系。

(1)当土壤含盐量达到0.279%时，对苜蓿种子萌发则有明显的抑制作用，当达到0.428%时萌发几乎停止；随着土壤盐分浓度的增加苜蓿地上部受抑制的程度逐渐大于根部，水分利用效率显著降低；灌水后电导率在不同深度土层与土壤含水量互为逆向变化；适当浓度的钠盐、镁盐可使苜蓿体内的氨基酸含量增加，但氯离子则抑制氨基酸的合成；水分胁迫对苜蓿脯氨酸含量有明显影响；NaCI、NaHCO3和MgSO4在8g/L和15g/L浓度下均表现出高浓度对应高植物蛋白现象，该结论成为苜蓿营养生长阶段通过水盐有限调控达到理想品质的生态灌溉基本内涵之一；在不同地温下，电导率呈较明显的分段函数特征，且各段内电导率与地温之间都呈线性正相关关系。

(2)苜蓿叶面积指数和株高之间呈线性正相关关系；水分胁迫对根系吸水的补偿效应有明显的影响，从而降低根系的吸水速率。日照时数、蒸发量、降雨量是影响苜蓿干物质形成的主要气象因子。

(3)蒸腾速率与光合速率呈正相关，但一定程度的水分亏缺可以提高光合和蒸腾之比(即水分利用率)，是苜蓿在刈割前生态灌溉生理调控的机理所在；在重度水分胁迫(45%-50%FC)下，高浓度NaCl对苜蓿的蒸腾产生了明显抑制作用；苜蓿土壤一植物一大气连续体SPAC系统水势由土壤到根系再到茎叶降幅比约为1：2.5：6，灌水后降幅扩大至1：5.5：9。

(4)应用彭曼-蒙特斯公式(1948)实测土壤水分、灌水量和降水量等试验数据，分析计算得出苜蓿在不同生育期水分梯度胁迫下的生态需水、耗水规律、水分生理特征和生物产量等内在关系及结果。

(5)水分生产函数加法模型和乘法模型都能较好地体现苜蓿生育阶段水分对生物产量的反应；用线性规划法和动态规划法得出初花期刈获苜蓿的经济灌溉制度；轻度水分胁迫为苜蓿生态适宜性控制指标，其土壤含水量下限为60%-65%FC。

(6)第1、2、3茬苜蓿在轻度水分胁迫下WUE较高；苜蓿单方水生产效益高出小麦0.595元/m3、蚕豆0.595元/m3；秦王川灌区由水量控制的粮、经、草优化种植比例为1：0.43：0.45，其中苜蓿最优种植面积为1.223 hm2。。

(7)根据苜蓿生育期非充分灌溉与营养生长阶段水盐敏感程度，对苜蓿水盐有限调亏使其达到理想品质，提高水分利用效率及最佳生物产量，构成生态灌溉基本内涵；在灌区生态系统与水资源双重约束下，依照灌区生态型多元种植结构与苜蓿种植效益优化相结合，通过水资源配置及苜蓿灌溉制度的优化，形成“生态灌溉”的实际内涵。

本研究将灌溉排水学与草地农业生态学交叉融合，创新拓展生态灌溉体系，对推动旱区生态灌区建设具有重要的理论与实践意义。

前言

摘要

第一章 文献综述

 1.1 作物与盐分关系的研究现状及其应用

 1.2 土壤水、热和溶质耦合运移研究.

 1.3 作物水分关系的研究现状和应用

 1.4 苜蓿根系吸水机理研究进展

 1.5 非充分灌溉理论的提出及研究进展

 1.6 生态需水量的研究进展

 1.7 灌区草地生态生产力研究

第二章立题依据

第三章 研究背景、内容及技术路线

 3.1 试验区概况

 3.2 蒸渗场试验系统概况

 3.3 蒸渗场大型土柱土壤理化性质

 3.4 试验布置

 3.5 试验材料

 3.6 研究内容、方法与试验设计

 3.7 研究技术路线

 3.8 田间管理

第四章 水分、盐分胁迫条件下苜蓿地土壤水盐动态及盐分对其生物特征影响

 4.1 盐分与电导率的关系

 4.2 温度与电导率的关系

 4.3 土壤水盐动态与苜蓿生物特征的关系

 4.4 模拟地下水补给对苜蓿产量的影响

第五章 不同水分处理和盐分胁迫下苜蓿根系的生物特性

 5.1 不同水分处理下苜蓿根系特性对生物产量的影响

 5.2 盐分浓度对苜蓿干湿比和水分利用效率的影响

 5.3 苜蓿根冠比与土壤水分的关系

 5.4 苜蓿不同水分处理下的根长根重变化规律

第六章 苜蓿生态生理特征及sPAc系统

 6.1 气象因子与苜蓿生长相关度分析

 6.2 作物光合蒸腾研究

 6.3 筒栽苜蓿光合等生理特征研究

 6.4 筒栽苜蓿在分阶段受旱下的光合和蒸腾速率变化研究

 6.5 苜蓿水势生理变化规律与sPAC系统水势时空变化

第七章 苜蓿需水规律

 7.1 苜蓿的生理生态需水规律

 7.2 苜蓿需水量的计算

 7.3 苜蓿各生育期内耗水量变化规律

 7.4 多年生苜蓿各茬耗水量变化规律

 7.5 多年生苜蓿阶段耗水量变化规律

第八章 水分生产函数与经济灌溉模式

 8.1 苜蓿的水分生产函数

 8.2 地面灌溉条件下苜蓿的经济灌溉模式

第九章 灌区生态灌溉的作物结构与苜蓿经济效益优化

 9.1 农田生态灌溉需水分析

 9.2 苜蓿生态灌溉面积的最优规划

 9.3 苜蓿各水分处理间的种植效益分析

 9.4 苜蓿生态适宜性土壤含水量下限

 9.5 苜蓿与该灌区重要农作物经济效益分析

第十章 秦王川灌区建设方向——西部生态灌区

 10.1 秦王川生态灌区建设思路

 10.2 发展旱区生态灌区的初步探索

 10.3 灌区苜蓿水土保持生态效益定性评价

第十一章 问题与讨论

参考文献