苏北平原沙土区不同水分管理方式对水稻产量及产量性状的影响

郑成鑫， 高宇航， 罗会永， 卜 杨， 汤树海， 赖茂卫， 杨 浩

(1.河海大学水利水电学院，江苏南京 210098；2.淮安市涟水县水利局，江苏淮安 223400；3.淮安市涟水县水利科学研究站，江苏淮安 223400)



苏北平原沙土区不同水分管理方式对水稻产量及产量性状的影响

郑成鑫1， 高宇航1， 罗会永2， 卜 杨2， 汤树海3， 赖茂卫3， 杨 浩3

(1.河海大学水利水电学院，江苏南京 210098；2.淮安市涟水县水利局，江苏淮安 223400；3.淮安市涟水县水利科学研究站，江苏淮安 223400)

摘要[目的]探讨灌水下限低于浅湿调控灌溉时对水稻生长、产量及水分生产率的影响，以期为苏北平原沙土区水稻节水灌溉提供参考。[方法]以圣丰2优水稻为试验对象，采用田间测坑试验结合室内分析的方法研究4种土壤水分管理方式对苏北平原沙土区水稻产量及产量性状的影响(4种水分管理方式：W1浅湿调控灌溉、W2水分下限降低5个百分点、W3水分下限降低10个百分点、W4水分下限降低15个百分点)。[结果]水分下限在一定范围内降低，能够抑制水稻株高的增加，提高水稻分蘖数，结实率、单株有效穗数和每穗实粒数也有所提高；与W1相比，W2、W3、W4的产量增减范围在5.00%以内，水稻产量不受显著影响；适当降低控水下限，在保证产量的同时并提高水分生产率。[结论]苏北平原沙土区水稻灌溉还有很大的节水空间。

关键词水稻；沙土区；水分管理；产量

黄河故道平原沙土区内土质大部分是粉细砂土，土壤沙性大、颗粒细、粘结力小[1]，提高水稻生产中的水分利用效率、采用适宜的节水灌溉方式，对于苏北平原沙土区的水土保持以及农业的可持续发展均具有重大意义。近年来国内关于节水灌溉措施的研究较多[2-10]，但节水灌溉对水稻产量及水分生产率的影响结论尚不完全一致。彭世彰等[3-4]、庄德续等[5]研究认为适当的节水灌溉方式较传统的淹水灌溉有较大幅度的增产，且稻米品质也得到一定的改善，有利于水稻优质高产稳产，也有研究则认为与常规灌溉相比，一些水稻品种在节水灌溉条件下产量有所降低[6]。保证水稻产量和品质并减少水稻灌溉用水、提高水分生产效率已成为农业科学研究的一个热点。研究不同水分管理方式对水稻产量及水分生产率的影响，是实现节水高效灌溉的重要基础[8-10]。目前苏北平原沙土区水稻灌溉普遍采用浅湿调控灌溉模式，而关于该区域水稻节水灌溉、水稻灌溉灌水下限的研究相对匮乏。笔者以苏北平原沙土区土壤不同水分管理方式下水稻种植试验为基础，探讨灌水下限低于浅湿调控灌溉时对水稻生长、产量及水分生产率等的影响，以期为苏北平原沙土区水稻节水灌溉提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况试验在涟水县水利科学研究站的试验小区进行，位于江苏省淮安市涟水县朱码镇王二庄村。需水量试验采用水量平衡法，主要利用该站12只有底测坑进行单因子对比组合试验。测坑形状为长方形，单个测坑面积为1/1 500 hm2(即长3.33 m，宽2.0 m)；坑口高出地面0.15 m，土层厚1.8 m，下面有0.2 m的过滤层；底部排水口与坑道工作室排水管道连接，底板基础与测坑墙体均为钢筋混凝土现场浇筑，坑口外侧高出地面部分均用瓷砖贴面；回填土时表土、底土按次序分层填入，与外界土壤自然状态保持一致。该试验区多年平均降雨量950.2 mm，多年平均蒸发量1 056.8 mm，多年平均气温14.1 ℃，土质为砂壤土，0～30 cm土层干容重为1.36 g/cm3，田间持水量为28.8%。

1.2试验材料供试水稻品种为当地普遍种植的圣丰2优651水稻，于2015年6月28日移栽，11月13日收获，全生长期139 d。

1.3试验设计试验按照土壤水分设计4个水平，4个水平分别为浅湿调控灌溉模式(W1)、水分下限比浅湿调控灌溉降低5个百分点(W2)、水分下限比浅湿调控灌溉降低10个百分点(W3)、水分下限比浅湿调控灌溉降低15个百分点(W4)。每种方式重复3次，共12个试验小区。浅湿调控灌溉土壤水分调控指标见表1，水稻灌溉试验处理控水下限见表2。

1.4测定指标与方法

1.4.1灌溉相关指标及气象资料。观测项目包括地面灌水量、地面径流量、地下渗流量、地下水补给量、土壤水分、降水量、水面蒸发量、气温和作物生态及产量等。土壤水分采用微型蒸渗仪监测，于每天8：00观测水稻相应生长阶段根系层内土壤含水率(20 cm深度)。根据读数确定是否灌水、灌水至各生育期相应的水层上限。常规气象指标采用涟水县水利科学研究站自动监测气象站的观测资料，主要指标包括大气温度、大气相对湿度、大气压强、降雨量、风速风向、太阳辐射和日照时数等。

表1　浅湿调控灌溉水稻各生育阶段适宜土壤水分与水层深度控制指标

表2　不同水分管理方式水稻控水下限设计

注：水分胁迫下限为所占各时段饱和含水率的百分比。

Note：Lower limit of water stress was percentage of saturated water content in each period.

1.4.2考种。谷粒成熟时，每个小区取3穴，测定水稻各性状:单株有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重等。同时每个小区单独收割，计算实际产量。

1.5数据分析数据处理及图形绘制采用Microsoft Excel 2010；不同处理之间采用SPSS 22.0进行方差分析以及相关性分析，处理间差异显著性水平(P<0.05)通过最小显著差数法(Fisher’s LSD)检验。

2结果与分析

图1　不同水分管理方式对水稻株高与分蘖数的影响Fig.1　Effects of different water management modes on rice plant height and tiller number

2.1不同水分管理方式对水稻株高与分蘖数的影响由图1可知，4种水分管理方式下株高由大到小依次为W1、W4、W2、W3，W1与W2、W3的株高差异显著(P<0.05)，W2、W3、W4株高差异显著(P<0.05)，而W1与W4的株高差异不显著(P>0.05)，说明水分下限的降低对水稻株高有显著影响。4种水分管理方式下分蘖数由大到小依次为W4、W3、W1、W2，W1、W2的分蘖数与W3、W4的分蘖数差异显著(P<0.05)，说明水分下限的降低对水稻分蘖数有显著影响。该研究结果与部分研究者的研究结果基本一致[8-9]。株高和分蘖数的变化可能与不同水分处理造成的水分胁迫强度不同有关，水分含量对植株分蘖数量和株高生长均有显著影响，可见适当控制水分，能够抑制株高生长，提高水稻分蘖数量。2.2不同水分管理方式对水稻产量及其构成因素的影响由表3可知，不同水分管理方式下水稻产量由高到低依次为W4、W1、W2、W3，W4与W1相比，水稻产量提高了0.02%，差异不显著，W2、W3比W1分别减少了3.07%和4.16%，产量变化均在5.00%以内。除W2千粒重显著高于W1、W3和W4外，其他水分管理方式之间水稻千粒重差异不显著。W1与W4，W2与W4，以及W3与W4之间的单株有效穗数差异显著(P<0.05)。4种水分管理方式之间水稻的每穗实粒数差异显著(P<0.05)，W4每穗实粒数最多。4种水分管理方式之间水稻的结实率差异显著(P<0.05)，W2、W3、W4结实率逐渐提高，W2、W3结实率低于W1，而W4结实率高于W1。这表明苏北平原沙土区水稻产量变化受单株有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重综合作用的影响。

对产量构成因素与产量进行相关分析，结果见表4。由表4可知，对产量贡献最大的因素为结实率，其次为单株有效穗数，然后是每穗实粒数。千粒重与相关系数虽为负值，但其与产量相关系数很小，这与个别学者的研究结果不同[9]，这可能是取样时的随机误差、操作不规范等造成的。除千粒重外，其他因素均与产量呈正相关。由此可知，平原沙土区在浅湿调控灌溉模式下适当降低控水下限，水稻可以通过增加结实率和单株有效穗数，并改变每穗实粒数来保证产量不受显著影响，说明平原沙土区水稻灌溉具有一定的节水空间。

表3　不同水分管理方式对水稻产量性状和水分生产率的影响

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences(P<0.05).

表4　产量因子与产量相关系数

2.3不同水分管理方式对水稻水分生产率的影响由表3可知，4种水分管理方式下，水稻全生育期实际耗水量逐渐降低，且差异显著(P<0.05)。与W1相比，W2、W3、W4水稻全生育期的实际耗水量分别减少5%、10%、15%。W2、W3较W1产量有小幅度降低，但其水分的节省幅度高于产量的下降幅度，所以其水分生产率均高于W1。W4与W1产量无显著差异，但其水分生产率显著高于W1。随着W1、W2、W3、W4控水下限的降低，其水分生产率呈增长趋势，且能保证W4与W1之间产量差异不显著。说明平原沙土区水稻在浅湿调控灌溉基础上，适当降低控水下限，保证产量并提高水分生产率，该地区还有很大的节水空间。关于保证产量与水分生产率配合最佳的最适宜控水下限值还有待于进一步研究。

3结论

该研究以黄河故道平原沙土区典型土壤种植的水稻为试验对象，采用田间测坑试验结合室内分析的方法进行单因子对比试验，结果表明，水分下限在一定范围内降低，能够抑制水稻株高的增加，提高水稻的分蘖数，结实率、单株有效穗数和每穗实粒数也有所提高；与W1相比，W2、W3、W4的产量增减范围均在5.00%以内，水稻产量不受显著影响；适当降低控水下限，在保证产量的同时并提高水分生产率。这表明苏北平原沙土区水稻灌溉还有很大的节水空间，最适宜控水下限值还有待于进一步研究。

参考文献

[1] 高金梅，何敏，石炜，等.淮安市黄河故道规模化发展节水灌溉的实践与思考[J].中国水利，2014(19):43-44.

[2] 徐国伟，王朋，唐成，等.旱种方式对水稻产量与品质的影响[J].作物学报，2006，32(1):112-117.

[3] 彭世彰.水稻节水灌溉技术[M].郑州：黄河水利出版社，2012.

[4] 彭世彰，朱成立.作物节水灌溉需水规律研究[J].节水灌溉，2003(2):5-8，46.

[5] 庄德续，司振江，李芳花.不同灌溉模式水稻需水规律研究[J].节水灌溉，2014(8):1-3，11

[6] 张耗，剧成欣，陈婷婷，等.节水灌溉对节水抗旱水稻品种产量的影响及生理基础[J].中国农业科学，2012(23):4782-4793

[7] 朱士江，孙爱华，张忠学.三江平原不同灌溉模式水稻需水规律及水分利用效率试验研究[J].节水灌溉，2009(11)：12-14.

[8] 朱士江，孙爱华，张忠学，等.不同节水灌溉模式对水稻分蘖、株高及产量的影响[J].节水灌溉，2013(12):16-19.

[9] 柯传勇.不同水分处理对水稻生长、产量及品质的影响[D].武汉：华中农业大学，2010.

[10] 程建平，曹凑贵，蔡明历，等.不同灌溉方式对水稻生物学特性与水分利用效率的影响[J].应用生态学报，2006(10):1859-1865.

Effects of Different Water Management Modes on Rice Yield and Traits in Sandy Soil Area of Northern Jiangsu Plain

ZHENG Cheng-xin1,GAO Yu-hang1,LUO Hui-yong2et al

(1.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu 210098; 2.Water Resources Bureau in Lianshui County of Huai’an City,Huai’an,Jiangsu 223400)

Abstract[Objective] The aim was to study the effects of irrigation lower limit below shallow wet control on rice growth,yield and water productivity,and provide reference for rice water-saving irrigation in sandy soil area.[Method] Taking Shengfeng 2 as test object,using field test pit experiment combined with laboratory analysis method,rice in sandy soil area of northern Jiangsu plain was studied by four soil water management modes(W1 shallow wet irrigation,W2 water lower limit reduced by 5%,W3 water lower limit reduced by 10%,W4 water lower limit reduced by 15%).[Result] The results showed that：lowering water within a certain range could inhibit the growth of plant height,improve rice tillers,seed rate,effective panicles per plant and grains per panicle also improved; compared with W1,the yield of W2,W3,W4 increase and decrease range was less than 5%,rice yield was not significantly affected; reducing water lower limit appropriately could ensure the production and increase water productivity.[Conclusion] There is a great water-saving space for rice irrigation in plain sandy soil area.

Key wordsRice; Sandy soil area; Water management; Yield

基金项目江苏省水利科技项目(2015)；江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(201510294002Y)。

作者简介郑成鑫(1994- )，男，山东日照人，本科生，专业：农业水利工程。

收稿日期2016-03-08

中图分类号S 511

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)10-029-03