沈陽市水稻淺濕曬灌溉模式淺析

馮 碩

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

目前，國內各地區形成了各具特色的水稻節水灌溉技術，其中具有代表性的是水稻淺濕曬灌溉。由于試驗區氣候條件、土壤及地形條件的不同，水稻在淺濕曬灌溉模式下的作物需水量、土壤水分狀況及灌水指標仍無確定性的結論。研究大多結合所在試驗區定性分析根層土壤水分與地下水埋深的關系，或針對所在試驗區定量分析的不同灌溉方式水稻需水量和需水系數的影響，或對節水灌溉條件下作物系數和土壤水分修正系數進行試驗研究，而沒有確定性分析淺濕曬灌溉模式下水稻灌溉制度。本文對沈陽市試驗區淺濕曬灌溉條件下水稻作物需水量及灌溉制度進行系統分析，確定水稻淺濕曬灌溉灌水指標。

淺濕曬灌溉的技術要點主要是在各生育階段對水稻水層深度進行定量控制。主要分為：插秧至返青淺水灌溉，插秧時要求水層10～20mm，返青期田間水層保持在40mm以內，低于5mm應及時灌水；分蘗前期濕潤管理，做到3～5d灌一次水，水層10mm以下，經常保持田間土壤水分飽和狀態；分蘗后期進行曬田5～10d；拔節孕穗期及時回水灌溉，田間應保持10～20mm的淺水層；抽穗開花期保持淺水灌溉，水層深度保持在5～15mm；乳熟期濕潤灌溉，一般3～5d灌一次10mm的水層；黃熟期濕潤落干，遇雨及時排除田面積水。

1 試驗區概況

試驗在遼寧省水利灌溉中心試驗站進行，位于遼寧省沈陽市黃家鄉，屬于半濕潤半干旱季風型大陸性氣候，年平均氣溫6.2～9.7℃，平均降水量600～800mm，平均蒸發量1600～1800mm，無霜期183d。土壤為褐土，土質為黏壤土，容重1.45g/cm3，土壤孔隙率為46.43%，土壤肥力偏下，速效鉀81.04mg/kg，速效磷18.27mg/kg，土壤堿解氮75.02mg/kg，全氮1.07g/kg，有機質1.19%，土壤pH 7.5。

2 水稻淺濕曬灌溉制度

2.1 生育階段

根據聯合國糧農組織(FAO)建議和試驗區氣候及土壤條件，水稻生育階段見表1。

表1 生育階段及起止時間

2.2 參照作物需水量

參照作物需水量是各種氣象條件影響作物需水量的綜合指標。氣象參數由設在試驗區蒸滲器北側的自動氣象觀測設備來觀測，可測氣溫、濕度、降水量、日照時數、風速、風向、氣壓及水面蒸發量等，1956—2012年試驗區水稻生育期參照作物需水量過程如圖1所示。從圖1可以看出，峰值集中在1958—1965及1997—2000年，峰值過后均呈現驟減趨勢，近年來參照作物需水量均在400～500mm區間。

圖1 試驗區逐年參照作物需水量過程

2.3 作物需水量

作物需水量ET0采用FAO- 56推薦的Penman-Monteith公式計算。作物系數Kc是計算作物需水量的重要參數，它不僅隨作物而變化，更主要的是隨作物生育階段而異。作物系數在生育期內隨時間的變化具有很好的趨勢性。根據試驗區對分析作物系數所需參數的實際觀測并進行修正，確定不同生育階段作物系數Kc分別為：0.84，0.95，1.07，1.18，1.35，1.45，1.17，0.97。水稻逐年生育期需水量過程見表2。由表2可知，水稻生育期內需水量基本呈先升后降趨勢，需水量隨根莖發展伸長、葉面積增大，在拔節孕穗期達到峰值，之后隨葉片衰敗、作物成熟而迅速減小。

表2 水稻生育期內需水量過程 單位：mm

2.4 水量平衡原理制定水稻灌溉制度

用水量平衡法確定水稻灌溉制度，生育期內灌水次數、灌水時間和灌水定額根據水稻豐產、節水灌溉方式，通過逐時段水量平衡演算擬定，水稻生育期某一階段內灌水次數、灌水時間及灌水定額，可通過逐時段(日或候)的水量平衡演算擬定，公式如下：

h2=h1+P-ET-F-C

(1)

式中，h1—時段初田面水層深度，mm，不大于允許水深上限；P—時段內降水量，mm；F—時段內稻田適宜滲漏量，mm；C—時段內稻田排水量，mm。

采用水量平衡法逐時段向后演算，擬定出逐年各生育階段內灌水次數、灌水時間及灌水定額，從而得出全生育期的灌溉定額。典型年泡田期灌溉制度見表3。根據試驗區淺濕曬灌溉試驗確定各生育階段水層深度控制情況見表4，生育期灌溉定額計算過程見表5。

表3 泡田期灌溉制度計算

表4 水田各生育階段水層深度 單位：mm

2.5 灌溉定額的確定

根據以上公式計算作物凈灌溉定額，并采用1956—2012年57a系列，逐日進行水田水量平衡計算，得出試驗區逐年凈灌溉定額過程如圖2所示，并得出不同頻率凈灌溉定額見表6。

采用水量平衡法確定歷年水稻的灌溉制度，根據灌溉定額的頻率分析選出2～3個符合設計保證率的年份，以其中灌水分配過程最不利的一年為典型年，以該年的灌溉制度作為設計灌溉制度。依據灌溉定額頻率分析，提出75%保證率情況下試驗區的凈灌溉定額為6075m3/hm2。

表5 生育期灌溉制度計算

圖2 逐年生育期凈灌溉定額

表6 不同頻率凈灌溉定額

3 結論

本文在研究淺濕曬灌溉條件下水稻作物需水量、作物系數的基礎上，結合試驗區氣象、土壤及地形等條件，確立了水稻淺濕曬灌溉的灌溉定額，主要結論如下。

(1)利用試驗區57a的長系列日氣象資料，用Penman-Monteith公式計算參照作物需水量，得到試驗區水田生育期逐年參照作物需水量。

(2)根據試驗區對計算作物系數所需參數的實際觀測，并參考FAO推薦的標準作物系數確定了水稻的作物系數，計算水稻作物需水量，得到拔節孕穗期是作物需水量最大的時期。

(3)通過淺濕曬灌溉方式對水稻灌溉水層深度的控制，利用水量平衡法確定試驗區水稻的灌溉制度，選擇灌溉設計保證率P=75%的年份作為典型年，依據灌溉定額頻率分析，提出75%保證率情況下試驗區的凈灌溉定額為6075m3/hm2。

淺濕曬灌溉是一種促控結合、省水低耗、高產穩產的節水灌溉技術，不僅符合水稻的蓄水規律和要求，而且能使水、肥、氣、熱得到更合理的調整，對淺濕曬灌溉模式的研究是發展水稻節水栽培生產的必然要求，能夠為我省其他地區更好的推廣應用這項節水灌溉技術提供有力的技術職支撐。