不同灌溉制度對水稻需水量及產量的影響

吳珠明

摘要 本文通過淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌和不灌水4種灌溉制度對淠史杭灌溉試驗站中稻本田期需水量及產量進行分析研究。結果表明，在2016年度氣象條件下，通過相同的田間管理措施，淺濕間歇Ⅱ灌溉制度是淠史杭灌區最合理的灌溉制度。

關鍵詞 水稻；灌溉制度；需水量；騰發量；需水規律；產量

中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）09-0012-03

淠史杭灌溉試驗重點站位于六安市金安區城北鄉廿鋪村，地處東經116°33′，北緯31°51′，海拔39 m（廢黃河口基面）。隸屬安徽省淠史杭灌區管理總局，正科級建制，屬于國家級重點站。淠史杭灌溉試驗重點站于1987年利用外資配套興建，建成鋼筋混凝土24個有底測坑，2010年續建改造又增加12個有底測坑與4個測坑防雨棚，測坑面積為4.0 m2（2.5 m×1.6 m），回填土層厚度1 m。中稻的需水量、需水規律試驗研究，是淠史抗灌溉試驗重點站的常規試驗項目。根據淠史抗灌溉試驗重點站的試驗條件，淠史抗灌溉試驗重點站于2016年開展了水稻需水量試驗。以探求淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌和不灌水4種灌溉制度條件下的中稻需水量、需水規律及產量要素關系，同時分析本年度的4種灌溉制度的灌溉水利用效率及與產量之間的關系等[1-3]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

土壤耕作層屬重壤土，底土多為黏土，土壤容重（0～100 cm平均）為1.40 g/cm3，田間持水量31.35%，地下水埋深7 m，土壤有機質含量1.96%，pH值為7.5，全氮含量0.124%，全磷含量0.028%，全鉀含量1.32%。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，分別為淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌和不灌水4種灌溉制度，每種灌溉制度設置3個重復，共計12個測坑。測坑面積為4.0 m2（2.5 m×1.6 m），土層深度為1 m。

1.3 試驗實施

本年度試驗在有底測坑中進行，中稻4月7日浸種，4月14日秧芽下田。秧田移栽期5月25日，5月26日正式觀測，9月15日收割，本田生育期為113 d，正式觀測天數為96 d。供試水稻品種為岡優渝九。田間管理措施為5月25日每個測坑施紅四方復合肥（15-10-15）0.25 kg，折合施用量630 kg/hm2。7月10日每個測坑施尿素50 g作拔節肥，折合施用量124.5 kg/hm2。

1.4 中稻4種灌溉制度水層及間歇天數設計

本年度中稻需水量試驗所用的灌溉制度為淺濕間歇、群習灌和不灌水，其中淺濕間歇灌溉制度根據設計水層和間歇天數的不同，又分為淺濕間歇Ⅰ和淺濕間歇Ⅱ 2種灌溉制度，詳細情況見表1。可以看出，本年度淺濕間歇Ⅰ和淺濕間歇Ⅱ相比在各個生育期設計水層一致，間歇天數淺濕間歇Ⅰ比淺濕間歇Ⅱ在各個生育階段均少4 d；群習灌是按照設計保持水層；不灌水處理，只在移栽時灌水1次，以后整個生長期間不灌水，水稻需水依靠天然降雨來維持生長，當降雨量超出蓄雨標準時進行排水。

1.5 調查內容與方法

由于試驗是在有底測坑中進行，因此只進行中稻騰發量觀測，滲漏量根據試驗站歷年資料統計分析按1.8 mm/d引入，由此來計算本田期中稻耗水量[4-6]。

2 結果與分析

2.1 氣象條件分析

2.1.1 水稻各生育期日均氣溫與往年日均氣溫對比分析。從表2可以看出，2016年度水稻本田期日均氣溫為26.3 ℃，較多年中稻本田期日均氣溫26.2 ℃高0.1 ℃。從各生育階段看，返青期低2.9 ℃；分蘗前期低0.7 ℃；分蘗后期低2.1 ℃；拔節孕穗期高0.6 ℃，抽穗開花期高1.5 ℃，乳熟期高2.4 ℃，黃熟期高0.6 ℃。返青期、分蘗期平均氣溫較多年平均氣溫低，而本年度的拔孕期、抽開期、乳熟期、黃熟期的日均氣溫略高于多年平均日均氣溫。這樣的氣象條件，前期不利于中稻的分蘗與生長，后期乳熟期的高溫氣候也不利于穗粒乳漿硬化，導致干癟較多，影響產量。

2.1.2 水稻各生育期日照時數與多年平均日照時數對比分析。從表3可以看出，2016年度中稻本田期平均日照時數較多年本田期平均日照時數多3.4 h。從各生育階段看，返青期多3.0 h；分蘗前期多5.4 h；分蘗后期少3.5 h；拔節孕穗期多0.8 h；抽穗開花期多5.2 h；乳熟期多6.1 h；黃熟期多5.8 h，本年度各個生育階段的日均日照時數遠遠高于多年平均日均日照時數，特別是返青期、分蘗前期、抽穗開花期、乳熟期、黃熟期日均日照時數分別達到9.0、10.5、11.0、11.1、10.7 h，只有分蘗后期日均日照時數低于多年平均，為1.6 h，這是由于在分蘗后期連續陰雨天造成的。

2.2 不同灌溉制度水稻需水規律分析

淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度的有效雨利用量、降雨利用率、灌水量、排水量、騰發量均為每種灌溉制度3次重復的平均值。

2.2.1 本田期有效雨量及降雨利用率分析。本年度中稻本田期降水量總量為571.2 mm。淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度中有效雨量最大的是不灌水，為335.7 mm，其次是淺濕間歇Ⅱ，為255.2 mm，淺濕間歇Ⅱ的有效雨量比淺濕間歇Ⅰ多50.5 mm。群習灌的有效雨量最低，為200.3 mm（圖1）。

從圖2可以看出，淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度降雨利用率最高的是不灌水，為58.8%，其次是淺濕間歇Ⅱ，為44.7%，淺濕間歇Ⅰ的降雨利用率是35.8%，降雨利用率最低的是群習灌，為35.1%。

2.2.2 不同灌溉制度本田期灌水量分析。從圖3可以看出，淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度中群習灌在本田期灌水量最多，為302.2 mm，淺濕間歇Ⅰ在本田期的灌水量為279.5 mm，淺濕間歇Ⅱ在本田期的灌水量為208.4 mm，不灌水在本田期的灌水量最少，為25.7 mm。

2.2.3 中稻4種灌溉制度本田期排水量分析。從圖4可以看出，淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度中群習灌在本田期排水量最多，為370.9 mm，淺濕間歇Ⅰ在本田期排水量次之，為366.5 mm，淺濕間歇Ⅱ在本田期的排水量為316.0 mm，不灌水在本田期的排水量最少，為235.5 mm。

2.2.4 不同灌溉制度需水量及需水規律分析。從表5可以看出，淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水不同灌溉制度所對應不同生育階段的總騰發量和日均騰發量不同。不同灌溉制度的水稻需水日均最小是在返青期，這是因為在該期，秧苗剛進入成活，幼苗很小，植株需水量小造成的。不同灌溉制度下，分蘗后期的日均需水強度小于分蘗前期，是因為在分蘗后期連續陰雨天、氣溫低造成的，按正常的水稻需水規律，應該是分蘗后期大于分蘗前期。不同的灌溉制度下，日均需水強度最大發生在拔孕期與抽開期，這是因為該生育階段水稻植株已壯大，生物體量大，氣溫高，光合作用大，葉面騰發量大。不同的灌溉制度下，2016年的乳熟期日均需水量較大，是因為2016年特定的氣候造成的，2016年在乳熟期，連續高溫干旱，持續無雨，伏旱嚴重，造成日均騰發量大大高于往年，特別是群習灌，由于水面存水較多，持續時間較長，株間蒸發也大，造成群習灌的處理日均需水大于其他處理的情況。在黃熟期，由于植株近停止生長，日均需水量是正常的。從中稻各生育階段日均騰發量變化規律來看，返青期日均騰發量最低，經過分蘗前期、分蘗后期、拔節孕穗期和抽穗開花期后，在乳熟期騰發量達到高峰，然后在黃熟期下降。2016年日均騰發量最大的生育階段是乳熟期，主要是受2016年的氣象因素影響，抽穗開花期降雨天數較多，雖然生物量大，但日照時數相對較少；降雨量主要集中在乳熟期之前，進入乳熟期后沒有降雨；在乳熟期，日照時數最多，日均風速、氣溫也相對較高，所以日均騰發量最大的生育階段在乳熟期是合理的。

從圖5可以看出，本田期淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度騰發量分別為518.2、497.6、536.4、395.4 mm，其中群習灌騰發量最大，淺濕間歇Ⅰ和淺濕間歇Ⅱ騰發量比較接近，不灌水騰發量最小，本結論和往年研究結論一致。本田期4種灌溉制度日均騰發量分別為4.6、4.4、4.8、3.5 mm，其中群習灌日均騰發量最大，不灌水日均騰發量小，淺濕間歇Ⅰ較淺濕間歇Ⅱ日均騰發量多0.2 mm。出現上述情況的主要原因是群習灌各個生育階段設計水層是淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ2種灌溉制度的上限，且各個生育階段都保持有水層，而淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ水層設計都有間歇天數，故群習灌的騰發量最大。淺濕間歇Ⅰ的間歇天數較淺濕間歇Ⅱ的間歇天數要少，稻田水分較淺濕間歇Ⅱ充足，故淺濕間歇Ⅰ的騰發量會較淺濕間歇Ⅱ的騰發量大。而不灌水處理除在移栽時按設計水層灌水外，整個生育期沒有其他灌水，雖然2016年度降雨充足，但時間分布集中，要么連續降雨，要么連續干旱，降雨利用率不高。根據試驗設計，在水層達到設計要求時，降雨會被及時排出，所以部分降雨并未利用。因此，不灌水處理較其他3種處理的騰發量要低。

2.3 不同灌溉制度對水稻產量的影響

從表6可以看出，淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度小區產量分別為3.8、3.7、3.8、2.2 kg，折合產量分別為9 500、9 250、9 500、5 500 kg/hm2，即淺濕間歇Ⅰ和群習灌產量最高，均為9 500 kg/hm2，其次是淺濕間歇Ⅱ產量為9 250 kg/hm2，產量最低的是不灌水，為5 500 kg/hm2。騰發量淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌、不灌水4種灌溉制度分別為5 181.0、4 975.5、5 364.0、3 954.0 m3/hm2。干谷騰發量分別為0.55、0.54、0.56、0.72 m3/kg。從而得出2016年度淺濕間歇Ⅱ處理水分利用效率最高，淺濕間歇Ⅰ和群習灌次之，不灌水水分利用效率最低。

2.4 不同灌溉制度每1 kg干谷耗水量的單因素方差分析

從表7可以看出，從顯著性概率看p=0.175 84即p>0.05，說明各組的方差在α=0.05水平上差異不顯著性；從表8可以看出，從顯著性概率看p=0.027 89即p<0.05，說明各組的方差在α=0.05水平上具有顯著性差異。即在2016年度特定的氣象條件下，本站設置的淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌3種灌溉制度之間每1 kg干谷耗水差異不顯著。淺濕間歇Ⅰ、淺濕間歇Ⅱ、群習灌3種灌溉制度與不灌水灌溉制度的每1 kg干谷耗水量之間差異顯著。

3 結論

試驗結果表明，4種灌溉制度中群習灌騰發量最大，雖然產量和淺濕間歇Ⅰ相同，但是降雨利用率最低、每1 kg干谷騰發量較高、水分利用效率低于淺濕間歇Ⅰ和淺濕間歇Ⅱ。因此，在提倡節約水資源、提高水分利用效率的淠史杭灌區不宜選擇群習灌；2016年度水稻生長期降雨相對豐富，但水稻生長的整個階段降雨不均衡，降雨主要集中在分蘗前期、分蘗后期和拔節孕穗期。不灌水處理在后期的生長過程中受到水分脅迫嚴重，產量遠遠低于其他3種灌溉制度，且水分利用效率最低。因此，也不能選擇不灌水這種灌溉制度。淺濕間歇Ⅰ較淺濕間歇Ⅱ降雨利用率低，灌水量高，騰發量高，產量幾乎相等，且淺濕間歇Ⅱ的水分利用效率較淺濕間歇Ⅰ低。因此，在2016年度的氣象條件下，通過相同的田間管理措施，淺濕間歇Ⅱ是淠史杭灌區最合理的灌溉制度。

4 參考文獻

[1] 趙黎明，李明，鄭殿峰，等.灌溉方式對寒地水稻產量及籽粒灌漿的影響[J].中國農業科學，2015（22）：4493-4506.

[2] 張自常，李鴻偉，曹轉勤，等.施氮量和灌溉方式的交互作用對水稻產量和品質影響[J].作物學報，2013（1）：84-92.

[3] 劉宇鋒，梁燕菲，鄧少虹，等.灌溉方式和有機無機氮比例對水稻產量與水分利用的影響[J].植物營養與肥料學報，2012（3）：551-561.

[4] 傅志強，黃璜，朱華武，等.不同灌溉方式對水稻生長及產量的影響[J].作物研究，2011（4）：299-303.

[5] 程建平，曹湊貴，蔡明歷，等.不同灌溉方式對水稻產量和水分生產率的影響[J].農業工程學報，2006（12）：28-33.

[6] 徐芬芬，曾曉春，石慶華，等.不同灌溉方式對水稻生長與產量的影響[J].江西農業大學學報，2005（5）：653-658.