不同灌溉制度对水稻需水量及产量的影响

吴珠明

摘要 本文通过浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌和不灌水4种灌溉制度对淠史杭灌溉试验站中稻本田期需水量及产量进行分析研究。结果表明，在2016年度气象条件下，通过相同的田间管理措施，浅湿间歇Ⅱ灌溉制度是淠史杭灌区最合理的灌溉制度。

关键词 水稻；灌溉制度；需水量；腾发量；需水规律；产量

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）09-0012-03

淠史杭灌溉试验重点站位于六安市金安区城北乡廿铺村，地处东经116°33′，北纬31°51′，海拔39 m（废黄河口基面）。隶属安徽省淠史杭灌区管理总局，正科级建制，属于国家级重点站。淠史杭灌溉试验重点站于1987年利用外资配套兴建，建成钢筋混凝土24个有底测坑，2010年续建改造又增加12个有底测坑与4个测坑防雨棚，测坑面积为4.0 m2（2.5 m×1.6 m），回填土层厚度1 m。中稻的需水量、需水规律试验研究，是淠史抗灌溉试验重点站的常规试验项目。根据淠史抗灌溉试验重点站的试验条件，淠史抗灌溉试验重点站于2016年开展了水稻需水量试验。以探求浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌和不灌水4种灌溉制度条件下的中稻需水量、需水规律及产量要素关系，同时分析本年度的4种灌溉制度的灌溉水利用效率及与产量之间的关系等[1-3]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

土壤耕作层属重壤土，底土多为黏土，土壤容重（0～100 cm平均）为1.40 g/cm3，田间持水量31.35%，地下水埋深7 m，土壤有机质含量1.96%，pH值为7.5，全氮含量0.124%，全磷含量0.028%，全钾含量1.32%。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，分别为浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌和不灌水4种灌溉制度，每种灌溉制度设置3个重复，共计12个测坑。测坑面积为4.0 m2（2.5 m×1.6 m），土层深度为1 m。

1.3 试验实施

本年度试验在有底测坑中进行，中稻4月7日浸种，4月14日秧芽下田。秧田移栽期5月25日，5月26日正式观测，9月15日收割，本田生育期为113 d，正式观测天数为96 d。供试水稻品种为冈优渝九。田间管理措施为5月25日每个测坑施红四方复合肥（15-10-15）0.25 kg，折合施用量630 kg/hm2。7月10日每个测坑施尿素50 g作拔节肥，折合施用量124.5 kg/hm2。

1.4 中稻4种灌溉制度水层及间歇天数设计

本年度中稻需水量试验所用的灌溉制度为浅湿间歇、群习灌和不灌水，其中浅湿间歇灌溉制度根据设计水层和间歇天数的不同，又分为浅湿间歇Ⅰ和浅湿间歇Ⅱ 2种灌溉制度，详细情况见表1。可以看出，本年度浅湿间歇Ⅰ和浅湿间歇Ⅱ相比在各个生育期设计水层一致，间歇天数浅湿间歇Ⅰ比浅湿间歇Ⅱ在各个生育阶段均少4 d；群习灌是按照设计保持水层；不灌水处理，只在移栽时灌水1次，以后整个生长期间不灌水，水稻需水依靠天然降雨来维持生长，当降雨量超出蓄雨标准时进行排水。

1.5 调查内容与方法

由于试验是在有底测坑中进行，因此只进行中稻腾发量观测，渗漏量根据试验站历年资料统计分析按1.8 mm/d引入，由此来计算本田期中稻耗水量[4-6]。

2 结果与分析

2.1 气象条件分析

2.1.1 水稻各生育期日均气温与往年日均气温对比分析。从表2可以看出，2016年度水稻本田期日均气温为26.3 ℃，较多年中稻本田期日均气温26.2 ℃高0.1 ℃。从各生育阶段看，返青期低2.9 ℃；分蘖前期低0.7 ℃；分蘖后期低2.1 ℃；拔节孕穗期高0.6 ℃，抽穗开花期高1.5 ℃，乳熟期高2.4 ℃，黄熟期高0.6 ℃。返青期、分蘖期平均气温较多年平均气温低，而本年度的拔孕期、抽开期、乳熟期、黄熟期的日均气温略高于多年平均日均气温。这样的气象条件，前期不利于中稻的分蘖与生长，后期乳熟期的高温气候也不利于穗粒乳浆硬化，导致干瘪较多，影响产量。

2.1.2 水稻各生育期日照时数与多年平均日照时数对比分析。从表3可以看出，2016年度中稻本田期平均日照时数较多年本田期平均日照时数多3.4 h。从各生育阶段看，返青期多3.0 h；分蘖前期多5.4 h；分蘖后期少3.5 h；拔节孕穗期多0.8 h；抽穗开花期多5.2 h；乳熟期多6.1 h；黄熟期多5.8 h，本年度各个生育阶段的日均日照时数远远高于多年平均日均日照时数，特别是返青期、分蘖前期、抽穗开花期、乳熟期、黃熟期日均日照时数分别达到9.0、10.5、11.0、11.1、10.7 h，只有分蘖后期日均日照时数低于多年平均，为1.6 h，这是由于在分蘖后期连续阴雨天造成的。

2.2 不同灌溉制度水稻需水规律分析

浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度的有效雨利用量、降雨利用率、灌水量、排水量、腾发量均为每种灌溉制度3次重复的平均值。

2.2.1 本田期有效雨量及降雨利用率分析。本年度中稻本田期降水量总量为571.2 mm。浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度中有效雨量最大的是不灌水，为335.7 mm，其次是浅湿间歇Ⅱ，为255.2 mm，浅湿间歇Ⅱ的有效雨量比浅湿间歇Ⅰ多50.5 mm。群习灌的有效雨量最低，为200.3 mm（图1）。

从图2可以看出，浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度降雨利用率最高的是不灌水，为58.8%，其次是浅湿间歇Ⅱ，为44.7%，浅湿间歇Ⅰ的降雨利用率是35.8%，降雨利用率最低的是群习灌，为35.1%。

2.2.2 不同灌溉制度本田期灌水量分析。从图3可以看出，浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度中群习灌在本田期灌水量最多，为302.2 mm，浅湿间歇Ⅰ在本田期的灌水量为279.5 mm，浅湿间歇Ⅱ在本田期的灌水量为208.4 mm，不灌水在本田期的灌水量最少，为25.7 mm。

2.2.3 中稻4种灌溉制度本田期排水量分析。从图4可以看出，浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度中群习灌在本田期排水量最多，为370.9 mm，浅湿间歇Ⅰ在本田期排水量次之，为366.5 mm，浅湿间歇Ⅱ在本田期的排水量为316.0 mm，不灌水在本田期的排水量最少，为235.5 mm。

2.2.4 不同灌溉制度需水量及需水规律分析。从表5可以看出，浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水不同灌溉制度所对应不同生育阶段的总腾发量和日均腾发量不同。不同灌溉制度的水稻需水日均最小是在返青期，这是因为在该期，秧苗刚进入成活，幼苗很小，植株需水量小造成的。不同灌溉制度下，分蘖后期的日均需水强度小于分蘖前期，是因為在分蘖后期连续阴雨天、气温低造成的，按正常的水稻需水规律，应该是分蘖后期大于分蘖前期。不同的灌溉制度下，日均需水强度最大发生在拔孕期与抽开期，这是因为该生育阶段水稻植株已壮大，生物体量大，气温高，光合作用大，叶面腾发量大。不同的灌溉制度下，2016年的乳熟期日均需水量较大，是因为2016年特定的气候造成的，2016年在乳熟期，连续高温干旱，持续无雨，伏旱严重，造成日均腾发量大大高于往年，特别是群习灌，由于水面存水较多，持续时间较长，株间蒸发也大，造成群习灌的处理日均需水大于其他处理的情况。在黄熟期，由于植株近停止生长，日均需水量是正常的。从中稻各生育阶段日均腾发量变化规律来看，返青期日均腾发量最低，经过分蘖前期、分蘖后期、拔节孕穗期和抽穗开花期后，在乳熟期腾发量达到高峰，然后在黄熟期下降。2016年日均腾发量最大的生育阶段是乳熟期，主要是受2016年的气象因素影响，抽穗开花期降雨天数较多，虽然生物量大，但日照时数相对较少；降雨量主要集中在乳熟期之前，进入乳熟期后没有降雨；在乳熟期，日照时数最多，日均风速、气温也相对较高，所以日均腾发量最大的生育阶段在乳熟期是合理的。

从图5可以看出，本田期浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度腾发量分别为518.2、497.6、536.4、395.4 mm，其中群习灌腾发量最大，浅湿间歇Ⅰ和浅湿间歇Ⅱ腾发量比较接近，不灌水腾发量最小，本结论和往年研究结论一致。本田期4种灌溉制度日均腾发量分别为4.6、4.4、4.8、3.5 mm，其中群习灌日均腾发量最大，不灌水日均腾发量小，浅湿间歇Ⅰ较浅湿间歇Ⅱ日均腾发量多0.2 mm。出现上述情况的主要原因是群习灌各个生育阶段设计水层是浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ2种灌溉制度的上限，且各个生育阶段都保持有水层，而浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ水层设计都有间歇天数，故群习灌的腾发量最大。浅湿间歇Ⅰ的间歇天数较浅湿间歇Ⅱ的间歇天数要少，稻田水分较浅湿间歇Ⅱ充足，故浅湿间歇Ⅰ的腾发量会较浅湿间歇Ⅱ的腾发量大。而不灌水处理除在移栽时按设计水层灌水外，整个生育期没有其他灌水，虽然2016年度降雨充足，但时间分布集中，要么连续降雨，要么连续干旱，降雨利用率不高。根据试验设计，在水层达到设计要求时，降雨会被及时排出，所以部分降雨并未利用。因此，不灌水处理较其他3种处理的腾发量要低。

2.3 不同灌溉制度对水稻产量的影响

从表6可以看出，浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度小区产量分别为3.8、3.7、3.8、2.2 kg，折合产量分别为9 500、9 250、9 500、5 500 kg/hm2，即浅湿间歇Ⅰ和群习灌产量最高，均为9 500 kg/hm2，其次是浅湿间歇Ⅱ产量为9 250 kg/hm2，产量最低的是不灌水，为5 500 kg/hm2。腾发量浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌、不灌水4种灌溉制度分别为5 181.0、4 975.5、5 364.0、3 954.0 m3/hm2。干谷腾发量分别为0.55、0.54、0.56、0.72 m3/kg。从而得出2016年度浅湿间歇Ⅱ处理水分利用效率最高，浅湿间歇Ⅰ和群习灌次之，不灌水水分利用效率最低。

2.4 不同灌溉制度每1 kg干谷耗水量的单因素方差分析

从表7可以看出，从显著性概率看p=0.175 84即p>0.05，说明各组的方差在α=0.05水平上差异不显著性；从表8可以看出，从显著性概率看p=0.027 89即p<0.05，说明各组的方差在α=0.05水平上具有显著性差异。即在2016年度特定的气象条件下，本站设置的浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌3种灌溉制度之间每1 kg干谷耗水差异不显著。浅湿间歇Ⅰ、浅湿间歇Ⅱ、群习灌3种灌溉制度与不灌水灌溉制度的每1 kg干谷耗水量之间差异显著。

3 结论

试验结果表明，4种灌溉制度中群习灌腾发量最大，虽然产量和浅湿间歇Ⅰ相同，但是降雨利用率最低、每1 kg干谷腾发量较高、水分利用效率低于浅湿间歇Ⅰ和浅湿间歇Ⅱ。因此，在提倡节约水资源、提高水分利用效率的淠史杭灌区不宜选择群习灌；2016年度水稻生长期降雨相对丰富，但水稻生长的整个阶段降雨不均衡，降雨主要集中在分蘖前期、分蘖后期和拔节孕穗期。不灌水处理在后期的生长过程中受到水分胁迫严重，产量远远低于其他3种灌溉制度，且水分利用效率最低。因此，也不能选择不灌水这种灌溉制度。浅湿间歇Ⅰ较浅湿间歇Ⅱ降雨利用率低，灌水量高，腾发量高，产量几乎相等，且浅湿间歇Ⅱ的水分利用效率较浅湿间歇Ⅰ低。因此，在2016年度的气象条件下，通过相同的田间管理措施，浅湿间歇Ⅱ是淠史杭灌区最合理的灌溉制度。

4 参考文献

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