水稻節水增溫系統設計與應用

曾偉光

一、水稻生長與灌溉水溫的關系

1.水稻是喜溫、短日照植物，起源于南方。寒地水稻品種是早熟、極早熟粳稻類型。從水稻三性：即基本營養生長性、感溫性、感光性來看，寒地水稻對光照不太敏感，而對溫度敏感。所以，水稻生長與灌溉水溫密切相關，尤其在稻株生長的前期和中期。根據試驗研究，綜合分析得出水稻在各生育期內對溫度的要求，列于表1中。從表中可以看出，從返青期開始，灌溉水溫最低在18℃以上，而該地區井灌區地下水溫度在4～5℃，不能滿足水稻各生育期對灌溉水溫的要求。所以，必須采取增溫措施，提升水溫，以達到作物對灌溉水溫的要求。

2.現有的節水增溫設施

2.1曬水池的設計

曬水池設計首先要考慮存蓄足夠的水來灌溉，其次滿足水稻灌溉水溫的最低要求。前哨農場在井水增溫措施上采取曬水池增溫和延長灌溉渠道增溫的方法，新建蓮花型噴泉式曬水池，由瀑布增溫、渠道增溫及疊水增溫三部分構成。抽取地下水，經由噴泉，在空氣中增溫，水珠碰撞增溫。經由蓮花渠道，延長流水距離，延長增溫時間，在半徑35米有限的空間內延長渠道800米，六層蓮花瓣，每層高溫表層水通過溢流孔流向外層，并再次通過噴泉增溫，形成美麗的蓮花瓣，在增溫的同時也同時注重美感。經過六層的往復式迂回增溫，可使地下水增溫至20.4～22.6度。經過整個過程，抽取的井水可以直接灌溉入田。

2.2曬水池增溫

曬水池是目前主要的工程增溫措施。根據實地觀測資料可知，面積為4900 m²的曬水池，井口出水溫度4.5－5℃，平均氣溫25℃，經過6～7h的曬水，曬水池出水口處平均水溫達20℃。增溫16℃。曬水池內水溫與其流程、流速及氣溫有關。所以池內往往設有隔水墻來增加流程、減緩流速、增加曬水時間。國內外研究表明。流程越長。水溫越高；氣溫越高冰溫越高；流速越大冰溫越低。通過曬水池增溫可有效的滿足水稻生長對灌溉水溫的要求

3、節水增溫技術和節水效益

3.1節水增溫灌溉模式：控制灌溉

井水灌溉存在著水溫低的問題。水質不如江水河水。因此，如何提高水溫也是井灌水稻灌溉技術的核心內容。井水灌溉由于水溫偏低。同時也影響到行間氣溫及土壤溫度，影響水稻的正常發育，因此，常發生低溫冷害。為了獲得更高的產量，節約有限的水資源，采用淺濕相結合的灌溉技術是非常有必要的。水稻控制灌溉技術要點：(1)泡田期。泡田前整平耙細能減少泡田用水，一般可每畝減少30～50m。用水量一般在80～100m。結合水耙地封閉滅草。土壤含水下線為飽和含水量的85％。(2)返青期。花達水返青，插秧后7～10天灌第一次水20mm。結合灌水施肥。土壤含水量下限為飽和含水量的90％。(3)分蘗期。分蘗初期灌水上限為20～50mm水層，下限為飽和含水量的90％，遇雨是最大蓄水深度不應超過50mm；分蘗中期灌水上限為20mm水層，下限為飽和含水量的90％，遇雨時最大蓄雨深度不應超過50mm；分蘗末期要及時晾田，土壤含水量控制上限為飽和含水量，下限為土壤飽和含水量的80％。(4)拔節孕穗到抽穗開花期。采用灌一茬水露幾天田的辦法，當土壤含水量降到飽和含水量的90％時再灌水，灌水上限水層不超過20mm，逢雨不灌，蓄雨上限為50mm，過多排出。(5)乳熟期。土壤水分要求是田面干、土壤濕，蓄雨上限為20mm，下限為飽和含水量的80％。(6)黃熟期。田間土壤含水量上限為飽和含水量，下限為飽和含水量的70％。

3.2節水灌溉對水稻產量構成因素的影響

水稻通過發展節水灌溉模式，可以獲得較高的產量和效益。控制灌溉技術對水稻的根系生長、株型及群體結構形成，具有良好的促控作用，實現了水稻高產基礎上的再增產。根據試驗結果可知，控灌區實粒數較常規灌區每穗增加5.7個，提高8.9％，常規灌區結實率較控灌區略低，千粒重兩者差異不明顯。控灌區產量比常規灌區多376.5 kg／hm²，增產4.4％。

3.3節水灌溉的節水效益

采用節水灌溉技術后，節水效果明顯。控灌區全生育期灌水8次，灌水量2990 m³／hm²，常規灌區灌水次數8次，灌水量3500 m³／hm²。控灌區比常規灌區節水量510m³／hm²，節水14.6％。單位體積灌溉水生產的稻谷數量稱為灌溉水生產效率。計算公式為Ef＝Y／M,其中Ef為灌溉水生產效率(kg／m³)；Y為水稻單位面積產量(kg／hm²)；M為水稻全生育期單位面積的灌水量(m³／hm²)。它是衡量灌區農業生產水平、灌溉管理水平和灌溉技術水平的綜合指標，它把節水與增產統一起來。由試驗數據計算可得控灌區和常規灌區的灌溉水生產效率分別為3.0 kg／m³和2.4 kg／m²，控制灌溉比常規灌溉增產4％～5％。節水14.6％，控制灌溉水生產效率是常規灌區的1.25倍。可見，實行節水灌溉，可以有效的調控水稻的需水量，達到既節水又增產的效果。

4、結論

通過田間試驗，主要研究了曬水池增溫效果；節水灌溉對水稻產量構成因素的影響及節水效益。得到如下結論：

1、通過對曬水池的蓮花形設計，在面積為4900 m²的曬水池。經過6～7h的曬水，可增溫16℃。從而能更好的滿足水稻生長對水溫的要求。

2、控灌區實粒數較常規灌區每穗增加5.7個，提高8.9％，控灌區產量比常規灌區多376.5 kg／hm²，增產4.4％。由此可見，采用節水灌溉措施可使水稻增產。

3、控制灌溉比常規灌溉增產4％～5％。節水14.6％，控制灌溉水生產效率是常規灌區的1.25倍。

(作者單位：156511黑龍江省農墾建三江管理局前哨農場現代農業發展中心)