黑龍江省規模化水田機械化生產過程節水試驗研究

陳書強 蔡永盛 薛菁芳 杜曉東 楊麗敏 趙海新 周通

摘要：為了明確規模化水田機械化生產過程中的節水技術與標準，研究水田的泡田、插秧環節以及不同耕整地方式下的節水效果與成本效益情況。結果表明，機械化作業泡田封閉期的適宜水層高度為10 cm，既能節約用水又兼顧了雜草防除，效果較好，產量最高。插秧作業水層高度以1 cm處理（花達水）插秧質量較好，秧苗漏插率較低，產量較高且節約用水。從節約用水和兼顧整地成本方面來看，春泡田打漿方式比秋翻春旋耙方式要好，但極易發生倒伏;從高產創建來看，秋翻春旋耙方式明顯優于春泡田打漿方式，為了降低整地成本，可以將秋翻春旋耙改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費用，同時可以獲得較深耕層，有利于防倒伏，獲得高產。

關鍵詞：水稻;泡田;插秧;耕整地方式;秋翻春旋耙;春泡田打漿;節水

中圖分類號：S511.07 ??文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）17-0103-05

水稻是我國主要糧食作物之一，其種植面積約占全國糧食種植面積的1/3，而水稻種植耗水量占全國農業用水量的65%以上[1]。水稻種植面積正在逐年增長，其生產繁育過程中對水的需求量相應也越來越多，加劇了農業用水的緊張程度[2]。黑龍江省是一個水資源總量在全國偏少的省份，水資源的人均占有量遠遠低于全國平均水平[3-4]。黑龍江省水稻灌溉用水量占農作物用水量的96%，水稻產區節水灌溉技術是亟需解決的問題[5]。選擇適宜的節水灌溉模式對于保證我國糧食安全及農業可持續發展意義重大。水稻需水高峰主要是在5—6月份的泡田插秧時期，該階段需水量約為水稻整個生育期的1/3[6]。此外，在稻田耕整地方面，常采用2種方式，一種是傳統水田整地，另一種為春泡田打漿，即在原茬地浸泡5～7 d后，直接用水田打漿平地機進行打漿作業。這2種不同耕整地方式在節水效果和成本效益上有所不同。因此，在保證水稻增產穩產的前提下，種植水稻時必須采取一定的節水栽培技術[7]。在確保目前水稻種植面積不變的條件下，盡量降低灌溉用水量，節約出更多的水資源。本研究通過機械泡田插秧用水標準試驗和不同耕整地方式的節水效果試驗，分析與水稻生產密切相關指標的變化情況，以期為黑龍江省規模化水田泡田插秧環節和不同耕整地方式節水標準及成本效益分析提供一些理論依據，對實現水稻高產、穩產、優質生產有著極為重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為龍粳31和龍粳46，生育期為11張葉片品種。

1.2 試驗方法

1.2.1 機械插秧用水標準試驗 2017年在黑龍江省農業科學院佳木斯水稻所農場試驗田進行機械插秧用水標準試驗。在插秧泡田封閉期對試驗農場的3塊試驗田分別灌水7、10、13 cm，打封閉藥泡田 5～7 d;排水后插秧，在分蘗期調查雜草生長情況，評價封閉除草效果，明確泡田封閉期水層適宜高度和節水效果、雜草防效。在泡田封閉結束后，進行排水，另在3塊試驗田開展插秧期水層適宜高度試驗，設置預留水層1、2、3 cm處理;在插秧后調查秧苗漏插率和均勻度，確定適宜插秧作業的用水標準和插秧質量好壞標準。2個試驗均記錄用水量，在成熟期測產考種，計算產量和產量構成等。

1.2.2 機械化耕整地節水試驗 2018年在黑龍江省農業科學院佳木斯水稻所農場試驗田進行機械化作業過程中不同耕整地方式的節水效果試驗。采用2種不同耕整地方式進行試驗，一種是傳統水田整地（秋翻春旋耙方式），即經過秋天翻地—春天旱旋—揚肥—水耙—耢平—撈殘茬—沉淀—插秧的過程;另一種為春泡田打漿，即在原茬地浸泡5～7 d后直接用水田打漿平地機進行打漿作業。在試驗田進水口和出水口安裝水量表，記錄在整個機械作業過程中的進水量、排水量以及全生育期用水量，比較2種方式的耕整地節水效果、作業周期和耗油情況，在成熟期測產考種，比較產量、產量構成和效益情況。

1.3 種植面積及管理

試驗中每個處理種植面積為2 hm2，種植管理同大田生產。

1.4 測定項目與方法

秧苗漏插率：于栽插前測定單位面積成苗數，每個處理帶土切取8 cm×8 cm板面的秧苗2塊，記苗數，考察1 cm2的苗數。栽插后，采用5點抽樣法測定漏插率。

測產考種：每次重復均按3點式取樣，每個試驗點均取6 m2，自然風干，脫粒測產。另取10叢進行考種，考種時調查穗數和所有穗的一次枝梗數。按眾數取其中10穗，分別測定穗長、穗粒數、實粒數、空癟粒數等性狀。

用水量：記錄在整個機械作業過程中的進水量和排水量以及作業周期和機耕費用等。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2003和DPS 7.05軟件進行數據整理及差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同泡田封閉水層高度灌水量比較

由圖1可以看出，泡田封閉水層高度為7 cm時所用灌水量為46.7 m3/667 m2，水層高度為10 cm時所用灌水量為 66.7 m3/667 m2，水層高度為 13 cm 時所用灌水量為86.7 m3/667 m2，每個灌水梯度間約相差20 m3/667 m2。

2.2 不同泡田封閉水層高度雜草發生情況

由圖2可以看出，泡田封閉水層高度7 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發生情況分別為5.3、52.0、1.0株/m2;水層高度10 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發生情況分別為3.7、4.3、1.0株/m2;水層高度13 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發生情況分別為1.3、12.3、0.7株/m2。不同水層封閉對稗草的防除效果都較好，對慈姑和螢藺防除效果差異較大，尤其是對螢藺的防除效果差異非常明顯。綜合來看， 封閉水層高度10 cm處理對雜草防除效果最好，其次是封閉水層高度 13 cm 處理。從節約用水和雜草防除兼顧的層面來看，泡田封閉期水層高度10 cm處理最佳。

2.3 不同泡田封閉水層高度對龍粳46產量和產量構成因素的影響

由表1可知，泡田封閉水層高度7 cm處理龍粳46產量最低，為7 727.7 kg/hm2;泡田封閉水層高度10 cm處理產量最高，為 10 637.1 kg/hm2;泡田封閉水層高度13 cm處理產量較低，為 8 242.2 kg/hm2。 泡田封閉水層高度 10 cm處理產量最高，主要是因為該處理下龍粳46的穗數明顯高于其他2個處理，導致單位面積穎花數較高。不同泡田封閉水層高度對龍粳46受精穎花率和千粒質量影響不太明顯。

2.4 不同插秧水層高度灌水量比較

由圖3可以看出，插秧水層高度1 cm（花達水）處理所用灌水量為6.7 m3/667 m2，水層高度2 cm處理所用灌水量為13.3 m3/667 m2，水層高度3 cm處理所用灌水量為20.0 m3/667 m2，每個灌水梯度間相差約6.7 m3/667 m2。

2.5 不同插秧水層高度漏插率比較

由圖4可以看出，插秧水層高度1 cm（花達水）處理的秧苗漏插率為3.5%，水層高度2 cm處理的秧苗漏插率為3.4%，水層高度3 cm處理的秧苗漏插率為9.5%。水層高度1 cm（花達水）處理與水層高度2 cm處理的秧苗漏插率相近，而水層高度 3 cm 處理的秧苗漏插率明顯高于其他2個處理。從節水角度和插秧質量方面綜合看，推薦適宜的插秧作業水層高度為1 cm（花達水）;從增溫抗寒方面看，推薦插秧水層高度2 cm為宜，因為插秧后田間有水或及時回水可以起到保溫防凍作用。

2.6 不同插秧水層高度龍粳31產量及產量構成因素比較

插秧作業水層高度對產量的影響見表2。插秧作業水層高度 1 cm處理產量為 10 942.0 kg/hm2，插秧作業水層高度2 cm處理產量最高，為 10 991.2 kg/hm2，兩者相近，都明顯高于插秧作業水層高度3 cm處理（9 426.9 kg/hm2）。插秧作業水層高度1 cm處理和2 cm處理產量較高，主要是因為它們的穗數明顯高于插秧作業水層高度3 cm處理，導致單位面積穎花數較高。插秧作業水層高度1 cm處理的受精穎花率和千粒質量高于其他2個處理。

2.7 不同耕整地方式用水量和費用比較

由表3可以看出，不同耕整地方式用水量和費用有較大差異，秋翻春旋耙方式在浸泡田時用水795～900 m3/hm2，而春泡田打漿方式只用了405～450 m3/hm2，比秋翻春旋耙方式節約水量為345～495 m3/hm2。在機械整地費用方面，秋翻春旋耙方式一共作業3次，包括秋翻、春旋、耙地，整地費用為1 800元/hm2，而春泡田打漿方式只在春天浸泡5～7 d后直接用水田打漿平地機進行1次打漿，作業費用為900元/hm2，比秋翻春旋耙方式節省成本 900元/hm2。在作業周期方面，秋翻春旋耙時間較長，在秋季除了兼顧收割稻谷和秸稈還田外，還要進行秋翻地，秋季用工量大;而春泡田打漿時間較短，在春季除了兼顧苗床育秧外，還要進行春旋打漿，春季用工量大。建議將秋翻春旋耙方式改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費用，使2種耕整地方式費用之差減少為300元/hm2。

2.8 不同耕整地方式倒伏發生情況

由圖5可知，不同耕整地方式對耕層深度和倒伏指數有較大影響。秋翻春旋耙方式耕層較深，達到了17.2 cm，而春泡田直接打漿只達到了 10.8 cm，差異較大。耕作深度的不同，影響了水稻根系在不同耕層的分布，進而直接影響水稻的倒伏情況。春泡田直接打漿處理水稻的根系都分布在地表處，而秋翻春旋耙方式倒伏指數為114.8，明顯小于春泡田直接打漿方式（128.2）。在抗倒栽培方面建議耕層深度在15 cm以上。

2.9 不同耕整地方式對產量的影響

由表4可知，秋翻春旋耙處理水稻產量較高，達到了8 621.8 kg/hm2，而春泡田直接打漿處理水稻產量較低，只有8 406.0 kg/hm2。秋翻春旋耙處理水稻產量較高的原因主要是該處理下水稻穗數顯著高于春泡田打漿處理。不同處理方式的受精穎花率和千粒質量差異不大。

3 結論與討論

3.1 結論

從節約用水和雜草防除效果方面看，泡田封閉水層高度10 cm處理最佳，該處理可以比 13 cm 處理節約泡田用水20 m3/667 m2，對慈姑、螢藺、稗草等雜草的防除效果都較好。泡田封閉水層高度 10 cm 處理產量最高，達到10 637.1 kg/hm2，這主要是由于穗數顯著增加，導致群體穎花數顯著增加。

從節水角度和插秧質量方面看，插秧作業水層高度為1 cm（花達水）較好;從增溫抗寒方面看，插秧水層高度2 cm處理為宜，因為插秧后田間有水可以起到保溫防凍作用。插秧作業水層高度1、2 cm處理的秧苗漏插率都較低，產量較高且相近，這主要是由于2處理的穗數顯著高于插秧作業水層高度3 cm處理，單位面積導致穎花數較高。插秧作業水層高度1 cm處理的受精穎花率和千粒質量要高于其他2個處理。

從節約用水和兼顧整地成本來看，與秋翻春旋耙方式相比，春泡田打漿方式節約水量為345～495 m3/hm2，耕整地費用節省成本900元/hm2。但是春泡田直接打漿耕層較淺，易發生倒伏。秋翻春旋耙處理水稻產量顯著高于春泡田直接打漿，這主要是由于該處理下水稻穗數顯著高于春泡田打漿方式。建議將秋翻春旋耙方式改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費用，使2種整地方式費用之差減少為300元/hm2，這樣可以獲得較深耕層，創建高產，有利于防倒伏。

3.2 討論

黑龍江省是全國水稻大省，國家主要商品糧基地，水稻產量占全省糧食總產的40%以上，同時也是全省農業灌溉的第一用水大戶[8]。水稻灌溉用水量有3個方面，即水稻移栽前的泡田用水量、秧期耗水量、本田期耗水量，以往探討的往往是栽培方面的用水量，即灌溉用水量。比如在20世紀70年代末研究出的“淺、濕、曬”灌溉技術，在80年代中期取得較大進展，開始應用于水稻的大田生產，并于90年代初期開始進行大范圍的推廣應用[9-11]。已有研究指出，通過應用水稻的該項灌溉技術，可以實現水稻節水的目的，不僅不會令水稻減產，反而能促進水稻的產量提高。在水稻實際灌溉應用中采用該項灌溉技術，相較于傳統的淹水灌溉可提高節水率15%～20%[12]。亦有研究指出，采用該項灌溉技術可節約耗水量11.0%～39.6%，同時，能提高水稻產量1.1%～35.0%[13-16]。對于泡田插秧期的用水量及耕整地方式，前人研究得出了很多不同的結果：不同用水量的節水效果有所不同，對水稻產量和其他與生長相關指標的影響不同，不同的試驗地區得出的試驗結果各有不同。節水栽培的方法有很多，適用地區各不相同，因此要結合各地區的實際情況，探索相應的節水培育技術，提高對抗旱品種的篩選和培育，提出適用于當地的水稻節水栽培技術[17-18]。本試驗研究發現，從節約用水和雜草防除兼顧方面來看，機械化作業泡田封閉期適宜水層高度為10 cm;從節水角度和插秧質量好壞層面綜合來看，插秧作業水層高度以1 cm（花達水）處理最佳;從節約用水和兼顧整地成本及抗倒伏情況綜合考慮，最佳耕整地方式為秋翻春耙或春翻春耙。通過機械泡田插秧用水標準試驗、不同耕整地方式的節水效果試驗與水稻生產密切相關指標的變化研究，以期為黑龍江省規模化水田泡田插秧環節、不同耕整地方式節水標準及成本效益分析提供一些理論依據。

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