蘇北平原沙土區不同水分管理方式對水稻產量及產量性狀的影響

鄭成鑫， 高宇航， 羅會永， 卜 楊， 湯樹海， 賴茂衛， 楊 浩

(1.河海大學水利水電學院，江蘇南京 210098；2.淮安市漣水縣水利局，江蘇淮安 223400；3.淮安市漣水縣水利科學研究站，江蘇淮安 223400)

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蘇北平原沙土區不同水分管理方式對水稻產量及產量性狀的影響

鄭成鑫1， 高宇航1， 羅會永2， 卜 楊2， 湯樹海3， 賴茂衛3， 楊 浩3

(1.河海大學水利水電學院，江蘇南京 210098；2.淮安市漣水縣水利局，江蘇淮安 223400；3.淮安市漣水縣水利科學研究站，江蘇淮安 223400)

摘要[目的]探討灌水下限低于淺濕調控灌溉時對水稻生長、產量及水分生產率的影響，以期為蘇北平原沙土區水稻節水灌溉提供參考。[方法]以圣豐2優水稻為試驗對象，采用田間測坑試驗結合室內分析的方法研究4種土壤水分管理方式對蘇北平原沙土區水稻產量及產量性狀的影響(4種水分管理方式：W1淺濕調控灌溉、W2水分下限降低5個百分點、W3水分下限降低10個百分點、W4水分下限降低15個百分點)。[結果]水分下限在一定范圍內降低，能夠抑制水稻株高的增加，提高水稻分蘗數，結實率、單株有效穗數和每穗實粒數也有所提高；與W1相比，W2、W3、W4的產量增減范圍在5.00%以內，水稻產量不受顯著影響；適當降低控水下限，在保證產量的同時并提高水分生產率。[結論]蘇北平原沙土區水稻灌溉還有很大的節水空間。

關鍵詞水稻；沙土區；水分管理；產量

黃河故道平原沙土區內土質大部分是粉細砂土，土壤沙性大、顆粒細、粘結力小[1]，提高水稻生產中的水分利用效率、采用適宜的節水灌溉方式，對于蘇北平原沙土區的水土保持以及農業的可持續發展均具有重大意義。近年來國內關于節水灌溉措施的研究較多[2-10]，但節水灌溉對水稻產量及水分生產率的影響結論尚不完全一致。彭世彰等[3-4]、莊德續等[5]研究認為適當的節水灌溉方式較傳統的淹水灌溉有較大幅度的增產，且稻米品質也得到一定的改善，有利于水稻優質高產穩產，也有研究則認為與常規灌溉相比，一些水稻品種在節水灌溉條件下產量有所降低[6]。保證水稻產量和品質并減少水稻灌溉用水、提高水分生產效率已成為農業科學研究的一個熱點。研究不同水分管理方式對水稻產量及水分生產率的影響，是實現節水高效灌溉的重要基礎[8-10]。目前蘇北平原沙土區水稻灌溉普遍采用淺濕調控灌溉模式，而關于該區域水稻節水灌溉、水稻灌溉灌水下限的研究相對匱乏。筆者以蘇北平原沙土區土壤不同水分管理方式下水稻種植試驗為基礎，探討灌水下限低于淺濕調控灌溉時對水稻生長、產量及水分生產率等的影響，以期為蘇北平原沙土區水稻節水灌溉提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況試驗在漣水縣水利科學研究站的試驗小區進行，位于江蘇省淮安市漣水縣朱碼鎮王二莊村。需水量試驗采用水量平衡法，主要利用該站12只有底測坑進行單因子對比組合試驗。測坑形狀為長方形，單個測坑面積為1/1 500 hm2(即長3.33 m，寬2.0 m)；坑口高出地面0.15 m，土層厚1.8 m，下面有0.2 m的過濾層；底部排水口與坑道工作室排水管道連接，底板基礎與測坑墻體均為鋼筋混凝土現場澆筑，坑口外側高出地面部分均用瓷磚貼面；回填土時表土、底土按次序分層填入，與外界土壤自然狀態保持一致。該試驗區多年平均降雨量950.2 mm，多年平均蒸發量1 056.8 mm，多年平均氣溫14.1 ℃，土質為砂壤土，0～30 cm土層干容重為1.36 g/cm3，田間持水量為28.8%。

1.2試驗材料供試水稻品種為當地普遍種植的圣豐2優651水稻，于2015年6月28日移栽，11月13日收獲，全生長期139 d。

1.3試驗設計試驗按照土壤水分設計4個水平，4個水平分別為淺濕調控灌溉模式(W1)、水分下限比淺濕調控灌溉降低5個百分點(W2)、水分下限比淺濕調控灌溉降低10個百分點(W3)、水分下限比淺濕調控灌溉降低15個百分點(W4)。每種方式重復3次，共12個試驗小區。淺濕調控灌溉土壤水分調控指標見表1，水稻灌溉試驗處理控水下限見表2。

1.4測定指標與方法

1.4.1灌溉相關指標及氣象資料。觀測項目包括地面灌水量、地面徑流量、地下滲流量、地下水補給量、土壤水分、降水量、水面蒸發量、氣溫和作物生態及產量等。土壤水分采用微型蒸滲儀監測，于每天8：00觀測水稻相應生長階段根系層內土壤含水率(20 cm深度)。根據讀數確定是否灌水、灌水至各生育期相應的水層上限。常規氣象指標采用漣水縣水利科學研究站自動監測氣象站的觀測資料，主要指標包括大氣溫度、大氣相對濕度、大氣壓強、降雨量、風速風向、太陽輻射和日照時數等。

表1　淺濕調控灌溉水稻各生育階段適宜土壤水分與水層深度控制指標

表2　不同水分管理方式水稻控水下限設計

注：水分脅迫下限為所占各時段飽和含水率的百分比。

Note：Lower limit of water stress was percentage of saturated water content in each period.

1.4.2考種。谷粒成熟時，每個小區取3穴，測定水稻各性狀:單株有效穗數、每穗實粒數、結實率、千粒重等。同時每個小區單獨收割，計算實際產量。

1.5數據分析數據處理及圖形繪制采用Microsoft Excel 2010；不同處理之間采用SPSS 22.0進行方差分析以及相關性分析，處理間差異顯著性水平(P<0.05)通過最小顯著差數法(Fisher’s LSD)檢驗。

2結果與分析

圖1　不同水分管理方式對水稻株高與分蘗數的影響Fig.1　Effects of different water management modes on rice plant height and tiller number

2.1不同水分管理方式對水稻株高與分蘗數的影響由圖1可知，4種水分管理方式下株高由大到小依次為W1、W4、W2、W3，W1與W2、W3的株高差異顯著(P<0.05)，W2、W3、W4株高差異顯著(P<0.05)，而W1與W4的株高差異不顯著(P>0.05)，說明水分下限的降低對水稻株高有顯著影響。4種水分管理方式下分蘗數由大到小依次為W4、W3、W1、W2，W1、W2的分蘗數與W3、W4的分蘗數差異顯著(P<0.05)，說明水分下限的降低對水稻分蘗數有顯著影響。該研究結果與部分研究者的研究結果基本一致[8-9]。株高和分蘗數的變化可能與不同水分處理造成的水分脅迫強度不同有關，水分含量對植株分蘗數量和株高生長均有顯著影響，可見適當控制水分，能夠抑制株高生長，提高水稻分蘗數量。2.2不同水分管理方式對水稻產量及其構成因素的影響由表3可知，不同水分管理方式下水稻產量由高到低依次為W4、W1、W2、W3，W4與W1相比，水稻產量提高了0.02%，差異不顯著，W2、W3比W1分別減少了3.07%和4.16%，產量變化均在5.00%以內。除W2千粒重顯著高于W1、W3和W4外，其他水分管理方式之間水稻千粒重差異不顯著。W1與W4，W2與W4，以及W3與W4之間的單株有效穗數差異顯著(P<0.05)。4種水分管理方式之間水稻的每穗實粒數差異顯著(P<0.05)，W4每穗實粒數最多。4種水分管理方式之間水稻的結實率差異顯著(P<0.05)，W2、W3、W4結實率逐漸提高，W2、W3結實率低于W1，而W4結實率高于W1。這表明蘇北平原沙土區水稻產量變化受單株有效穗數、每穗實粒數、結實率和千粒重綜合作用的影響。

對產量構成因素與產量進行相關分析，結果見表4。由表4可知，對產量貢獻最大的因素為結實率，其次為單株有效穗數，然后是每穗實粒數。千粒重與相關系數雖為負值，但其與產量相關系數很小，這與個別學者的研究結果不同[9]，這可能是取樣時的隨機誤差、操作不規范等造成的。除千粒重外，其他因素均與產量呈正相關。由此可知，平原沙土區在淺濕調控灌溉模式下適當降低控水下限，水稻可以通過增加結實率和單株有效穗數，并改變每穗實粒數來保證產量不受顯著影響，說明平原沙土區水稻灌溉具有一定的節水空間。

表3　不同水分管理方式對水稻產量性狀和水分生產率的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences(P<0.05).

表4　產量因子與產量相關系數

2.3不同水分管理方式對水稻水分生產率的影響由表3可知，4種水分管理方式下，水稻全生育期實際耗水量逐漸降低，且差異顯著(P<0.05)。與W1相比，W2、W3、W4水稻全生育期的實際耗水量分別減少5%、10%、15%。W2、W3較W1產量有小幅度降低，但其水分的節省幅度高于產量的下降幅度，所以其水分生產率均高于W1。W4與W1產量無顯著差異，但其水分生產率顯著高于W1。隨著W1、W2、W3、W4控水下限的降低，其水分生產率呈增長趨勢，且能保證W4與W1之間產量差異不顯著。說明平原沙土區水稻在淺濕調控灌溉基礎上，適當降低控水下限，保證產量并提高水分生產率，該地區還有很大的節水空間。關于保證產量與水分生產率配合最佳的最適宜控水下限值還有待于進一步研究。

3結論

該研究以黃河故道平原沙土區典型土壤種植的水稻為試驗對象，采用田間測坑試驗結合室內分析的方法進行單因子對比試驗，結果表明，水分下限在一定范圍內降低，能夠抑制水稻株高的增加，提高水稻的分蘗數，結實率、單株有效穗數和每穗實粒數也有所提高；與W1相比，W2、W3、W4的產量增減范圍均在5.00%以內，水稻產量不受顯著影響；適當降低控水下限，在保證產量的同時并提高水分生產率。這表明蘇北平原沙土區水稻灌溉還有很大的節水空間，最適宜控水下限值還有待于進一步研究。

參考文獻

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[3] 彭世彰.水稻節水灌溉技術[M].鄭州：黃河水利出版社，2012.

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Effects of Different Water Management Modes on Rice Yield and Traits in Sandy Soil Area of Northern Jiangsu Plain

ZHENG Cheng-xin1,GAO Yu-hang1,LUO Hui-yong2et al

(1.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu 210098; 2.Water Resources Bureau in Lianshui County of Huai’an City,Huai’an,Jiangsu 223400)

Abstract[Objective] The aim was to study the effects of irrigation lower limit below shallow wet control on rice growth,yield and water productivity,and provide reference for rice water-saving irrigation in sandy soil area.[Method] Taking Shengfeng 2 as test object,using field test pit experiment combined with laboratory analysis method,rice in sandy soil area of northern Jiangsu plain was studied by four soil water management modes(W1 shallow wet irrigation,W2 water lower limit reduced by 5%,W3 water lower limit reduced by 10%,W4 water lower limit reduced by 15%).[Result] The results showed that：lowering water within a certain range could inhibit the growth of plant height,improve rice tillers,seed rate,effective panicles per plant and grains per panicle also improved; compared with W1,the yield of W2,W3,W4 increase and decrease range was less than 5%,rice yield was not significantly affected; reducing water lower limit appropriately could ensure the production and increase water productivity.[Conclusion] There is a great water-saving space for rice irrigation in plain sandy soil area.

Key wordsRice; Sandy soil area; Water management; Yield

基金項目江蘇省水利科技項目(2015)；江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目(201510294002Y)。

作者簡介鄭成鑫(1994- )，男，山東日照人，本科生，專業：農業水利工程。

收稿日期2016-03-08

中圖分類號S 511

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)10-029-03