活化水灌溉在農業生產中的應用研究進展

安立新

(鐵嶺昊天工程監理咨詢有限公司，遼寧 鐵嶺 112003)

伴隨著農業技術的不斷發展和進步，為了滿足農業發展需求，要積極構建更加合理且高效的技術整合體系，利用活化水灌溉處理機制維護農業生產水平，為經濟效益、社會效益的和諧統一奠定基礎。

1 研究活化水灌溉的意義

我國經濟發展體系中，水資源的匱乏是影響農業發展進程的關鍵因素，要秉持用水安全原則、土地安全原則，積極整合新型灌溉技術體系，從而降低水資源時空分配不均產生的負面影響[1]。針對活化水的研究要追溯到20世紀，將其應用在農業生產體系中，不僅能對土壤環境予以改良，還能促進作物生長和微生物吸收，加之技術無毒無害且污染物殘留較低，滿足生態環保的基本要求，具有重要的推廣價值?；诖?，全面研究活化水灌溉具有重要的實踐意義。

2 活化水概述

2.1 內涵和常見技術

在農業生產中，要借助物理技術完成活化水的制備工作，能在改變水分子結構的同時，對水環境予以改良，有效形成特定的小分子團水模式，能大大提升包括溶解度、反應速率等在內的水活性，從而形成具有一定應用價值的活化水。活化水最大的特性就是能助力植物的生長發育，并且能改良土壤的環境，這對于間接提升農作物水肥吸收效率具有重要的意義[2]。

目前，較為常見的活化水技術包括磁化技術、去電子處理技術、增氧技術等，其被廣泛應用在農業生產中，并發揮相應技術作用，維護農業生產效率和質量。

2.2 理化性質

2.2.1 磁化水

活化水最大的特點就是借助永久磁鐵和電磁鐵共同搭建的固定磁場環境能形成一定的流速，沿著與磁力線呈90°的方向通過能對其物理性質予以改良，此時的活化水就具備了磁化性質[3]。在磁化處理后，水分子的平均間距會隨之增大，這就使一部分氫鍵的約束力降低，或者是直接斷裂，造成締合水分子簇減小，使水體中自由單體水分子數量逐漸增多，且二聚體水分子數量也會增多。

磁場作用在逐漸優化后，水分子的滲透性和流動性也會隨之增強，具有磁化性質的水分子更容易進入到土壤內部。相關研究學者指出，利用500G場強進行磁化處理后的水，表觀接觸角會大大降低，從117°±1.3°降低到105°±0.4°，且整體的線性遞減趨勢非常明顯。

2.2.2 增氧水

借助物理增氧技術或者是化學增氧技術，都能提升水溶解氧的能力，形成增氧水。相關研究學者對增氧水的研究主要集中在水分和農作物產量方面的關系，得出的結論是，不同的增氧方式會對春小麥生長和具體產量產生差異化的作用，但采取過氧化氫溶液完成增氧處理的增氧水在澆灌中會對產量和質量形成負面作用。微咸水是應用增氧泵進行溶解氧處理，此時能大大提升產量。

2.2.3 去電子水

借助電子器對水資源進行處理，得到的水僅僅剩余正離子和正電荷，在同性電荷相互排斥作用下，能更好地實現水鹽分離，這對于改善水活性具有重要意義。去電子水能有效對劣質灌溉水高鹽度予以中和，減少不利作用，提升植株生長的效果。

綜上所述，農業生產過程中利用活化水技術進行綜合處理，能有效優化水分子的理化性質，要結合進一步的試驗分析和驗證論證才能更好地發揮活化水的灌溉效能。

3 活化水灌溉在農業生產中的應用研究

3.1 案例

3.1.1 基本情況

本文以某試驗區為例，地區的氣候條件屬于暖溫帶半濕潤類大陸季風氣候，年平均氣溫為9.1℃，年均降水量為578.6mm，且主要的降水集中在7—9月，主要的農作物是冬小麥和夏玉米。當地研究院對多種因素和環境條件進行了分析和研究，確定采取活化水灌溉試驗方案，利用人工模擬干旱環境的智能溫室完成匹配試驗分析，溫室中匹配補光措施、外遮陽裝置以及通風裝置等，在合理調控溫度參數和環境參數的基礎上，系統研究活化水對農業灌溉產生的影響[5]。試驗期間具體參數為光照時間07∶00—19∶00；光照強度699Cd；室內溫度設置為白天25℃，夜間20℃；室內相對濕度為70%。在基礎設置工作完成后，結合實際應用試驗要求和規范落實具體試驗規劃。

3.1.2 具體試驗設計

3.1.2.1 試驗區耕作管理試驗

利用田間定位試驗，針對的研究對象是一年一熟的冬小麥，采取行播種植的方法，行距控制在30cm，播種時間是2019年9月15日，收獲時間是2020年6月13日。對應試驗設計內容中，采取的是隨機區組的設計方案，每個設計區塊的面積均為5m×7m，共計20個。利用高度10cm的田埂將試驗區域和周圍臨近小區予以隔離處理。為了保證試驗數據的代表性和可行性，要進行相應的重復試驗，對應的NP和NPB試驗要重復4次，其它對應的試驗則重復3次即可。為了維持試驗處理的合理性和規范性，試驗區域利用地膜進行輔助管理，具體的尺寸為厚度0.015mm，寬度60cm，材質是聚乙烯薄膜，實際試驗設計見表1。

3.1.2.2 水培試驗

為了更好地證明活化水灌溉的實效性，利用水培試驗處理模式落實具體試驗內容。主要的研究對象是水培小麥，設置4種基礎試驗環境，分別為普通水、磁化水、增氧水、磁化水配合增氧水，利用氣泡石加氣的方式作為輔助條件，但是由于增氧水單獨設置氣泡石加氣產生抵消的效果，所以設置了加氣和不加氣的4個基礎試驗內容，每個試驗要設置4次重復試驗，結合溫室情況隨機完成，并有效交換相應的位置。具體數據見表2。

3.1.3 配制營養液

在進行水培試驗處理的過程中，利用不同溶劑的營養液，結合對照處理用水蒸餾水。磁化水應用的是經過磁化處理的蒸餾水，增氧水應用的是經過增氧處理的蒸餾水，磁化配合增氧應用的是先經過磁化后增氧處理的蒸餾水。如，磁化水處理過程，利用3000GS的磁場強度對蒸餾水予以強度循環處理。主要是將磁場強度分布均勻的定制磁環設置在蠕動泵的進水管中，蠕動泵的實際轉速為400r·min-1，磁化時間設置為15L水磁化20min。需要注意的是，具體的磁化時間要結合水的具體含量酌情控制。

3.1.4 種植管理

選取的小麥品種為“小偃22號”，小麥品種本身具有高產且抗倒伏的特征。在栽培工作開始前要集中選擇籽粒較為飽滿的種子，并且借助質量分數為10%的過氧化氫對種子表面予以處理，處理時間為30min，能有效避免種子出現霉腐問題。在集中消毒工作結束后，要利用飽和的硫酸鈣溶液對其進行二次處理，浸泡4h后轉移。將種子放置在鋪有紗布的盒子里，并在表面撒水維持紗布的濕潤，維持水分后確保種子能順利萌發，形成有氧呼吸。與此同時，要在盒子上覆蓋黑色的塑料薄膜，不僅能保溫還能有效遮光。盒子要放置在25℃的環境中催芽處理，小麥生出胚根后轉移到恒溫箱中培養3～4d。要集中選擇長勢較為均勻的小麥幼苗，定植在泡沫漂浮板上，種植過程中，每隔4d進行1次營養液的更換，并觀察和記錄相應數據，針對出現的病蟲害問題要及時處理，整個種植周期為30d。

3.1.5 結論

經過一段時間觀察后，發現磁化配合增氧水，且加氣狀態的區塊種植產量最高，其次是加氣增氧水、加氣磁化水、不加氣增氧水、普通蒸餾水。說明活化水的灌溉效果較好，且能在提升種植質量的同時優化種植產量。

4 活化水對農業灌溉的影響

依據試驗和國內外相關研究內容可知，活化水對于農作物生長具有一定的輔助作用，能在打造良好生長環境的基礎上更好地優化土壤環境，輔助植株更好地吸收養分，并且優化植株新陳代謝。

4.1 對土壤的理化性質產生影響

近幾年，土地退化現象越來越突出，其中土壤鹽漬化是較為突出的問題，尤其是在一些干旱半干旱區域。深層土水分蒸發鹽分逐漸累積，對后續種植工作會產生較大的影響，不僅是因為人為灌溉，還因為不規范的農業耕作處理?；诖?，合理應用活化水灌溉勢在必行。

4.2 對作物生長產生影響

對于植株而言，水分具有非常重要的作用，不僅能有效輔助植株生長，還是植物開展新陳代謝、營養運輸的重要通道。利用活化水處理機制能有效改善水的理化性質，從而進一步輔助植株開展新陳代謝。如，活化水在適當處理后會降低締合度，更加便于水分穿過植株體細胞膜，提高營養物攝取的效果?；罨艽龠M作物種子萌發，加之磁處理技術較為便捷，且對植物傷害小，能在優化萌發率的基礎上為植株創設良好的生長環境，在提高幼苗萌發率的同時能大大提高作物產量。活化水能有效優化作物根系生長環境，根系是植株生長的關鍵器官，也是吸收營養物質的關鍵，利用活化水能提高根系的活性，使農作物的生長效果更好。如，部分研究者利用磁化水進行農業灌溉，低頻磁場環境中洋蔥根系相較于普通環境生長狀態更加穩定。主要是因為磁場使根系的細胞分裂指數直線上升，促進植株根部和胚軸生長發育。

5 結束語

針對活化水的研究在不斷深入和發展，活化水不僅能有效提升土壤運送養分的能力，還能減少不良環境因素對種植植株產生的負面作用，對部分作物特性有良好的改善功效。盡管一些機理和影響程度需要進一步驗證，但依舊不影響其在實踐種植中發揮的具體效力，因此要整合活化水技術方案，促進農業可持續健康發展。