內蒙古通遼市水稻膜下滴灌灌溉制度試驗研究

陳 金 武

(內蒙古遼河工程局股份有限公司，內蒙古 赤峰 024000)

0 引 言

水稻在我國種植歷史可以追溯到幾千年，是東北地區常食用的作物。世界近半數的人口都以水稻為食，水稻是一種喜水性作物，灌溉用水量高達18 000 m3/hm2，高額的耗水量使得水資源嚴重短缺不足、高耗水作物面積銳減。水稻在北方丘陵山區面積銳減，作為水資源嚴重匱乏的丘陵山區城市----通遼市，人均水資源占有量1 752 m3，耕地灌溉占有水資源量5 670 m3/hm2，僅為全國平均水平的27%，遠低于全國水資源占有量，同時通遼市又是內蒙古自治區產糧超百億斤的大市之一，2016年通遼市糧食產量高達69.58 億kg。但目前通遼市農業灌溉大部分仍采取傳統的灌溉方式，灌溉定額相對較高，水資源浪費的現象嚴重，因此農業節水具有較大的潛力。當地水資源不足的瓶頸嚴重制約著社會經濟的發展，農業灌溉用水為用水大戶，用水量達到2/3以上，灌溉水有效利用系數介于0.4～0.6之間，提高灌溉水有效利用系數將大大減少水資源的損耗。節約保護水資源，強化水資源稀缺意識已到了刻不容緩的地步[1]。全國各地針對各地資源型缺水、工程缺水等不同缺水特點，進行了有針對性的分析。近幾年，部分學者對水稻膜下滴灌開始進行研究，針對其喜水性，研究各階段的灌溉定額，取得了一些成果。目前，陳林、程蓮等[2]通過對比的方式對膜下滴灌方式與常規淹灌方式的水稻產量和經濟效益進行分析,試驗證明,水稻膜下滴灌方式不僅產量提高,還節約經濟成本。王志軍、謝宗銘、田又升等學者[3]以2個品種為試材,比較了在膜下滴灌和淹灌兩種栽培模式下乳熟期葉片的光合色素含量等參數的差異,對兩種栽培模式下的水分利用效率和產量構成因素進行了分析和確定。何海兵、楊茹、武立權等學者[4]通過多次試驗研究表明, 增加灌溉強度有利于膜下滴灌水稻生長發育。

通遼市位于內蒙古自治區東部，為自治區省域副中心城市，屬于典型的丘陵山區[5]。采用通遼市試驗數據，能夠很好地代表內蒙古東部地區丘陵山區的特點，同時發展高效節水農業，有利于打開丘陵山丘區種植缺水的壁壘，打破缺水瓶頸。

1 試驗內容與方法[6-8]

1.1 研究區概況

試驗區選取在具有典型地形代表的通遼市奈曼旗的六號農場。

通遼市奈曼旗的六號農場屬半丘陵地區，所在地屬北溫帶大陸性季風干旱氣候，冬季漫長而寒冷，夏季短而溫熱、干旱少雨。年平均氣溫介于6.0～6.5 ℃。平均降水量為366 mm。無霜期平均150 d左右。年平均風速3.0～4.1 m/s。，項目區大風主要集中在春冬兩季，春季占全年大風日數的60%以上，年平均風速為3 m/s，灌溉生育期平均風速為2 m/s。最大凍土深為1.8 m。

項目區多年平均降雨量為344.7 mm，多年70%以上的降雨集中在6-8月份。多年平均蒸發量為1 939.9 mm，整個生育期日照時數在1 490～1 640 h之間，氣溫≥10 ℃年積溫為3 000 ℃，項目區光照充足，為作物生長提供了豐富的熱量和光照條件，適宜作物生長。。試驗選取時間為2016年，該年份代表性屬于一般干旱年。

1.2 試驗方法[4]

本次試驗選取6 667 m2為試驗面積，選取通遼市常種的龍埂39水稻品種為研究對象，水稻植株采用大壟雙行種植，毛管沿著作物種植走向單行平順布置，大壟設計寬70 cm，小壟設計寬40 cm，滴灌帶間距保持在110 cm。為了保持土壤含水率，提高地面積溫，延長水稻生育期，試驗采用覆膜種植方式。覆膜選0.02 mm厚地膜，膜寬設計為1.5 m，通過使水稻橫向加寬而縱向加密，最大限度地改善田間通風透光條件，通過邊行效應提高水稻光合作用，增加水稻產量。 本次試驗選取3種灌溉定額進行試驗，分別為：3 000、4 500、7 500 m3/hm2進行灌溉。如圖1所示。

圖1 試驗區水稻種植模式

2 不同灌水量下數據分析

試驗數據成果主要從土壤墑情變化(含水率)、灌溉定額、水分生產率、作物產量等方面進行分析。

2.1 土壤基本特性分析

選取水稻生育期內的試驗田塊，通過測坑對作物生長根系范圍內的土壤進行采集，經環刀法測定0～1 m土壤容重達1.6 g/cm3，說明該土屬于緊密的砂土，該土質結構性較差，但粗孔隙較多，通透性較好，但保水能力略微不足，水稻可以正常生長發育。

經過測定土壤容重在1.6 g/cm3，經分析土壤孔隙度達到44%。如表1、表2。

表1 試驗地塊土壤物理特性

表2 試驗地土壤容重及孔隙度

綜合計算得出不同頻率降雨系列表如表3。

根據通遼市灌溉試驗站氣象站資料，2016年水稻生育期有效降雨量詳見表4。

從降雨月份來說，6-8月有效降雨較大，占全年的75%以上，對作物分蘗—拔節—抽穗—乳熟期3個區間段的生長起著關鍵作用。

表3 不同頻率降雨系列表

注：2016年通遼市灌溉試驗站氣象資料顯示年降雨量為285.2 mm，該地區屬一般干旱年份。

表4 不同月份有效降雨量表

關鍵作用。

2.2 灌溉定額的分析

土壤水分是保證作物生長的重要參數，水分可保持土壤墑情的正常發展，是土壤涵養、作物生長的關鍵因素。本次試驗在土壤肥力、作物光照等因素基本保持一致情況下，僅對灌溉定額作為變量進行分析。

水稻從播種期開始，歷經出苗、分蘗、拔節、抽穗、揚花、乳熟、蠟熟，至完熟期結束，共9個階段，生育期總計時長為133 d。其中7、8月份耗水量達到頂峰。

圖2 水稻不同生育階段耗水量曲線

從圖2可以看出，不同處理土壤含水率的變化趨勢基本一致，但不同處理土壤平均含水率不同，灌溉定額為7 500 m3/hm2土壤平均含水率最高，作物耗水量最大；灌溉定額為4 500 m3/hm2土壤平均含水率及作物耗水量適中，灌溉定額為3 000 m3/hm2土壤平均含水率和作物耗水量最低。由于水稻在不同生育時期對水分的需求有所不同，整個生育時期耗水量強度也不盡相同。從水稻不同處理耗水量關系曲線可以看出，不同灌水量處理的水稻生育期耗水量變化規律趨于一致，即在發芽出苗期和幼苗期需水量較少，拔節以后逐漸增加，分蘗期仍需較多的水分，抽穗—楊花期需水量達到最高峰，以后才顯著減少。拔節孕穗期植株迅速生長，此時由于氣溫高，葉面蒸騰會隨之加強，要有充足的水分供應。水稻抽穗開花期日耗水量最大，是需水臨界期的重要階段。適宜的水分條件，能延長和增強綠葉的光合作用，促進作物灌漿飽滿。反之，如土壤水分不足，會使葉片過早衰老枯黃，產量降低。

作物水分生產率是指作物消耗單位水量后的產量，其結果為作物產量與作物凈耗水量的比值。與常規淹灌相比，水稻膜下滴灌的水分生產率在灌水量為7 500 m3/hm2提高近一倍，在其他灌水量也有提升。

通過表5、表6計算可知，在2016年度水稻在膜下滴灌灌水條件下，不同處理其作物產量和水分生產率及灌溉水利用率不同，在灌溉定額為7 500 m3/hm2的灌水量條件下，作物產量和水分生產效率及灌溉水利用率最高，因此，在2016年(一般干旱年，75%)膜下滴灌條件下，水稻最佳灌水量為7 500 m3/hm2，此時可得出最佳灌溉水利用率，水分生產率可達0.68。

表5 不同定額下水分生產率

表6 不同定額下灌溉水利用率

根據試驗和率定，確定水稻膜下滴灌灌溉定額為7 500 m3/hm2。經過對水稻灌溉制度的分析，合理制定平水年各個生育期各用水量如表7所示。

表7 滴灌水稻不同生育期灌水定額

通過對水稻不同生育期的水分核定，核定內蒙古自治區丘陵山區溫暖半干旱農業區的一般年灌溉定額為7 500 m3/hm2，在干旱年份，加大計劃濕潤層深度，增加灌溉定額4 500 m3/hm2，即可保證水稻的生長發育。

2.3 產量分析

水稻株高是糧食作物生長發育的一個重要指標，直接影響作物的產量及抗旱等多方面因素，通過對多個試驗田塊的株高對比分析，觀察當株高達到80 cm以上，即可保證作物的產量不受過大影響。通過對9塊試驗區域的平均株高進行對比，從圖2可以看出，水稻完熟期長勢良好，株高平均在80 cm，滿足試驗要求，驗證了灌溉定額下保證了作物的產量。見圖3。

圖3 水稻不同生育階段株高

水稻膜下滴灌技術按灌溉定額7 500 m3/hm2計算比常規淹灌每公頃節水12 000 m3,節水幅度為64.54%，理論產量與實際產量表現基本一致。水產比比常規淹灌高出 50.7%，作物結實率比常規淹灌高 6.61%，有效穗數比常規淹灌少 12.16%。

水稻采用膜下滴灌技術的種植方式，在灌溉方面，根據水稻不同生育期需水規律，進行適量的局部灌溉，使水稻根系主要活動區域的土壤保持在最佳的含水量卻不形成水層；在施肥方面，根據水稻不同生育期需肥規律，采用易溶于水的肥料種類，對 N 、P 、K 及微量元素用量進行合理配比采用肥隨水施的施肥方式施入土壤，供給水稻吸收利用，特別是在水稻生長進入開花結實期，水肥應及時供應確保提高水稻結實率和每穗粒數。

綜上所述，采用水稻膜下滴灌種植，相對常規淹灌可以節約大量農業用水，特別是干旱、半干旱地區，把灌溉用水節約下來通過水權轉換變為工業用水，可大幅度增加農民收入，產生巨大的經濟效益；同時，水稻采用膜下滴灌技術覆膜后 ，可以很好的抑制雜草生長，除草劑用量明顯減少，避免了因大量施用除草劑帶來的水污染與環境；總之，發展水稻膜下滴灌高效節水技術具有一定的經濟效益和生態效益。

表8 不同種植方式下水稻產量及產量構成要素表

3 結 語

通過在試驗區對6 667 m2試驗地進行科學試驗數據分析，得出以下結論。

(1)水稻屬喜水性作物，缺水不利于其生長發育，適當增加灌水定額有利于水稻的生長，對于平水年，灌溉定額控制在7 500 m3/hm2，在干旱年份，加大計劃濕潤層深度，增加灌溉定額4 500 m3/hm2，即可保證水稻的生長發育。

(2)水稻膜下滴灌相對于常規的淹灌，水產比大幅度提高，僅節水水權轉換就極大地增加了農民的收入，同時也保證了糧食產量。

通過試驗數據分析可以得出：水稻膜下滴灌適合在水量(降水及灌溉充分)相對富裕的溫帶大陸性季風干旱丘陵山區示范與推廣，既減少了用水量，又保證了產量，突破了干旱區丘陵山區缺水的瓶頸。

參考文獻：

[1] 李國佳，牟獻友，李金山，等. U形渠道直壁式量水槽水力特性的研究[J].中國農村水利水電出版社, 2010,(5):124-127.

[2] 陳 林，程 蓮，李 麗，等. 水稻膜下滴灌技術的增產效果與經濟效益分析[J] 中國稻米，2013,19(1):41-43.

[3] 王志軍，謝宗銘，田又升，等. 膜下滴灌和淹灌兩種栽培模式下水稻光合生理特性的研究[J] 中國水稻科學，2015,29(2):150-158.

[4] 何海兵，楊 茹， 武立權，等. 膜下滴灌水稻優化毛管配置模式及適宜灌溉強度的研究[J]中國水稻科學，2016,30(1):75-84.

[5] 李國佳.赤峰市丘陵山區玉米膜下滴灌增產增效效果分析[J]. 節水灌溉，2014(10)：15-17,21.

[6] 李國佳.網絡監測平臺下紫花苜蓿土壤水鹽變化研究[J]. 人民黃河，2017(3)：136-140.