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分析不同灌溉模式对水稻耗水量及产量的影响

2021-10-08 91 上传者：管理员

摘要：设置水稻间歇灌溉和浅水灌溉两种灌溉模式,通过田间试验研究不同灌溉模式对水稻耗水特性与产量的影响。结果表明,不同的灌溉模式下水稻的耗水过程变化趋势基本一致,均呈现出先逐步上升,到达顶峰,然后下降的趋势。两种灌溉模式的总耗水量比较,显示间歇灌溉模式较浅水灌溉模式具有明显的节水效果。不同灌溉模式对水稻产量及其组成具有一定影响,间歇灌溉较浅水灌溉能够显著提高水稻有效穗、产量,对单穗粒数、结实率、千粒重等指标影响不显著。间歇灌溉较浅水灌溉在全生育期的耗水量更低,同时产量还略高,因此水分利用效率得到显著提高。

关键词：
产量
水分利用效率
水稻
浅水灌溉
耗水量
间歇灌溉
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水稻是江西省最重要的粮食作物；水稻常年的播种面积约占粮食总播种面积的85%～90%，同时水稻又是半水生性粮食作物，较小麦、马铃薯等粮食作物的耗水量大30%以上。传统水稻种植一般采用淹水灌溉，对水资源的浪费较大。因此可以说，我省水资源能否高效集约使用就在于水稻灌溉能否高效集约。节水灌溉技术研究应用成为最关键的技术之一。

当前，越来越多专家学者对节水灌溉技术进行了大量的研究，间歇灌溉模式也属于其中一类[1]。间歇灌溉模式是指在田间灌溉时，保持田间水层处于干湿交替的状态，当田间水层达到灌溉上限时停止灌水使其自然落干至田面无水层，然后干4天左右，再进行灌溉补水至灌溉上限。经过研究发现，间歇灌溉能够有效降低水稻耗水量，提高水稻产量。从已有资料分析[2]，关于间歇灌溉与浅水灌溉模式对水稻产量的研究，在江西省内还较少。鉴于水稻对于保障我省粮食安全的重要性，以及当前最严格水资源管理制度下的水安全重要性前提下，研究我省水稻不同灌溉模式对其耗水量与产量的影响具有重要意义。

1、材料与方法

1.1试验区概况

试验于2020年4月至11月在江西省灌溉试验中心站试验研究基地水稻试验区进行。试验区地理位置为N116°00′，E28°26′，平均海拔高度为22.00m，属典型的亚热带湿润季风性气候，多年平均气温18.1℃，年平均降雨量1634.3mm。试验在大田中进行，整个试验区域长13.0m，宽5.8m，总面积75.0m2。

1.2试验材料

早稻供试品种为陆两优996，晚稻为天优华占。

1.3试验设计

试验设置间歇灌溉和浅水灌溉两种灌溉模式，三次重复，一共6个试验小区。各灌溉模式小区间隔排列，各小区均有保护行。间歇灌溉（0-20-50mm）水分控制要点是，保持田面处于干、湿交替的状态，田间灌水的上限为田面水层20mm，当遇到降雨时小区水层上限为50mm，然后田面水层下降到无水层时，继续控水4天左右，再进行灌水使田面水层达到20mm，如此反复进行。浅水灌溉（20-50mm）水分控制要点是，田面一直保持有水层，田面水层达到20mm以下时，进行灌水，田面水层因降雨等情况达到50mm时进行排水，田面水层保持在20mm至50mm之间。各处理全生育期水分控制标准见表1，不同处理的种植密度、施肥、农药、植保等技术措施保持一致。

1.4测定指标和方法

(1）灌溉量。每日早上8时定时进行一次水位观测，试验小区有水层时，在每个试验小区固定位置上用电测针按规定时间进行观测；在试验小区无水层时用补水法确定，采用量水表量水，将其换算成水深，与之前后水位差计为其灌水量；

(2）排水量。遇到较强降雨，小区需要排水时，用测针测定并记录排前排后水面深度；

(3）产量测定。按各试验小区单收、单打、单晒，统计其产量；

(4）产量结构测定。在每个处理收割前取三株样本，晾干后进行室内考种，统计其有效穗数、总粒数、空粒数、千粒重等数据。

2、试验结果分析

2.1不同灌溉模式对水稻耗水量的影响

图1和图2为间歇灌溉（DI）和浅水灌溉（FI）模式下早稻、晚稻不同生育期的耗水量。从图1和图2中可知，早、晚稻无论是在DI还是FI模式下，生育期的耗水量变化规律基本一致，均呈现先逐步升高到达顶峰，然后下降的趋势，但是早稻在孕穗期时为耗水量最大生育期，晚稻则为分蘖后期。出现该现象主要是因为水稻耗水量是由作物蒸发蒸腾量和大田正常渗漏量组成，水稻生长初期禾苗弱小，气温较低，导致水稻耗水量较低。随着水稻的生长，天气温度的升高，水稻耗水量逐步升高，到达顶峰。随着水稻成熟，水稻蒸发蒸腾量的下降，水稻耗水量又逐步下降。

早稻DI与FI灌溉模式下全生育期耗水量分别为419.7mm和454.0mm，其中DI灌溉模式较FI灌溉模式耗水量少7.56%；晚稻DI与FI灌溉模式下全生育期耗水量分别为466.9mm和505.5mm,DI灌溉模式较FI灌溉模式耗水量少7.64%。上述结果表明DI灌溉模式较FI灌溉模式能明显节水。造成这一现象的主要原因在于DI灌溉模式的田间水层处于干湿交替的状态，相比与FI灌溉模式下田间却一直处于有水层的状态，能够大大的减少田间的渗漏量以及田间的无效棵间蒸发，从而使整个生育期耗水量下降。

2.2不同灌溉模式对水稻产量及产量组成的影响

不同灌溉模式对水稻生长发育、生理活动产生的影响最终都体现在产量上[3]。因此对产量各项指标的分析至关重要。表2为DI、FI灌溉模式下早晚稻产量指标对比，可以看出，从最终产量上看，晚稻产量要高于早稻，DI处理高于FI处理，且具有显著性差异；从有效穗上分析，晚稻有效穗高于早稻，DI处理高于FI处理，且具有显著性差异；从单穗粒数分析，晚稻有效穗高于早稻，且具有显著性差异，DI处理与FI处理差异不显著；从结实率分析，早稻与晚稻DI处理与FI处理之间的差异不显著；从千粒重分析，晚稻低于早稻，且具有显著性差异，DI处理与FI处理差异不显著。

上述结果表明，晚稻的生长发育过程温度较高，生育期较长导致其产量较早稻高。DI处理较FI处理具有一定程度的增产效果。主要原因在于在DI灌溉模式下，水稻田面土层处于干湿交替，有利水稻根系交换气体同时增强了养分吸取能力。

2.3不同灌溉模式对水稻水分利用效率的影响

单位面积上水稻产量与水稻全生育期耗水量的比值称为水稻水分利用效率[4]。根据图1、图2与表2的结果可以计算出DI与FI灌溉模式下水稻的水分利用效率，结果见表3。从表3可以看出，无论是早稻还是晚稻，DI的水分利用效率均较FI高。早稻DI与FI灌溉模式的水分利用效率分别为1.84和1.57；晚稻DI与FI灌溉模式的水分利用效率分别为1.89和1.68,DI灌溉模式的水分利用效率较FI灌溉模式分别高17.14%和12.63%。结合图1、图2和表2的分析结果可知，DI较FI在全生育期的耗水量更低，同时产量还略高，因此其水分利用效率要显著高于FI的。由此可见，DI灌溉模式能够有效提高水稻水分利用效率，达到节水增产的目的。