不同灌水技術對稻田氮素和鹽分運移的影響

馮有亭

摘要[目的] 研究不同灌水技術對稻田氮素和鹽分運移的影響。[方法]針對寧夏引黃灌區地面灌水方式落后、灌溉管理模式粗放以及灌水效率較低的問題，進行了不同灌水技術試驗研究。[結果]研究表明：灌水48 h后，常規灌和淺濕灌的含鹽量與灌水前相比均有所增加，控灌含鹽量與灌水前相比減?。怀Ｒ幑?、淺濕灌和控灌的速效氮均增加；控灌pH減小，常規灌和淺濕灌pH均增加。[結論]該研究為寧夏引黃灌區選擇不同灌水技術提供了科學依據。

關鍵詞水稻；灌水技術；寧夏引黃灌區

中圖分類號S275文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）29-083-04

水平畦田灌水技術是建立在激光控制平地技術基礎上的一種地面灌溉技術， 具有灌水技術要求低、田間水利用率高、攔蓄降雨、勞動生產率高等優點，特別適合地勢平坦、面積較大、機械化程度較高的地區，該技術適用于多種糧食作物灌溉。與傳統的地面灌溉技術相比，該技術合理的系統設計和田間管理可使水平畦田灌溉系統下的田間灌水效率達到90%以上，灌溉均勻度得以有效改善。目前，該技術在寧夏的應用尚處于起步階段。該文針對寧夏引黃灌區地面灌水方式落后、灌溉管理模式粗放以及灌水效率較低的問題，研究稻田在不同灌溉技術條件下含鹽量、pH和氮的變化。

1材料與方法

1.1試驗點概況

試驗點位于寧夏引黃灌區唐徠渠灌域， 38°30′N，106°07′E，海拔1 111.5 m。試驗田土壤屬砂壤土，土壤干容重為1.39 g/cm3，田間持水率為25.90%。土壤含鹽量為0.43 g/kg，全氮量為0.40 g/kg，全磷為0.54 g/kg，全鉀為21.10 g/kg，速效氮為67.00 mg/kg，速效磷為5.40 mg/kg，速效鉀為93.00 mg/kg，有機質為5.23 g/kg，pH為8.47。

1.2試驗材料供試水稻品種為寧粳16號。

1.3試驗設計與方法采用對比試驗方法，共設計3個灌水處理，處理①常規灌，處理②淺濕灌，處理③控灌。試驗點設有3個試驗測坑，并排設置，每個測坑規格為2 m×2 m×2 m，3個試驗處理分別對應1個測坑。試驗于2014年5～10月進行。5月17日插秧，6月1日、6月15日、7月12日進行追肥，全生育期打農藥2次，10月8日收獲，具體實施內容見表1。

1.4觀測項目及方法

1.4.1生育期及生育指標。記錄水稻生育期。在各處理內沿對角線選取5個樣段，在每個樣段內定期測定株高、分蘗數。在每個樣段周圍定期隨機抽取2穴水稻測定總干物質積累量。

1.4.2作物產量。在各處理內沿對角線選取5個樣方，將5個樣方的產量平均值經折算后作為作物產量。

1.4.3土壤含鹽量、氮素、pH。在水稻全生育期內，選取若干次需同時灌水的時機，在灌水前，灌水后4、 8、12、24、48 h在每個測坑按照梅花型選取5個點分別取田間土樣。土壤的含鹽量、氮素、pH委托寧夏農林科學院實驗中心測試。

2結果與分析

2.1水稻生育期及生育指標

2.1.1水稻生育期。水稻生育期的臨界日期如下：插秧5月17日，返青5月27日，分蘗6月5日，拔節6月27日，抽雄8月8日，乳熟9月2日，成熟9月26日，收割10月6日。全生育期共139 d，其中播種至返青期10 d，返青至拔節期30 d，拔節至抽穗期41 d，抽穗至乳熟期24 d，乳熟至成熟期24 d。

2.1.2不同時期水稻株高變化趨勢。從圖1可知，各處理水稻在其生育前期均具有一定的生長速度，插秧后約50 d可長到最后定型株高的70%～80%。8月8日以后，各處理的株高增長曲線都很平穩，此期間內增加的株高占最后定型的10%～15%。各處理之間株高存在差異，處理③植株最高，隨后依次是處理②和處理①。各處理株高變化大致經歷上升—穩定階段，即生育前、中期為上升階段，進入乳熟期后，株高變化處于穩定階段。

2.1.3不同時期水稻分蘗數。水稻整個生育期分蘗動態大致分為4個階段：分蘗前期的上升階段，分蘗盛期的高峰階段，分蘗末期至抽雄期的下降階段和抽穗期以后的穩定階段。如果生育前期營養器官發育不良，總莖蘗數不足，往往導致單位面積有效穗數不夠而達不到高產。故低產常常是和前期生長不旺、營養器官不夠發達相關。營養器官發育過度而得不到控制也會造成對光合作用不利的影響，同樣也不可能得到高產。分蘗數量和質量不但影響到有效穗數的多寡，而且對每穗粒數亦有重要作用。由圖2可知，3個處理間的分蘗數存在明顯差異：6月11日開始分蘗時，查得每3穴分蘗數從大到小依次為處理③>處理② >處理①。10 d后，各處理進入分蘗盛期，就分蘗速度而言，處理③最快，其次分別是處理②、處理①。分蘗盛期之后，分蘗數逐漸減小，直到8月9日趨于穩定。根據莖蘗動態變化和單位面積有效穗數的協調關系來看，分蘗勢強、分蘗速度快、分蘗數量多能為多穗數創造良好的物質基礎。

2.1.4不同時期水稻總干物質積累量。

各處理的水稻總干物質積累量隨著移栽后天數增加而逐漸增加，不同生長階段變化速度不同（圖3）。移栽后50 d內總干物質積累量主要決定于分蘗量，呈緩慢增加狀況。移栽50 d后總干物質積累隨水稻拔節、孕穗而加快，在穗粒形成期間，總干物質積累急劇增加，水稻生長后期總干物質積累趨緩。

2.2水稻產量

各處理水稻產量分別為處理①7 960.5 kg/hm2、處理②7 323.0 kg/hm2、處理③6 127.5 kg/hm2。可見處理①產量最高，處理③產量最低。

2.3不同處理土壤含鹽量

由圖4可知，在3種不同灌水技術條件下，控灌和淺濕灌含鹽量量較低，且變化趨勢比較平緩。常規灌在灌水后4 h增加主要是灌水后常規灌的地下水位迅速上升，對土壤鹽分有頂托作用，帶來較多鹽分，而控灌地下水位上升比較緩慢，所以灌水后土壤中許多不溶于水的鹽化物等由于土壤溶液濃度的降低相繼轉化為可溶性鹽粒子，提高了鹽濃度，但是含鹽量沒有超過灌水前的水平。此后，3個不同處理由于田面水層的壓力和持續下滲，含鹽量再次降低，各處理在8～24 h含鹽量基本保持穩定，并且有逐漸上升的趨勢，由于田面蒸發和植株蒸騰作用，田面水層逐漸減少直至消失，表層土壤含水量下降，地下水和鹽分等溶質向上運移，在48 h時3個處理都有所增加。

2.4不同處理土壤氮素含量

由圖5可以看出，灌水前，處理③速效氮比其他2個處理均高，3個處理灌水后速效氮都有所增加，控灌條件下良好的土壤通氣環境有利于氮的轉化吸收，同時根系生長旺盛，白根多且分布深，使其吸肥力高于常規灌和淺濕灌。3個不同處理灌水48 h和灌水前相比速效氮增加量依次為處理③（21.0 mg/L）>處理②（16.7 mg/L）>處理①（10.0 mg/L）。

2.5不同處理土壤pH

由圖6可以看出，3個處理在灌水后pH都有一定升高，然后隨之下降。處理②和處理③灌水4 h后pH都增加，處理① 灌水后4 h pH減小，和灌水前相比變化不大，處理①的pH在8 h達到最大8.46，處理②的pH最小8.27，在灌水8 h后各處理均下降，24 h后處理①和處理②均有升高，而處理③一直下降，達到最小8.08。就整個變化過程來說只有處理③的pH在48 h后與灌水開始前相比減小，而處理①和處理②灌水后較灌水前pH均增加。處

理③減小的原因主要是灌水后土壤中許多不溶于水的鹽化

物等由于土壤溶液濃度的降低相繼轉化為可溶性鹽粒子，導致

pH僅在短時間內增加。

2.6水稻需水量

采用試驗地所在的銀川氣象站提供的2007年氣象資料，按彭曼公式計算潛在騰發量。當地試驗站海拔1 111.5 m， 38°30′N。

1971～1972年聯合國糧農組織在總結已有計算方法基礎上，提出了作物需水量的指導方法，也就是作物系數法，其計算公式為：

ET=KC·ETO

式中 ET為實際作物需水量（mm）；ETO為參照物蒸發量（mm）；KC為作物系數，是實際作物需水量ET與參照物蒸發量ETO的比值。作物系數表示作物性狀對作物需水量的影響，它隨作物類別、作物生育階段、生產階段和主要的氣象條件而變，計算潛在需水量的程序為自編程序。

水稻補給量采用試坑測定，每隔一定時間用TDR測出試坑的土壤含水率，灌前灌后及降雨前后加測，由土壤含水率測出補給量。水稻補給量用試坑同一次測得土壤含水率減去試坑同一次測得土壤含水率與水稻根層深度所得，試坑每次灌水量按土壤入滲曲線進行合理分配。水稻作物系數曲線見圖7。水稻需水量見表2。

3結論

（1）不同灌水技術條件下土壤含鹽量試驗研究表明，灌水48 h后，常規灌和淺濕灌的全鹽量和灌水前相比均有所增加，控灌全鹽量和灌水前相比減小。

（2）不同灌水技術條件下土壤速效氮含量試驗研究表明，灌水48 h后，常規灌、淺濕灌和控灌的速效氮均增加。

（3）不同灌水技術條件下土壤pH試驗研究表明，灌水48 h后，控灌pH減小，常規灌和淺濕灌pH均增加。

（4）水稻全生育期實際需水量為758.3 mm，旬平均需水量為54.2 mm，7月下旬達到最大旬需水量為87.6 mm。

參考文獻

[1]

康紹忠.新的農業科技革命與21世紀我國節水農業的發展[J].干旱地區農業研究，1998，16（1）：11-17.

[2] 朱永達，朱冬麟，婁世忠.高產高效機械化節水農業技術體系初探[J].農業工程學報，1998，14（2）：1-6.

[3] 許迪，蔡林根，王少麗，等.農業持續發展的農田水管理研究[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[4] 史學斌，馬孝義，聶衛波，等.地面灌溉的研究現狀與發展趨勢[J].水資源與水工程報，2005，16（1）：34-40.

[5] 許迪，程先軍，李益農，等.田間節水灌溉新技術研究與應用[M].北京：中國農業出版社，2002.

[6] 李益農.改進地面灌溉方法，農業持續發展的農田水土管理研究[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[7] 楊繼富，李益農，李福祥，等.新疆規模化農業類型區改進地面灌溉技術的初步成果[J].節水灌溉，2001（4）：18-20.

[8] 趙竟成.論我國的農田溝、畦灌溉技術的完善與改進[M].北京：中國農業出版社，1998.

[9] USDA，Irrigation Guide，210-VI-NEH[M].Washington，1999：5-6.

[10] WALKER W R.Guidelines for designing and evaluating surface irrigation systems[M].Rome：FAO Irrigation and Drainage Paper，1992：110-114.

[11] DEDRICK A R，ERIE L J.Leverbasin irrigation[M]//HILLED D I.Advances in irrigation.New Yoke：Academic Press，1982：105-145.