間歇灌溉對遼寧東部灌區水稻生長特性和產量的影響

楊 磊，凡久彬，趙 明

(1.沈陽安騰物業服務有限公司，遼寧 沈陽 110003；2.遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110003；3.山東農業大學 勘察設計研究院，山東 泰安 271000)

水稻是我國重要的糧食作物，也是一種高耗水作物，水稻灌溉消耗了我國65%以上的農業總用水量[1]。隨著社會經濟的發展，農業用水占總用水量的比例將會逐漸降低，因此農業節水灌溉勢在必行。近年來，許多節水灌溉模式被相繼提出，間歇灌溉就是其中一種顯著節水的灌溉模式，能夠最大程度抑制稻田無效水分消耗，提高水分利用效率[2]。間歇灌溉除了能顯著減少水稻灌溉水量，還具有許多其他優勢，主要包括降低水稻無效分蘗數，促進水稻對養分的有效利用，還會促使水稻植株體內化合物轉運發生變化，使碳水化合物集中在莖鞘，因而使水稻莖稈組織緊密，桿壁增厚，節間長度降低，提高水稻抗倒性[3]。

東港灌區位于遼寧東部濱海地區，有效灌溉面積達4.77萬hm2，是遼寧省主要大型灌區之一，灌區內水田面積達4.54萬hm2。多年來，因降雨較多，水源供水充足，東港灌區農戶的主要灌溉方式仍然是大水漫灌居多，在生產中經常遇到兩個問題：一是深水淹灌本身對水資源的浪費較為嚴重；二是深水淹灌容易對水稻生長性狀產生不利影響，如根系腐爛、無效分蘗過多、基部節間較細、易倒伏，因此，探索合適的稻田節水灌溉方式對遼寧東部灌區的水稻生產具有實際意義。本研究在東港灌區設置不同程度的間歇灌溉模式單因素試驗，重點針對間歇灌溉對水稻莖稈形態特性和產量的影響開展研究，旨在提出符合遼寧東部灌區灌溉需求、保證水稻產量、提高水稻生長特性的灌溉模式。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年在東港市長山鎮柞木山村進行，位于東經124°00′36″，北緯39°51′30″。屬北溫帶濕潤地區大陸性季風氣候，年平均溫度8.4℃，降水量900～1000 mm，無霜期182 d，日照時數2484 h。水稻種植區域為退海平原，地勢平坦，土壤為鹽漬化水稻土，pH值7.8，有機碳6.5 g/kg，全氮0.61 g/kg，有效磷5.2 mg/kg，速效鉀88 mg/kg，土壤質地為粉砂質壤土，肥力偏低。

1.2 試驗材料

水稻選用遼寧濱海地區廣泛種植的粳稻品種鹽豐47，選育自遼寧省鹽堿地利用研究所，具有耐鹽、高產、優質、中感稻瘟病的特點，適宜在遼寧東南部稻區種植。水稻于5月25日插秧，插秧行距30 cm，株距15 cm。水稻施肥和田間管理均按照當地農民的生產管理經驗進行。

1.3 試驗設計

試驗設計采用單因素隨機區組試驗，小區面積36 m2，設置3處理：持續淹灌CF、輕度間歇灌溉MI和重度間歇灌溉SI，3重復共計9個小區。各小區之間采用土埂分隔。三種灌溉模式的控水標準為：CF(全生育期保持1～7 cm水層，直至收獲前一周落干)、MI(返青期保持1～3 cm水層，其余生育期先灌3 cm水層，至15 cm土層處土水勢降到-10 kPa時再灌水，收獲前一周落干)、SI(返青期保持1～3 cm水層，其余生育期先灌3 cm水層，至15 cm土層處土水勢降到-20 kPa時再灌水，其他水管理與MI一致)。全生育期嚴格監測水分，其他田間管理同當地農民生產習慣保持一致。

1.4 測定指標

水稻株高及分蘗：于每個小區隨機選擇水稻5穴，定株測定水稻分蘗數和株高。分蘗測定由人工查數，從分蘗期開始每隔3 d測定一次，拔節期之后每隔5～10 d測定一次。株高測定采用刻度尺確定水稻根部以上植株高度，每隔5～10 d測定一次。

莖稈強度指標：選取水稻抽穗后25 d于每個小區隨機采集水稻3穴，從每穴水稻中選擇長勢一致的莖稈3根，選擇水稻基部節間剪斷，去掉葉鞘后，測定其粗度，干物質充實度和抗折強度。水稻的基部節間承擔著自下而上整個水稻植株的重量，具有較大的彎曲力矩，因而較之其他節間發生折斷風險最高。基部節間粗度由游標卡尺測定節間中部粗度確定，干物質充實度由節間干物質量除以節間長度計算得到。

抗折強度由自制測定器確定[4]：將待測定的節間置于測定器上，該節間中點與測定器中點對應(支點間距5 cm)，在中點掛一塑料瓶，逐漸加入砝碼至莖稈要折斷還沒折斷時，向瓶中加入鋼珠直至莖稈折斷，此時砝碼、鋼珠及塑料瓶的重力即為該節間的抗折力。

水稻成熟期，在小區內采集長勢一致的3穴代表性水稻植株，齊根剪斷收獲水稻地上部分，將其置于烘箱中75 ℃烘干至恒重，記錄水稻地上部干物質量。10月18日，在各小區中間2 m2人工收割，自然晾曬一周后測定各小區產量。

1.5 數據分析

數據分析SPSS軟件進行單因素方差分析，采用LSD法對灌溉模式因子進行95%顯著性差異檢驗。

2 結果分析

2.1 灌溉模式對水稻生育期內分蘗和株高變化的影響

圖1為不同灌溉模式下水稻生育期內分蘗數變化，水稻分蘗數從分蘗期開始增加，在水稻拔節孕穗期達到最高后開始下降。在7月8日，水稻分蘗數達到最高值。由表1可知，與CF相比，MI和SI分別顯著降低水稻最高分蘗數9.40%和14.6%。8月12日水稻有效分蘗數表明(表1)，與CF相比，SI顯著降低水稻分蘗數13.3%，而MI與CF無顯著差異。水稻生育期內株高變化見圖2。株高在水稻拔節期開始增加迅速，在乳熟期達到穩定。在8月17日水稻最終株高表明(表1)，與CF相比，MI和SI分別顯著降低水稻株高7.91%和9.67%。

圖1 灌溉模式下水稻生育期內分蘗數變化

圖2 灌溉模式下水稻生育期內株高變化

表1 灌溉模式對水稻最高分蘗數、有效分蘗數和最終株高的影響

2.2 灌溉模式對水稻莖稈形態特性的影響

強壯的莖稈為水稻養分轉運提供了重要保證。表2表示灌溉模式下水稻基部節間莖稈形態特性。灌溉模式對水稻基部節間粗度、干物質充實度和抗折強度均有著顯著影響。與CF相比，MI和SI分別增加水稻基部節間粗度4.49%和6.99%，增加干物質充實度6.29%和9.69%，增加抗折強度11.0%和17.4%。

表2 灌溉模式對水稻基部節間莖稈形態特性的影響

2.3 灌溉模式對收獲期水稻干物質量和產量的影響

灌溉模式對收獲期水稻地上部干物質量和產量影響見表3。與CF相比，SI減少水稻地上部干物質量9.06%，MI和CF水稻地上部干物質量無顯著差異。與CF相比，SI減少水稻產量8.43%，MI和CF水稻產量無顯著差異。

表3 灌溉模式對收獲期水稻干物質量和產量的影響

2.4 灌溉模式對水稻耗水量和水分利用效率的影響

灌溉模式對水稻耗水量和水分利用效率影響見表4。灌溉模式對水稻耗水量和水分利用效率均有著顯著影響。與CF相比，MI和SI分別減少水稻耗水量13.0%和27.4%。與CF相比，MI和SI分別提高水稻水分利用效率10.8%和25.8%。

表4 灌溉模式對水稻耗水量和水分利用效率的影響

3 結 論

輕度和重度兩種間歇灌溉除顯著降低水稻耗水量(13.0%和27.4%)和提高水分利用效率(10.8%和25.8%)之外，還提高了基部節間粗度(4.49%和6.99%)、干物質充實度(6.29%和9.69%)和抗折強度(11.0%和17.4%)，這與前人研究結論一致，表明干旱脅迫能夠增加水稻莖稈強度和壁厚[5]。較之持續淹灌，重度間歇灌溉降低了水稻有效分蘗數13.3%、產量8.43%和地上部干物質量9.06%，而輕度間歇灌溉的水稻有效分蘗數、水稻產量和地上部干物質量均無顯著差異，原因在于輕度間歇灌溉延緩了水稻生命周期，促進了水稻各器官干物質積累，提高了有效分蘗數，從而獲得較高的產量[6]。水稻植株高度增加有助于形成水稻良好的群體結構，可減少葉片相互遮蔽，提高水稻生產干物質的能力；另一方面，株高的伸長也會增加莖稈折斷的風險，引發潛在的水稻減產和稻米品質降低等問題。本試驗結果表明，輕度間歇灌溉和重度間歇灌溉與持續淹灌相比，分別降低水稻最終株高7.91%和9.67%；而較之持續淹灌，輕度間歇灌溉并未引起水稻地上部干物質量和產量的顯著降低。綜合來看，在遼寧東部灌區水稻生產實踐中選擇輕度間歇灌溉(-10 kPa)是提高水稻水分利用效率，增強莖稈強度并穩定水稻產量的最佳處理。