“薄、淺、濕、曬”與節水控灌兩種灌溉模式對水稻耗水量和產量的影響

羅維鋼，黃忠華，李春力，吳家法

（1.南寧市灌溉試驗站，南寧 530001；2.廣西大學農學院，南寧 530005）

0 引言

水稻屬于典型的水生性糧食作物，在種植過程中通常采用淹灌的方式來滿足植株生長對水分的需求，因而耗水量非常大。鑒于傳統方法耗水過多、容易造成水資源浪費的缺點，前人不斷研究、探討適宜水稻的節水灌溉技術，并依據水稻的需水特性總結出“薄、淺、濕、曬”的灌水模式[1～3]，具體為“淺水返青、薄水分蘗、分蘗后期曬田、拔節至抽穗期淺水促發、成熟期濕潤落干”的水分管理模式[4、5]，以最大限度地抑制棵間水分消耗，提高水分利用率。此外，前人也開發控水灌溉技術，根據水稻各生育期的需水差異，設定相應的水層上、下限進行控制灌溉[6、7]。經過大田實踐和推廣后發現，節水控灌能有效降低稻田耗水量，提高稻谷產量[8、9]。迄今為止，關于“薄、淺、濕、曬”與節水控灌兩種灌溉模式的省水增效對比研究尚無報道。本項目開展稻田“薄、淺、濕、曬”和節水控灌試驗，分析不同處理方式對水稻耗水量和產量的影響，為探尋適合南寧本地水稻生長所需的灌溉模式提供數據支撐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年3～11月份在南寧市灌溉試驗站水稻種植基地進行，試區位于北回歸線附近，當地降雨主要受季風性氣候的影響，夏季雨量豐沛，秋、冬季相對較為干旱。水稻生育期間雖然降雨較多，但具體在各月份的分布并不均衡，需要時常灌溉才能滿足水稻各生長階段對水分的需求。

1.2 試驗材料

早稻供試品種為邕優4949，晚稻選擇Y 兩優6號作為參試材料。

1.3 試驗設計

1.3.1 “薄、淺、濕、曬”

“薄、淺、濕、曬”（TW）是根據水稻在各生長階段的需水特點進行薄灌、淺灌、濕潤、曬田的灌溉模式，各主要生長期的水層上下限設置見表1。

表1 TW水稻各生長期灌溉水層上下限 mm

1.3.2 節水控灌

節水控灌（WI）是在水稻各生育期控制灌水量、保持較低水層的灌溉模式，各主要生長期的水層上下限設置見表2。

表2 WI水稻各生長期灌溉水層上下限mm

1.4 水稻耗水量計算

1.4.1 淹水期水稻耗水量

插秧后每天08：00～08：30用測針測田間水層深度，與第二天相減計算當日耗水量。當水位低于下限時，灌水至設定范圍，記錄灌后水深，計算灌水量。當稻田水位高于上限時，排水至上下限之間，測量排前、排后水深，計算排水量。再根據降雨量，算出淹水期耗水量。

式中:H1 為當日水深，mm；H2 為翌日水深，mm；I 為灌水量，mm；P為降雨量，mm；F為滲漏量，mm；試區做有防水層，因而F可忽略；C為排水量，mm。

1.4.2 濕潤—曬田期水稻耗水量

濕潤—曬田期每隔5 d 用土鉆取0～10、10～20、20～30、30～40 cm深度的土壤，烘干測含水率，計算土壤儲水量。

式中：W 為土壤儲水量，mm；γ 為土壤容重，g/cm3；H為土壤深度，cm；θ為0～10、10～20、20～30、30～40 cm深度的土壤平均含水率，%；10為單位換算系數。

濕潤—曬田期耗水量（ET2）：采用水量平衡法計算。

式中：P為降雨量，mm；G為地下水利用量，mm，由于水稻試區以水泥打底硬化，并做防水層，因而G可忽略不計；C 為排水量，mm；W1為5 d 前測量的土壤儲水量，mm，W2為5 d后測量的土壤儲水量，mm。

1.4.3 水稻全生育期耗水量

式中：ET為全生育期耗水量，mm；ET1為淹水期耗水量，mm；ET2為濕潤—曬田期耗水量，mm。

1.5 稻谷水分利用效率計算

WUE=Y/ET

式中：WUE 為稻谷水分利用效率，kg/m3；Y為稻谷產量，kg/hm2。

1.6 觀察記載項目

收獲前各試區分別挑選20 株有代表性的水稻測量穗長、粒長、千粒重等指標。①穗長：用直尺量長度，求平均值；②粒長：隨機選取20～30粒稻谷，用直尺量長度，求平均值；③千粒重：隨機選取1000粒曬干的稻谷稱重，或者隨機稱取100 g 曬干后的稻谷，數總粒數，再用克數除以粒數乘以1000；④產量：每個試區單割單收，曬干后稱量稻谷產量。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉模式對水稻耗水量的影響

田間水分消耗主要由葉片蒸騰和棵間蒸發兩部分組成。TW、WI 灌溉模式下水稻耗水量變化見圖1。從圖1 可以看到，“薄、淺、濕、曬”（TW）水稻耗水量呈“升-降-升-降”的雙駝峰變化趨勢；節水控灌（WI）則先升后降，表現出單峰曲線的變化特點。在插秧至秧苗返青階段，稻田耗水主要以水面蒸發為主，TW和WI的早稻耗水量分別為44.5、51.6 mm，晚稻則為45.8、43.6 mm，差異均不明顯。葉片完全返青后水稻進入分蘗期，在前期階段，各試驗區保持水層，TW、WI早、晚稻的耗水量均相當接近。在分蘗后期，TW由于曬田處理，稻田水分消耗量與WI 相比顯著下降（P＜0.05），其中早稻耗水量67.6 mm，比WI（106.8 mm）早稻耗水量低36.7%；晚稻耗水量56.5 mm，比WI 晚稻耗水量（105.4 mm）低46.4%。水稻在拔節孕穗期長勢旺盛，加上天氣高溫，導致稻葉蒸騰和水面蒸發均非常強烈，因而耗水量高于其他生育期。具體來看，TW早、晚稻拔節孕穗期耗水量分別達到132.1、131.8 mm，WI 早、晚稻拔節孕穗期耗水量也分別高達138.1、144.2 mm，可見同稻別情況下各處理耗水量差別并不明顯。從抽穗開花期開始，水稻逐漸以生殖生長為主，葉片蒸騰減弱，耗水量不斷降低。到成熟期，TW 早、晚稻耗水量分別下降到82.5、71.9 mm，WI 早、晚稻耗水量則分別降至76.1、63.8 mm，兩種灌溉模式的耗水量仍然沒有很大的差距。在水稻整個生育期，TW 早、晚稻的水分消耗量分別為515.3、507.8 mm；WI 早、晚稻的水分消耗量分別為585.6、563.6 mm，比TW 早、晚稻的水分消耗量分別高13.6%、11.0%，其差值主要是TW在分蘗后期曬田所致。

圖1 TW、WI灌溉模式下水稻耗水量變化

2.2 不同灌溉模式對水稻產量的影響

“薄、淺、濕、曬”和節水控灌早稻、晚稻產量性狀的對比見表3，從表3可以看出TW早稻粒長9.20 mm、晚稻穗長22.90 cm，分別比WI 早稻粒長、晚稻穗長高0.55%和0.75%，差異不顯著；相比之下，WI早稻穗長及晚稻粒長則高于TW，但差異也沒有達到5%（顯著水平）；說明不同灌水模式下水稻穗長、粒長相當，TW 和WI 對二者的影響沒有規律性。TW 早、晚稻的千粒重和產量均分別高于WI 早、晚稻的千粒重和產量，表現出較為明顯的趨同性。其中TW 早稻千粒重26.93 g、產量7523 kg/hm2，比WI早稻千粒重、產量分別提高0.60%、1.10%；TW 晚稻千粒重、產量也分別比WI 晚稻千粒重、產量高1.53%、0.75%，但差異均不顯著。上述分析表明，TW 和WI 早稻、晚稻各項產量指標數據均非常接近，差別低于5%，可見兩種灌溉模式對水稻產量性狀并沒有造成差異顯著性的影響。

表3 兩種灌溉模式水稻產量性狀對比

2.3 不同灌溉模式對稻谷水分利用效率的影響

根據收獲后水稻產量及相應的耗水量，可以算出TW、WI 灌溉模式下稻谷的水分利用效率，結果如圖2 所示。從圖2 可以看出，早、晚稻TW 的水分利用效率均高于節水控灌。WI 高15.0%，差異達到顯著水平（P＜0.05，下同）；晚稻TW 水分利用效率1.20 kg/m3，比WI（1.08 kg/m3）高11.8%，差異也達到5%（顯著水平）。結合表3 和圖1 可知，TW和WI 稻谷產量相近，TW 總耗水量較低，因而其水分利用效率顯著高于WI。由此可見，“薄、淺、濕、曬”有利于提高水稻的水分利用效率，從而達到節本增效的目的。

圖2 TW、WI灌溉模式稻谷水分利用效率對比

3 結論

研究結果表明，在保障產量的前提下，“薄、淺、濕、曬”能有效降低水稻的耗水量，提高稻谷水分利用效率。生產上應當大力推廣稻田“薄、淺、濕、曬”的灌溉技術，以實現水資源的優化利用。