內蒙古扎賚特旗水稻節水灌溉試驗研究

張瑞喜，宋日權，程爭鳴，于 健，李寶峰

(1.內蒙古自治區水利科學研究院，呼和浩特 010020；2.內蒙古億峰源農水開發中心，呼和浩特 010020)

0 引 言

水稻是我國主要的三大糧食作物之一，種植面積 3 億hm2左右，約占我國耕地總面積的1/3，但是產量可達1.8 億t左右，約是我國糧食總產量的40%[1]。扎賚特旗處于內蒙古自治區東北部，屬于國家東北黑土保育區，是內蒙古自治區嶺南優質水稻種植區，其農業產業和農業經濟在我國東北糧食主產區具有典型的代表性，是自治區糧食生產示范縣和國家級新增千億斤糧食產能規劃主產區產糧大縣。2006-2014年接連九年被國家農業部評為“全國糧食生產先進縣”，糧食的穩定增產推動了當地農業經濟的快速發展。扎賚特旗是自治區優質水稻主產區和示范區，水稻栽種面積占全旗作物總種植面積的25%以上。水稻是耗水量最大的糧食作物之一，整個生育期的需水量為1 200 mm，對于年均降雨量僅為400 mm左右的全旗來說，意味著剩余需水量來自灌溉。采取控制灌溉技術可有效提升作物水分生產率，發展高效精確節水灌溉水稻具有重要意義。

已有研究結果表明采用控制灌溉技術，可控制水稻的無效分蘗，形成葉面積指數適宜水稻的株型，互不遮光，下層的植株葉片也可以進行有效的光合作用，這便增加了光合作用的葉面積，提高水稻光合作用效率[2-8]；控制灌溉技術稻田在水稻生育期部分時段內沒有水層，這便降低了水稻株間空氣濕度，便于水稻冠層中的空氣流動，降低了水稻稻瘟病及其他病害的發生概率[9]；稻田采取控制灌溉技術后干濕交替，這便改變了土壤的熱容量。采用控制灌溉稻田溫度會提高1～3 ℃，促進水稻有效分蘗，提高水稻產量[10]。

扎賚特旗水稻產量的穩定增長推動了當地及自治區的農業發展。但在水稻生產過程中因不能精準控制灌水時間和灌水量，水資源浪費嚴重，客觀上影響了農業生產的可持續性。本試驗依托扎賚特旗水稻節水灌溉示范區開展試驗，采用當地常規灌溉與節水控制灌溉相對比的研究方法，監測水稻生理生態指標，分析節水控制灌溉對水稻生長發育、產量的影響，所得結果對于寒地水稻發展節水控制灌溉技術具有一定的現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年5-10月在內蒙古自治區水利廳扎賚特旗水稻節水灌溉示范基地(46°45′N，123°37′E，海拔212～218 m)進行。屬寒溫帶大陸性氣候，冬季寒冷，夏季溫和多雨，春季干旱，試驗區多年平均降雨量415.2 mm，蒸發量1 400 mm左右，平均氣溫3.5 ℃，多年平均≥10 ℃有效積溫2 300～2 450 ℃，無霜期125 d左右。試驗區土壤為壤質草甸土，土壤肥沃，有機質含量6.57%，堿解氮125.4 mg/kg，速效磷,22.8 mg/kg，速效鉀92.1 mg/kg，pH值6.12。

1.2 試驗設計

(1)試驗處理。本試驗從5月20日插秧開始，至水稻收獲9月17日，共121 d。水稻泡田灌溉形式為地面淹灌。根據試驗區土壤特性和水稻需水規律，結合當地灌溉條件，本試驗設計3種灌水處理，2種節水控灌技術以淺水、淺濕為主，只是在拔節、孕穗、抽穗、開花時才采用較深的水層，具體試驗處理分別為：當地常規灌溉(對照)、淺曬淺濕(處理一)和淺曬濕干(處理二)。詳細的設計灌水定額、灌水時間見表1。

表1 水稻不同處理設計灌溉制度表

(2)小區田間布置。試驗共設置3種灌水模式(3種處理)，共計3個處理小區，試驗區面積30 m×40 m=1 200 m2，每個處理小區長分別為40 m，寬分別為10 m，小區面積400 m2。

每個小區之間埋設聚乙烯膜進行隔離，聚乙烯膜深0.5 m。試驗田在插秧前泡田3～5 d，泡田用水另計。秧苗移栽入大田后，水稻各生育期均按設計水層進行灌溉。對照采用當地常規灌溉。灌水日期根據設計的灌水時間進行灌溉，田間管理與農戶管理一致。

(3)田間管理。供試水稻品種采用當地農民使用的常規品種牡丹江29。施肥統一采用當地傳統施肥。肥料主要包括復合肥、硫酸銨和尿素，基肥采用復合肥，在插秧前旋耕時進行撒肥，施肥量為300 kg/hm2。整個生育期追肥3次，分別在返青期、分蘗期、花期追肥，分別追施硫酸氨60 kg/hm2，尿素120 kg/hm2，尿素90 kg/hm2。插秧后打藥除草，每公頃用10%農思它 2 250 mL 甩施，插秧后25%阿羅津1 350 mL噴施，全生育期防病 4 次。具體施肥量如表2所示。

1.3 測試指標及方法

(1)水稻生理指標。莖蘗動態：為了使各處理的基本株數一致，在每個處理隨機選擇2 m2的觀測點中再隨機選6穴，并且使這6穴總株數為18株，做好定點標志，進行定點觀測，觀測疾病記錄每穴的苗數，考察莖蘗變化、記錄有效分蘗數等。

表2 水稻不同試驗處理施肥量 kg/hm2

調查時間為分蘗開始至齊穗。株高：全生育期均進行監測，在抽穗前，水稻株高為土面至每穴最高葉尖的高度。抽穗后為土面至最高穗頂(不計芒)的高度。莖桿：在水稻成熟期，對其株高進行最終測量，同時隨機抽取3株水稻，測量水稻的節間距離，并用游標卡測量其最下一節秸稈的單壁厚度。

(2)水稻產量指標。在收割前，每個試驗小區選取2 m2三處，分別測定穗數、穗粒數、結實率和千粒重，測得平均產量后再折算成標準含水量的產量。

2 結果與分析

2.1 水稻生理指標影響

在水稻的整個生育期都對水稻株高進行監測，抽穗前為地面到每穴最高葉尖的高度，抽穗后為地面到最高穗頂(不計芒)的高度。根據監測數據繪出不同處理下水稻株高隨時間的變化過程線如圖1所示。由圖1可以看出，從返青期開始水稻株高隨著時間的增加而逐漸增大，在乳熟期達到最大值，之后隨著略有下降。處理一和處理二淺水灌溉區的株高在分蘗前與對照無差異。從拔節孕穗期開始，處理一和處理二采用淺水層間歇灌溉，由于土壤水分虧缺，處理一和處理二小區的水稻生長速度減小，水稻株高呈現低于對照處理的趨勢，而且在乳熟期差距達到最大。乳熟期末處理一和處理二灌溉區的水稻株高分別為 90.57、87.26 cm，較對照處理低 3.7、5.0 cm。由此可知，水稻生育后期對土壤水分實施不同程度的虧缺調控后，水稻株高會受到一定程度的抑制。

圖1 不同處理水稻株高變化過程線

分蘗期是水稻生長發育的關鍵期，促進有效分蘗，減少無效分蘗，提高莖孽成穗率，進而提高水稻產量。為了確保初始數據一致性，對各處理隨機選擇2 m2的觀測點中再隨機選6穴，并且保證6穴總株數為18株，做好定點標志進行觀測，水稻分蘗統計詳見表3。

表3 不同處理間水稻分蘗數的變化

由表3可知，在基本株數相同的情況下，節水控灌的2個處理分蘗數較常灌高，這說明不同的節水控灌處理對水稻的分蘗有影響，而其中處理二(淺曬濕干)分蘗數最大，處理一次之，對照的最小。在分蘗末期的最大分蘗數分別是對照38株、處理一42 株、處理二45 株，較對照分別增加了4株和7株。 不同處理的水稻單壁厚度、倒數第一節間距離、倒數第二節間距離和倒數第三節間距離見表4。從表4可以得出：節水控灌2個處理的水稻單壁厚度基本一致，都較對照厚，其中處理二水稻

表4 不同處理水稻單壁厚度和節間距離

單壁厚度最厚達0.61 mm，其次處理一0.59 mm ，對照是 0.51 mm，結果表明節水控灌對水稻單壁厚度有影響，采用節水控灌處理的水稻莖稈較對照更粗實。

2.2 水稻產量的影響

水稻收獲時，分別測定穗數、穗粒數、結實率和千粒重，測得平均產量后再折算成標準含水量的產量。由表5可知，單位面積穗數，處理二最大為608.5穗，處理一次之602.1穗，對照最小585.2穗；穗粒數也呈相同趨勢，處理二>處理一>對照；而結實率3個處理間基本沒有差異；千粒重同樣是處理二>處理一>對照；處理二增產幅度最大達 5.9%。

表5 不同處理水稻產量構成

2.3 水分生產率的影響

從表6中可以看出，對照(常灌)，灌水量最大，但產量卻相反則是最低的；節水控灌的2個處理灌水量有所降低，但產量卻較對照有所增加。從表6中可以看到灌溉水水分生產效率最高的是處理二為1.70 kg/m3，其次是處理一為1.59 kg/m3，對照的灌溉水水分生產效率最低為 1.44 kg/m3，結果表明采取節水控制灌溉技術可以提高灌溉水的生產效率。

表6 不同處理水稻灌溉水水分生產率

3 結 語

(1)節水控灌處理水稻株高較當地常規灌溉低，但分蘗數、水稻單壁厚度較對照高，控灌技術有利于增強水稻抗倒伏能力，提高水稻產量。

(2)節水控灌的2個處理水稻產量均比對照高，分別高出3.7%和5.9%，而且灌溉水水分生產效率也較對照高，實現水稻節水增產。