编者按——

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我在2000年得到了第一个国家自然科学基金面上项目支持，项目名称为“滴灌条件下农田水分循环过程及作物需水规律研究”，从题目就可以看出，这是一个基础性研究项目。

为什么要选择这么一个题目？是因为1997年我刚回国后不久，遇到有农业技术推广人员跟我讲，滴灌灌溉的水量不能满足作物生长需要，不适合在他们那边应用。

尤其后来我有幸参加国家“十五”科技发展纲要农田水利部分的编写工作，在随编写组“解剖麻雀”的调研过程中，见到非常稀有（当时国内还很少）的一些日光温室安装了成套的进口滴灌系统，但滴灌管挂在墙上，没有用起来，问其原因，用户说四五月份开始气温升高，滴灌的水就满足不了作物的需要了。

后来遇到不少类似的问题。在不同场合参加的一些研讨会上，不少农田水利专家和管理层的领导们讲，滴灌是高新技术，我们国家的用户文化程度低，还不适应用。

图 1 早期栾城试验基地的试验布置及仪器设备（试验小区、滴灌系统、电子称重蒸渗仪、水银负压计等）

图2 早期通州试验基地的试验布置及仪器设备（试验小区、重力滴灌系统、电子称重蒸渗仪、水银负压计等）

对于我这个留学期间系统学习和研究过微灌（滴灌、微喷灌、涌泉灌）理论和技术的人，很是想不通！滴灌已经在以色列、美国、欧洲等国家和地区广泛使用，尤其以色列还是干热的沙漠气候，为什么在我们国家就有这么多的问题呢？

经过仔细思考和分析，我觉得主要原因，是因为来自发达国家的成套滴灌技术，其灌溉管理方法如确定什么时候该灌水、该灌多少水等，我们国家的绝大部分用户掌握不了。包括滴灌在内的微灌，是“小流量、长时间、高频率”的局部灌溉方式，其灌溉管理的理念已经不是传统地面灌溉经常说的“灌溉制度”了，需要根据土壤墒情进行适时适量的灌溉，而且灌溉水量要求准确。

在以色列和美国等国家，灌溉管理人员基本都上过大学，很多人还有硕士甚至博士学位，而我们国家的用户都是地地道道的传统农户，文化教育程度不高，掌握不了来自发达国家灌溉管理技术，而且由于一家一户地块面积小，农业种植的经济收入很有限，也用不起。

受益于“傻瓜”照相机的启发，我当时在想，能否让滴灌灌溉管理技术也“傻瓜化”？如果“傻瓜化”了，而且既简便又准确又便宜，那么每个人就都能用了。但要实现”傻瓜化”，可不是简单的事，需要做比发达国家更为深入系统的研究，才有可能找到突破口，我当时认为必须首先要从滴灌条件下农田水分的循环过程和作物需水规律入手做研究，于是选择这个题目申请了国家自然科学基金面上项目。

项目是得到了支持，但试验如何设计和布置，才能获得有价值的数据资料，尤其在试验观测手段和方法方面，如何准确获得作物每天的耗水量？如何获得准确的土壤水分时空分布数据？如何取样才能准确获得土壤养分和植物根系生长响应等信息？这些都是试验研究成败的关键。

因为滴灌条件下灌溉水在土壤中运动和分布跟自然降水和地面灌溉等方式不同，是从滴头的位置开始向水平和垂直方向运动扩散的，养分又随水分运动，所以土体内不同位置的土壤水分和养分状况都不一样，传统的水量平衡法和测定土壤含水量的方法，都不能获得满足精准度要求的数据资料。

另外，试验处理水平的数量也不能少，否则得不到准确的趋势线，找不出规律。还有一个非常大的限制因素，就是经费只有20万，非常紧张。

于是，我们首先在试验设计和观测方法方面下了很大功夫，首先确定了6个试验处理水平，自己研制了高精度悬挂式电子称重蒸渗仪，可以准确获得每天每个处理的植物耗水量；每个处理分别安装一组由30支负压计（水平距离5个位置垂直6个深度）组成的土壤基质势测定装置，每天两次获得每个试验处理的土壤基质势数据等。

试验观测包括了植物地上部分生长的几乎所有要素和地下根系的生长，土壤水分和养分在土壤中的运移和分布、作物每天的耗水量等等。总之，试验观测系统之完善，观测内容之多，国内外都没有过。

上半年的一个生育期的下来，有了让人惊奇的非常重要的发现，就是滴头正下方20cm深度处（后来我们命名该点为“特征点”）的土壤基质势对作物整个根系分布范围的土壤墒情有很好的代表性，与作物的生长、产量、品质和耗水量等都有很好的关系。

于是我们又从下半年开始，增加了5个水平的特征点土壤基质势的处理，加上原有的6个灌溉频率处理一共11个，经过2年的系统试验，证明这一发现准确无误。于是，我们提出了监测特征点土壤基质势指导灌溉的新方法。

该方法只需在特征点埋设负压计，每次灌水量一样，只要看到表盘上的指针到了需要灌溉的范围，启动灌溉系统进行灌溉即可，不用用户动脑筋，肯定会是优质高产而且节水，这就使得滴灌灌溉管理的“傻瓜化”得以实现！

图 3 负压计田间埋设图（特征点土壤基质势确定灌水时间的仪器）

需要特地说明的是，负压计是测定土壤基质势的仪器，早就被发明而且在土壤水分物理方面被广泛使用。因为用它测定的土壤基质势，由土壤含水量决定，是土壤水势的主要组成组成部分，而自然界中水都是从水势高的地方向水势低的地方流动，水从土壤进入根系也是如此，所以早就有学者提出用负压计监测土壤基质势指导灌溉会更好，但不清楚到底埋几支负压计？埋在哪些深度好？到了什么程度就需要灌溉？我们的研究工作，也使得这方面的难题都得以解决。

随后的十多年，我们研究团队“省吃俭用”，在没有专门科研项目经费支持的条件下，自己调配本来已经很紧张的经费资源，对20多种主要作物和品种进行了田间试验，确定了每个作物适宜灌溉的阈值。

后来有学者研究证明，对于天然植被，也是20cm深度处的土壤含水量，能很好代表根系分布范围的平均含水量，也就是说我们发现的这个20cm的这个深度，在自然界中具有普遍性。近十来年我们的研究结果表明，这个方法也适用于大型喷灌机，只是埋设地点有所不同，阈值需要通过田间试验确定。

图 4 国际灌排委员会（ICID）特邀并安排康跃虎做“先进微灌技术”全球网络专场报告，介绍研究成果

由于只要控制了土壤基质势就能控制土壤水分和盐分运动，这个方法对我们后来研究和建立自成体系的精准微灌理论和技术、微咸水/咸水滴灌理论和技术、微灌水盐调控盐碱地农业和植被建设理论和技术，起到了重要作用。

康跃虎   中国科学院地理科学与资源研究所研究员，中国科学院特聘核心骨干研究员，中国科学院大学岗位教授。2001年国家杰出青年科学基金获得者。主要研究农田SPAC水循环与现代节水灌溉、微咸水/咸水灌溉、盐碱地农业利用与植被建设、化肥农业面源污染控制等。发表论文300多篇，出版专著（包括科普手册）4部，获得国家专利近30项、软件著作权9项，参编国家标准规范2部、国家行业标准规范2部。