水稻分蘗期生理耗水量研究

沈 維，姚幫松，*，程 峰，阮三桂，高 堃，孫紫童，徐麗華，石蓉霞

(1.湖南農業大學工學院，湖南長沙 410128；2.湖南農業大學資源環境學院，湖南長沙 410128)

?

水稻分蘗期生理耗水量研究

沈 維1，姚幫松1，2*，程 峰1，阮三桂1，高 堃2，孫紫童2，徐麗華2，石蓉霞2

(1.湖南農業大學工學院，湖南長沙 410128；2.湖南農業大學資源環境學院，湖南長沙 410128)

[目的]研究水稻分蘗期生理耗水量，以期更加高效地節約灌溉水資源。[方法]采用室內盆栽方法，對水稻進行控水灌溉，根據每天每試驗盆重量變化分析水稻生理耗水量。[結果]水稻分蘗前期耗水量不斷增加，到分蘗后期逐漸降低，水稻分蘗前期平均每株每天耗水193.75 g，水稻分蘗后期平均每株每天耗水260.92 g。每盆栽2株水稻耗水量高于每盆栽1株水稻耗水量33.4%。[結論]在水稻分蘗末期應控制灌溉水量；水稻種植越密，分蘗期生理耗水量小，其分蘗數相應減少。

水稻；分蘗期；耗水量

水稻是一種耗水量很大的作物，其生長發育過程中根系長期浸泡在水中，吸收水分和養分，供給根、莖、葉的生長發育。稻田中的水很大一部分會蒸發和滲漏損失，能被禾苗利用的水約占稻田中水總量的1/5[1-3]。研究發現，土壤需水量為田間持水量的70%～80%時更有利于水稻生長，有學者提出了滴灌和噴灌等節水灌溉技術。噴灌和滴灌相對傳統的漫灌可以節約灌溉用水[4-10]。水稻的生長過程可分為苗期、分蘗期、拔節孕穗期、抽穗期、成熟期。根據已有報道，水稻生長過程中分蘗期是節水灌溉的一個關鍵時期，但該階段水稻需水量鮮有報道。筆者對水稻分蘗期的耗水量進行了探索，研究水稻發育階段中的耗水量規律，配合節水灌溉措施可以更加高效地節約灌溉水資源。

1　材料與方法

1.1試驗地點與材料試驗于2015年5月在湖南農業大學土肥資源高效利用國家工程實驗室中心實驗站進行，試驗土壤為第4紀紅土發育的紅黃泥。供試品種為隆平種業培育的雜交水稻品種。

1.2試驗設計與方法采用盆栽試驗方法，試驗盆底面直徑20 cm，上表面直徑30 cm，盆深30 cm。試驗分3個處理組，處理組A每盆栽種1株水稻，處理組B每盆栽種2株水稻，CK組為空白對照，不栽種水稻。將土壤取回后自然曬干，然后過5 mm篩網，每盆加土壤10 kg。移栽水稻前先用水浸泡24 h，使土壤達到飽和含水狀態。2015年6月10日開始浸種催芽，6月12日開始播種，將在育秧盆中生長10 d的水稻幼苗移栽到試驗盆中，水稻施肥及農業管理措施參照當地大田種植方式。每個處理組種植3盆，選擇長勢均勻的禾苗移栽，分別編號A1、A2、A3，B1、B2、B3，CK1、CK2、CK3。各處理組中土壤肥效相同，生長分蘗期8月8日，從水稻進入分蘗生長階段開始每天7：00和19：00記錄1次每盆的重量。當土壤中水分缺少時，往試驗盆中加水，并記錄加水量。

1.3測定方法試驗稱重：用精度為1 g的電子天平稱取盆栽水稻重量，用精度為0.01 g的電子天平稱取植株的干重與鮮重。氣象狀況：用精度為0.1 ℃電子溫度與濕度儀記錄。

2　結果與分析

2.1水稻分蘗期耗水量計算采用盆栽種植阻隔了水分的滲漏損失，試驗盆中水分減少主要是由蒸發、蒸騰及水稻內各種物質的合成需水3個因素構成。于7月8日下午測出各處理組的盆、土壤和水的總重量，結果為：CK1=12.240 kg、CK2=11.082 kg、CK3=12.074 kg，A1=11.434 kg、A2=14.206 kg、A3=13.367 kg，B1=12.491 kg、B2=13.201 kg、B3=13.419 kg。將處理A組與B組加水調成重量15.491 kg，CK組加水調成14.011 kg。7月8日加水后每天測出各組的重量變化情況，并記錄當天的最高溫度、最低溫度及空氣相對濕度情況。7月15日栽種水稻的試驗盆中水分消耗至土壤表層無可見水，而對照組仍有2 cm深持水層。對栽種水稻的盆中重新加水，記錄各盆重量，A1=14.378 kg、A2=13.684 kg、A3=14.125 kg，B1=15.550 kg、B2=14.709 kg、B3=14.924 kg。再用同樣方法測出各組重量變化情況，直至水稻分蘗結束。

水稻日耗水量計算：試驗設置空白對照，用于測定水分蒸發量，用試驗處理組每天水分減少量減去空白對照的水分蒸發量，即為水稻日耗水量。采用盆栽室內試驗，盆中水分蒸發量小，可將栽種水稻盆的蒸發量近似于對照處理試驗盆中的水分蒸發量，根據水量平衡原理推算出水稻耗水量。

Cw=Dj-Di

(I)

式中，Cw為每盆水分減少量，D為盆重量，j和i是測定日期變化值，j比i少1 d。該試驗Dj和Di分別選取每天19：00的稱量值。

H(A)=Cw(A)-Cw(CK)

(II)

H(B)=Cw(B)-Cw(CK)

(III)

式中,H(A)為A處理組每天耗水量，H(B)為B處理組每天耗水量，Cw(A)為A處理組每天水分蒸發量，Cw(B)為B處理組每天水分蒸發量，Cw(CK)為CK處理組每天水分蒸發量。

水稻生長需要消耗水分，同時還要進行光合作用合成有機物，但水稻光合作用的生物合成量非常少，因而計算水稻耗水量時不考慮水稻每天光合作用的生物合成量，取每個處理組的3次重復平均值計算耗水量(圖1)。水稻分蘗期持續20 d左右，試驗中將7月17日前的分蘗稱為分蘗前期，7月17日之后的分蘗稱為分蘗后期。

圖1　水稻分蘗期日耗水量變化趨勢Fig.1　Variation trend of daily water consumption in rice tillering stage

從水稻每天耗水量的折線圖可以發現，分蘗前期耗水量不斷增加，分蘗后期耗水量逐漸下降。這是由于水稻分蘗期隨著分蘗數的不斷增加，需水量也不斷增加，到分蘗末期水稻耗水量下降，這時水稻的各部分器官已發育完成且株高也已成型，因此水稻分蘗末期應控制灌水量并適當排水，從而抑制水稻的無效分蘗。處理組A是每盆移栽1株水稻，處理組B是每盆移栽2株水稻，水稻生長分蘗期處理組A平均每天耗水186.65 g，處理組B平均每天耗水281.45 g。對整個分蘗期進行統計分析發現，在分蘗前期平均每株水稻耗水193.75 g，分蘗后期每天耗水260.92 g。每個盆的土壤表面積為0.07 m2，每盆栽2株水稻要比栽1株水稻耗水量低。水稻耗水與根上部分的生物量相關，試驗發現，每盆栽2株水稻的生物量要小于栽1株水稻的生物量。該生物量差異主要表現為分蘗數不同，每盆栽1株水稻與栽2株水稻對比，前者單株分蘗數平均值高于后者43.1%。分蘗末期將水稻拔出后切除根部，將根上部分烘干后稱重，處理組B單株干重低于處理組A23.4%。圖1中處理組A和處理組B分蘗期耗水量變化趨勢相同，因環境中的溫度變化使水稻耗水量日變化趨勢有一定的波動，但水稻分蘗期耗水量變化總趨勢是先升高后下降。

2.2水稻分蘗期耗水量相關因素分析用精確度0.1 ℃電子溫度計記錄每天的溫度變化情況，采用自動計溫方法每隔1 h記錄1次溫度，再統計出每天平均溫度。用濕度儀記錄水稻生長分蘗期每天的濕度范圍為78%～80%，濕度不對水分蒸發量產生影響。由圖2可知，試驗盆中水分蒸發量與溫度相關，溫度越高，水分蒸發量也越高，該試驗記錄水稻分蘗期天氣溫度變化較小，每天水分蒸發量比較均勻。

圖2　日平均溫度對盆中水分蒸發量的影響Fig.2　Effects of daily mean temperature on water evaporation in a basin

試驗過程中，水稻生長分蘗期的天氣溫度與濕度變化較小，對水稻日耗水量的變化影響不大。由圖3可知，H(B)平均耗水量要比H(A)耗水量高33.4%，H(B)的根上部分生物量要比H(A)多37.6%，表明水稻耗水量與根上部分的生物量是相關的。

圖3　各處理組水稻的耗水量比較Fig.3　Comparison of rice water consumptions in different treatments

3　結論與討論

該研究結果表明：①水稻分蘗期隨著分蘗數的不斷增加，水稻耗水量也相應增加。水稻分蘗末期耗水量減少，該階段水分過多會影響水稻的生長，在水稻分蘗末期應控制灌溉水量。水稻生理耗水量會隨空氣溫度與濕度有一定的波動變化，根據連續的試驗觀察，水稻分蘗期空氣中的濕度變

化較小，而溫度變化與水稻土壤持水層蒸發量相關。②水稻生理耗水量與根上部分的生物量相關，對比試驗盆中栽種1株水稻和2株水稻，發現2株水稻耗水量高于1株水稻耗水量33.4%，而2株水稻根上部分生物量高于1株水稻根上部分生物量37.6%。③環境介質相同條件下水稻耗水量受水稻每穴所占面積數影響，水稻種植越密，分蘗期生理耗水量小，其分蘗數相應減少。

分蘗期是水稻生長發育的關鍵時期，根據水稻這一時期的耗水量規律對其進行控水灌溉能更好促進分蘗，提高作物產量。

[1] 江云，馬友華，陳偉，等.作物水分利用率的影響因素及其提高途徑探討[J].中國農學通報，2007，23(9)：269-273.

[2] 俞建河，丁必然.水稻非充分灌溉條件下的耗水量與產量關系的研究[J].節水灌溉,2010(7)：41-44.

[3] 王衛光，孫風朝，彭世彰，等.水稻灌溉需水量對氣候變化響應的模擬[J].農業工程學報，2013，29(14)：90-98.

[4] 郭相平，蔣新會，袁靜.蓄水控灌模式下水稻耗水量及灌排定額初探[J].灌溉排水學報，2009，28(1)：65-67.

[5] 周廣生，徐才國，靳德明，等.分蘗期節水處理對水稻生物學特性的影響[J].中國農業科學，2005，38(9)：1767-1773.

[6] 邢文剛，孫露，俞雙恩，等.地下水位對水稻抽穗開花期生理指標的影響[J].人民黃河，2011，31(1)：85-87．

[7] ZHOU M，ZHOU S S，WANG J X.Research advance on influencing factors of crop water use efficiency [J].Agricultural science&technology，2014，15(11)：1967-1976.

[8] 趙娜娜，劉鈺，蔡甲冰.夏玉米作物系數計算與耗水量研究[J].水利學報，2010，41(8)：953-969.

[9] 馮誠，張友賢，方小宇，等.滴灌條件下番茄需水規律研究[J].安徽農業科學，2015，43(6)：49-50，52.

[10] 徐凱，陸垂裕，季海萍，等.作物蒸發騰發量計算研究綜述[J].人民黃河，2013，235(4)：61-65.

Physiological Water Consumption of Rice in Tillering Stage

SHEN Wei1, YAO Bang-song1,2*, CHENG Feng1et al

(1. College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128; 2. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128)

[Objective] To research the physiological water consumption of rice in tillering stage, and to save irrigation water resources more effectively. [Method] Indoor potted method was used for water control irrigation of rice. According to the weight changes of each test pot in each day, physiological water consumption of rice was analyzed. [Result] Water consumption in early tillering stage of rive increased gradually, and then reduced in late tillering stage. The average daily water consumption per day of rice was 193.75 g in early tillering stage, and that was 260.92 g in late tillering stage. The water consumption per plant of two plants per pot was 33.4% higher than that of one plant per pot. [Conclusion] Water irrigation should be controlled in late tillering stage of rice. Dense planting rice leads to small water physiological water consumption in tillering stage; and the tiller number reduced correspondingly.

Rice; Tillering stage; Water consumption

國家自然科學基金項目(31272248)；國際科技合作項目(2013DFG91190)。

沈維(1991- )，男，湖南湘潭人，碩士研究生，研究方向：節水灌溉新技術。*通訊作者，教授，博士，從事農業水資源綜合利用研究。

2016-05-09

S 511

A

0517-6611(2016)22-013-02