双季稻水肥耦合灌溉技术田间试验设计方案

2015-12-06董必胜安秋香胡恺诗

湖南水利水电 2015年5期

董必胜安秋香胡恺诗

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

《粮食主产区农业节水技术集成与示范》项目，是国家科技支撑计划的内容之一，湖南省承担了“双季稻主产区农业节水技术集成与示范”研究课题，以双季稻为主要对象，以提高区域水资源利用率，促进多产高产，确保粮食生产安全为主要目标。通过综合节水技术，建立相应的灌溉模式，建设水稻高效综合农业节水示范区。

1 试验目的

通过试验研究，获得双季稻不同品种、不同田间灌溉模式、不同施肥方案条件下，水稻需水量、施肥量、粮食产量等参数的变化，获得节水节肥高产的最佳耦合灌溉技术，为“双季稻农业节水技术集成与示范”研究提供技术支撑。

2 水肥耦合试验方案

试验设定3种灌溉模式耦合3种施肥方式，共组合9个试验处理，每处理小区面积66.7m2（不含田埂、排水沟），不设重复，每小区种植两个品种（1/2优质稻+1/2杂交稻）。另安排一个66.7m2的小区作为基础数据区，不种水稻，专门用于观测降雨、蒸发、土壤入渗等基础数据。

3 试验地点及主要观测项目

试验地点：益阳市赫山区笔架山乡中塘村。

主要观测项目：

（1）气象要素：逐日降雨量，蒸发量。

（2）水利要素：逐日田间水深。每次灌排水量，灌排时起止田间水深。

（3）产品要素：水稻测量株高、产量、结实率、千粒重、有效穗数，收获指数、水稻叶绿素含量、光合速率、叶面积指数、蒸腾速率、根系活力等。

4 试验田灌排水模式及施肥方案

4.1 田间灌排水模式

根据湖南省双季稻主产区的自然条件和灌排水管理经验，拟定“薄浅湿晒灌溉”、“薄露灌溉”、“浅灌深蓄”3种灌排水模式开展试验研究。各灌排水模式的概念与要点参见表1。

4.2 施肥方案

“常规化肥”、“适量化肥+适量有机肥”、“减量化肥+增量有机肥”3个不同量级的施肥方案，参见表2。

表1 不同灌排水模式的概念与实施要点

表2 施肥方案 kg/hm2

5 试验场地布置与基本要求

5.1 平面总体布置

租用农田1.5亩（约1 000m2）划分成9块试验田和1块基础数据采集区（即入渗试验田），总净面积 667m2（1亩）。 9块试验田的编号为Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3。

田间水深观测井布置在10块试验田田埂旁。基础数据采集区布置雨量计、蒸发器，水位测井。田块Ⅰ-2、Ⅱ-2、Ⅲ-2除安排水位测井外加布蒸发皿。

供水系统由加压水泵、储水箱、输水管道、截止阀及水表等组成，分别接通到每个田块。每个田块设置单独的出水表控制排水。

平面总体布置参见图1。

5.2 试验田基本要求

试验田要求做到精细平整，平整后田面凹凸高差控制在±5mm以内。

种植水稻的9块试验田田埂宽40 cm，高20 cm，采用塑料膜防渗。基础数据采集区田埂宽40 cm，高30 cm，田埂采取土工膜防渗，土工膜伸入老土10 cm。

6 水位测井设计

根据任务要求，测量每个田块水稻生育期每天的水位变化，即田面水深。由于田间水深变化幅度小，加上观测精度高（△H≤0.5mm），当田面水深很小（H≤50mm）时，水位计操作不方便，因此，在每块田块中预先设置1个测井，利用连通原理，井内水位与田面持平。参见图2。

7 土壤入渗观测场（田）设计

为获得试验区土壤入渗量参数，在试验区内设置一个采集基础数据的观测场地——入渗观测田。

7.1 设计原理

在土类相同，且忽略作物根系对土壤入渗的影响时，土壤性质与田面水深将成为影响入渗量的主要因素。在相同土类和相同种植界面条件下，入渗量与田间水深成正比。据此，可在同一试验区内选择一块非种植田块，称为入渗试验水田，向田中定量灌水，然后展开水面蒸发、降雨和田间水位观测，通过计算求出逐日入渗量，以此代表水稻试验田块土壤入渗量。

图2 水位测井示意图

图3 入渗试验田布置示意图

7.2 入渗水田设计

入渗田净面积与试验水稻田块相同，为66.7m2，四周田埂采取防渗措施，形成四周封闭的水田。田面水平，田内分别安置雨量计、蒸发器和1个水位测井。入渗田不种植作物，保持一定水深（图3）。

7.3 入渗量观测与计算

入渗水田建好后，在灌水前，要先让田中土壤含水率达到100%，即表层有一定的水深，在此前提下向田中灌水，使田中水深达到200mm，然后逐日观测田中的水位，水面蒸发、降雨量，连续观测到水稻全生育期结束为止。当田中水深H≤10mm时，及时灌水恢复到200mm水深。由此可按下式求出试验田块土壤入渗量与平均入渗率：