前言
吐鲁番地区地处天山博格达峰南麓，位于新疆维吾尔自治区中东部，东临哈密，西、南与巴音郭楞蒙古自治州的和静、和硕、尉犁、若羌县毗连，北隔天山与乌鲁木齐市及昌吉回族自治州的奇台、吉木萨尔、木垒县相接，是中国内地连接新疆以及中亚地区的重要交通枢纽。吐鲁番地区是天山东部的一个东西横置的形如橄榄状的山间盆地，四周高山环抱，形成了日照长、气温高、昼夜温差大、降水少、风力强五大特点，素有“火州”、“风库”之称。吐鲁番地势北高南低中间凹，火焰山自西而东横贯盆地中部，山前是戈壁、中部是低洼平原，南部土石山、戈壁、荒漠三种类型兼有。吐鲁番盆地最低处为艾丁湖，艾丁湖是我国大陆最低处（海拔-154m），也是世界陆地第二低处。
吐鲁番地区属典型温带大陆性气候，气候干燥少雨，太阳辐射强，夏季高温多风。年平均气温13.9℃，年平均降水量仅为16.5mm，而年平均蒸发能力高达3300mm，蒸降比高达200。全年气温高于35℃的炎热天气平均为99天；高于40℃的酷热天气平均为28天，属极端干旱区。吐鲁番地区也是我国资源性严重缺水的地区之一，水资源有天山水系、火焰山水系、坎儿井水系等。目前吐鲁番地区水资源开发利用程度已达本区占有水资源量的130%，年超采地下水约4亿m3，全地区70%的绿洲灌区都处于超采区。地下水位持续下降，平均年降落幅度0.5～1m，一些地区累计降落深度已达20m，我国古代三大水利工程之一的坎儿井也面临消失的局面。灌区周边天然生态日益退化，艾丁湖基本干涸，沙漠化和风沙危害日趋严重。水资源短缺已成为该地区农业及社会经济可持续发展的“瓶颈”。
吐鲁番地区农业是用水大户，农业用水占总引用水量的95%以上。由于气候干旱，日照时间长，葡萄种类多、品质高，吐鲁番葡萄举世闻名，吐哈地区（吐鲁番与哈密）为我国著名的葡萄生产基地。葡萄种植为吐哈地区重要的特色支柱产业，占农作物种植总面积的80.3%，其中成龄葡萄园占葡萄种植总面积的68.6%。但由于灌溉方式落后，大部分地区仍采用传统的地面灌灌水方法，灌溉定额平均为1.8万m3/hm2，部分区域灌溉定额高达2.7万m3/hm2，总耗水量的90%。因此，发展葡萄高效节水灌溉技术成为该地区缓解水资源供需矛盾的主要途径之一。
“十五”以来，随着吐鲁番地区经济的迅猛发展和相继发现的大型油气、煤等资源开发，工业对水资源的需求越来越大。作为当地支柱产业之一的葡萄种植业，也是最大的水资源消耗户，吐鲁番地区葡萄高效节水技术发展的问题引起了自治区科技、水利部门及吐鲁番地区政府的高度重视。为了探讨吐鲁番地区成龄葡萄微灌节水技术应用模式，加速先进节水技术的示范与推广，促进科技与生产实际的紧密结合，2007年新疆水利水电科学研究院申请立项“十一五”国家科技支撑计划课题“极端干旱区成龄葡萄微灌关键技术研究与示范”和新疆自治区科技重大专项课题“果树和葡萄节水灌溉技术开发与示范”，2011年又申请立项了“十二五”国家科技支撑计划课题“新疆绿洲灌区林果高效节水综合技术研究与示范”。课题主持单位新疆水利水电科学研究院与西安理工大学、吐鲁番地区水科所、鄯善瓜果研究所等单位密切合作，相继开展了成龄葡萄需水规律与耗水特征、微灌成龄葡萄需水量与优化灌溉制度、成龄葡萄微灌技术筛选与优化等方面的研究工作。研究工作开展以来，共投入30余名科技人员长期坚持在第一线进行研究工作，共布置试验小区300余个，试验累计面积35hm2，采集田间土壤水分、气象及植株等各类基础数据9万余组。通过近6年的研究工作表明：采用科学的田间水肥管理，成龄葡萄采用微灌技术是可行的，在节约用水的情况下还可保证葡萄稳产，提高葡萄品质。研究成果在生产实际中得到了较大面积的推广应用，取得了显著的经济、社会与生态效益。
在项目研究中，采用室内野外结合、点面结合、定位试验与现场示范相结合、实验分析与综合调查结合等研究方法，系统探索成龄葡萄微灌节水技术体系与应用模式。在试验研究方面：针对吐鲁番盆地气候、土壤等自然环境条件，分别在吐鲁番地区的火焰山山南与山北地区，建立了两个葡萄高效节水试验基地。通过分析测试土壤水分和养分变化、气象、葡萄根系分布、植株生长量、光合、产量、品质、微灌产品水力特性等指标，探讨了葡萄微灌节水增效的机制，确定优化的葡萄微灌节水技术模式；在模拟分析方面：通过采集的大量野外数据，基于水量平衡原理、空气动力学法、能量平衡原理以及SPAC水分传输理论，构建土壤水分入渗模型、果树水分生产模型、根系吸水模型、蒸腾蒸散模型等，分析土壤水分动态分布、葡萄的水分散失途径及特征，为定量确定灌溉制度提供技术指导；在综合调查方面：设置全地区三个县（市）12个村镇为调查对象，通过谈话、问卷、个案研究等科学方式，调查近年农户的灌溉面积、灌溉水源、调蓄条件、灌溉用水量、水价、种植作物、栽培方式、作物产量、轮灌制度、灌水方式、灌水次数、灌水定额、农民对现状栽培方式与灌水方式的评价、当地对主要作物栽培方式与灌水技术应用的期望等，并对调查搜集到的大量资料进行分析、比较、归纳，总结凝练节水技术发展模式；在系统集成示范推广方面：通过对研究成果从节水灌溉技术、农艺节水技术、管理节水技术等方面进行技术筛选、优化、组装和集成，在吐鲁番市葡萄乡、鄯善县七克台镇建立2个核心示范区，以点带面，辐射推广。
本书内容是在国家科技支撑计划课题与自治区科技重大专项课题的资助下，针对吐鲁番葡萄微灌技术应用中存在的问题，首次较为系统地开展葡萄微灌节水技术研究工作的总结；揭示了成龄葡萄需水规律和耗水特征，提出了成龄葡萄微灌灌水技术及灌溉制度、田间供水方式、工程设计参数，研发出垂直线源灌与深层坑渗灌两种新型微灌灌水新方法；创新性提出了成龄葡萄生长关键期冠层弥雾环境调控技术，解决了成龄果树应用微灌技术过程中存在的多项技术难题；对目前已有技术和新技术进行组装集成，形成了干旱区成龄果树植株冠层与大气界面、土壤与大气界面、根系与土壤界面的水肥综合调控立体节水农业技术与应用模式，并进行了推广应用。打破了在吐哈盆地极端干旱地区葡萄不能采用微灌灌水技术的说法，改变了当地干部群众对微灌灌水技术的认识。目前普遍认为该项技术不仅节水、节肥、节劳，而且能保证稳产和改善葡萄品质，研究成果的应用促进了人们起初抵触、怀疑到最终认可、欢迎的思想转变，取得了良好的示范带动作用和社会效果。
本书共分13章，前言、第1章由张江辉、白云岗撰写；第2章由关东海、张胜江、蔡军社、杨建云撰写；第3章由白云岗、卢震林、曾辰、蔡军社撰写；第4章由王全九、杨艳芬撰写；第5章由张江辉、刘洪波、白云岗撰写；第6章由白云岗、张江辉、王永杰、卢震林撰写；第7章由张江辉、白云岗、王全九、陈若男撰写；第8章由王全九、苏李君撰写；第9章由王全九、曾辰、程慧娟、李淑芹撰写；第10章由张建丰、李涛、杨潇撰写；第11章由张江辉、白云岗、卢震林、刘洪波撰写；第12章由白云岗、张江辉撰写；第13章由张江辉、白云岗撰写。全书由张江辉、白云岗、王全九进行整理统稿，并由张江辉最后审定。新疆水利厅水利科技信息中心李晓萍对书稿进行了校核。此外，肖军、冯杰、丁平、李汉飞、南庆伟、裴青宝、陈光、赵荣华、白世践等人参与了课题研究的野外试验及数据采集工作。
在书稿付梓出版之际，感谢为干旱区成龄葡萄微灌节水技术研究付出辛勤努力和艰辛劳动的同事和同学们，特别是每年近8个月工作在现场的试验研究人员，是你们在40多度高温的酷暑和蚊虫肆虐的工作环境下采集到了第一手的宝贵资料。感谢新疆自治区人大常委会副主任董新光教授，科技厅黄娟、刘志敏处长，水利厅王新、王永增处长，兵团水利局顾烈峰高级工程师，中科院新疆生态与地理研究所田长彦、周宏飞研究员，新疆农业大学马英杰、虎胆教授，新疆农科院钟新才、马雪琴研究员，新疆水科院荆汝康高级工程师等给予的关心与指导，感谢吐鲁番地区水利局、吐鲁番市水利局、鄯善县水利局、吐鲁番市葡萄乡等相关部门的大力支持与协助。
由于研究者水平和时间及经费所限，对有些问题的认识和研究还有待于进一步深化与完善，错误和不足之处亦必颇多，恳请同行专家批评指正。
作 者
2014年10月