控制灌溉条件下粳稻不同种植模式对比研究

孙雪梅，于艳梅，孙艳玲，黄 彦

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

控制灌溉条件下粳稻不同种植模式对比研究

孙雪梅，于艳梅，孙艳玲，黄 彦

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

利用称重式蒸渗仪研究了控制灌溉条件下移栽和直播种植模式粳稻生育期生长规律、耗水特点，对不同种植模式下粳稻产量构成要素、产量和水分生产率进行了对比，明确了不同生长条件下粳稻生育期生长特性、耗水规律。结果表明：直播种植粳稻分蘖期滞后于移栽，但会产生生长补偿效应，在生育期末直播与移栽的分蘖和株高变化规律基本一致；移栽种植全生育期较直播节水约21%；产量方面，水直播较移栽低12%，旱直播较移栽低29%；水分生产率水直播较移栽高11%，旱直播较移栽低9%。综合比较，水直播推广前景优于旱直播。

称重式蒸渗仪；粳稻；移栽；直播

我国是农业大国，农业用水量在全国总用水量中所占比例较大，2015年，我国农业用水量占全国总用水量的比重已达63.1%[1]。而当前我国水资源面临的形势十分严峻，水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题日益突出。2011年中央一号文件明确提出，实行最严格的水资源管理制度，划定水资源“三条红线”，对水资源利用提出了更加严格的要求。水资源“三条红线”的划定，对农业生产提出了更高的要求，如何在保证稳产高产的前提下，最大限度地减少农业用水量，保障农业可持续发展，是目前亟待解决的问题。

水稻是我国主要的粮食作物，也是耗水量最大的作物[2]，其用水量占农业用水量一半以上。黑龙江省是水田大省，粳稻产量占全国粳稻总产量的一半以上。目前，黑龙江省水田面积已超过400万hm2，农业灌溉用水量占全省总用水量的84.1%，其中，水田用水量占农业灌溉用水量的98.3%[3]，农业节水的潜力主要是水田节水。近20 a来，国内外关于水稻节水灌溉需水量变化规律的研究成果较多，相继得出了不同节水灌溉条件下水稻需水量变化规律[4-7]。而直播作为一种古老的稻作方式，因其符合现代稻作轻简化和机械化的发展方向，应用面积呈现一种不推而广的扩张趋势[8]，同时，由于直播不需要泡田，节省了粳稻泡田用水量，契合节水农业未来发展的方向。故选择黑龙江省主要节水灌溉模式，利用称重式蒸渗仪研究了控制灌溉模式下移栽和直播种植的粳稻生育期生长规律、耗水特点，并对产量和水分生产率做了对比，明确了不同种植模式下粳稻生育期生长特性、耗水规律，旨在为粳稻节水栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于黑龙江省庆安灌溉试验站，地理坐标为东经125°44′，北纬45°63′。试验站土壤为典型寒地黑土，土壤饱和含水率49.18%，干密度1.10 g/cm3，有机质4.96%，全氮0.188%，全磷0.083%，全钾1.89%，pH值6.05。多年平均气温2～3 ℃，10 ℃以上有效积温2500～2800 ℃，太阳辐射量4000～4300 MJ/(m2·a)。多年平均年降水量500～600 mm，多年平均年水面蒸发量700～800 mm。本区作物水热生长期在156～171 d，平均164 d，全年无霜期128 d。气候特征属寒温带大陆性季风气候。试验站设有称重式蒸渗仪24组，直径1.13 m，面积1 m2，配套遮雨棚设施和地下廊道，每组蒸渗仪配有一套自动称重系统，最大称重范围为6000 kg，鉴别力100 g。

1.2 试验设计

试验于2015年在称重式蒸渗仪中进行。试验设置移栽、水直播和旱直播三种处理，三种处理水分控制指标均按照黑龙江省地方标准《寒地水稻节水控制灌溉技术规范》中规定的控制灌溉模式管理。每种处理设置三次重复。控制灌溉水分管理指标见表1。

粳稻供试品种为龙庆稻1号，全生育期133 d，直播于5月17日播种，移栽于5月25日插秧。水直播采用条播方式，行距30cm，平均65粒/m，出苗后定基本苗100万株/hm2；旱直播采用点播方式，行距30 cm，埋粒深度2 cm，出苗后定基本苗100万株/hm2；移栽平均5株/穴，密度30 cm×17 cm。各处理均于9月16日收获测产。各小区施肥、病虫害的防治及除草等管理方法同当地大田。

表1 控制灌溉水分控制指标

注：①灌水上限为田面水层深度，灌水下限为根层土壤含水量占土壤饱和含水量的百分比。②土壤含水量测定深度为：返青期和分蘖期200 mm，拔节孕穗期300 mm，抽穗开花期、乳熟期和黄熟期400 mm。

1.3 测定指标及方法

(1)土壤水分/田间水层：土壤水分采用便携式土壤水分测定仪测定，水层采用水尺观测，每隔3 d观测一次，每次观测在上午9时，灌水前后加测。

(2)耗水量：每天上午9时记录称重系统读数。

(3)基本苗：在粳稻返青后测定基本苗，并定水直播和旱直播基本苗数。

(4)分蘖：每个蒸渗仪选有代表性的5个测点，做标记，每次均测定选定的5个测点。分蘖期每隔3 d测一次，其他生育期每隔5 d测一次。

(5)株高：定点标记同分蘖，抽穗前株高为土面至每穴最高叶尖的高度，抽穗后株高为土面至最高穗顶(不计芒)的高度。

(6)考种测产：收回每个蒸渗仪全部植株，测定小区实产。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式粳稻生态指标分析

不同种植模式下粳稻生育期分蘖数及株高变化见图1和图2。图1和图2中横坐标生育期划分以移栽种植为准。

图1 不同种植模式下粳稻生育期分蘖数变化

由图1可知，移栽种植分蘖期开始时间为6月5日左右，直播分蘖期开始时间为6月14日左右，直播分蘖期较移栽种植滞后约10 d。移栽粳稻在分蘖初期分蘖数增加较缓慢，整个分蘖初期粳稻分蘖生长速率为0.6株/(穴·d)；从分蘖中期开始分蘖数迅速增加，到分蘖中期末达到峰值(6月29日)，整个分蘖中期粳稻分蘖生长速率为1.0株/(穴·d)；分蘖末期分蘖数缓慢下降，直到乳熟期和黄熟期达到稳定。直播虽然分蘖期较移栽滞后，但两种处理在粳稻开始分蘖后直接进入分蘖数快速增加的分蘖中期，整个分蘖中期水直播分蘖生长速率为3.0株/(穴·d)，旱直播分蘖生长速率为1.9株/(穴·d)；在分蘖末期直播分蘖数达到峰值(7月5日)后缓慢下降，直到乳熟期和黄熟期达到稳定，变化规律与移栽种植一致。

从整体看，虽然直播在生长期上较移栽种植滞后，但在出苗后，直播粳稻不需要返青，并且越过分蘖数缓慢增长期，直接进入快速增长期，到分蘖中后期水直播分蘖数与移栽种植基本持平，旱直播分蘖数略低，但差异不大；至黄熟期，水直播有效分蘖数略高于移栽，旱直播有效分蘖数最小，但总体差异较小。分析表明，在控制灌溉条件下，直播生长期虽然滞后于移栽，但直播稻苗不需要返青，在分蘖期会产生生长补偿效应，在分蘖中后期分蘖数迅速增长，水直播分蘖峰值和有效分蘖数与移栽基本持平，旱直播的生长补偿效应低于水直播。

图2 不同种植模式下粳稻生育期株高变化

由图2可知，移栽种植粳稻株高在整个生育期呈平稳上升趋势，分蘖期株高生长速率为1.26 cm/d，拔节孕穗期株高生长速率为0.74 cm/d，抽穗开花期株高生长速率为0.84 cm/d，乳熟期和黄熟期株高生长速率为0.56 cm/d，整个生育期株高生长速率分蘖期最大，拔节孕穗期生长速率降低，抽穗开花期略有升高，乳熟期和黄熟期最小。水直播与旱直播粳稻株高在整个生育期上基本没有太大差异，均低于移栽处理株高；两种处理株高在分蘖中期增长缓慢，从分蘖末期开始迅速增长，至生育期末水直播株高与移栽基本持平，旱直播株高略低。株高生长速率方面，分蘖期水直播为0.57 cm/d，旱直播为0.50 cm/ d，拔节孕穗期水直播为1.42 cm/d，旱直播为1.30 cm/d，抽穗开花期水直播为1.09 cm/d，旱直播为1.02 cm/d，乳熟期和黄熟期株高生长速率水直播为0.53 cm/d，旱直播为0.52 cm/d，可见，水直播与旱直播在粳稻生育期株高生长速率没有太大差异，均呈抛物线变化趋势，与移栽处理平稳上升趋势有所差别，这是由于水直播与旱直播前期生长效应主要体现在分蘖的快速增长上，抑制了株高的增长，在分蘖达到峰值后，株高开始迅速增长。分析表明，水直播与旱直播株高虽在生育前期增长缓慢，但后期会产生补偿效应，在生育期末直播与移栽的粳稻株高无明显差异。

2.2 不同种植模式粳稻耗水强度分析

从图3中可以看出，在移栽粳稻返青后(直播粳稻苗期后)，三种种植模式粳稻生育期耗水强度的变化趋势一致，整个生育期粳稻耗水强度峰值出现两次，分别在分蘖中期和拔节孕穗期～抽穗开花期，耗水强度最低的时期为黄熟期。

在移栽返青期，由于移栽种植需要以水保苗，田面需保持水层，因此耗水量最高；直播稻苗直接生长于本田，不需返青保苗，水直播苗期田面只需保持花打水即可，旱直播苗期只需在缺水时灌水保持土壤湿润，保证稻苗正常生长，因此水直播苗期耗水强度较移栽种植低25%，旱直播苗期耗水强度较移栽种植低59%。

进入分蘖期，移栽和水直播耗水强度在分蘖前期较返青期(苗期)有所降低，旱直播从苗期开始耗水强度一直处于上升阶段，到分蘖中期三种种植模式耗水强度达到第一个高峰期；移栽和水直播在分蘖前期和分蘖中期耗水强度相差不大，旱直播由于前期水分控制严格，到分蘖高峰期耗水强度大幅提高，体现出较强的生长补偿效应，旱直播耗水强度较移栽种植高57%，较水直播高65%；到分蘖末期三种种植模式耗水强度均下降，水直播与旱直播由于生育期滞后，分蘖末期晒田时间短，耗水强度略高于移栽。

拔节孕穗期和抽穗开花期是三种种植模式耗水强度的第二个高峰期，移栽种植由于分蘖末期晒田重控，复水后耗水强度大幅度提高，水直播与旱直播耗水强度提高程度小于移栽种植。此时期是粳稻由营养生长转换为生殖生长的时期，也是需水关键期，需保证水分供应。

乳熟期，三种种植模式粳稻耗水强度逐渐降低，直至黄熟期降至最低，三种种植模式粳稻耗水强度在这两个时期基本持平。从全生育期看，三种种植模式粳稻耗水强度规律一致，全生育期平均耗水强度差异不大，在粳稻生长的两个关键时期出现耗水强度高峰期。其中，旱直播整个生育期耗水强度最大值出现在分蘖中期，移栽与水直播整个生育期耗水强度最大值出现在拔节孕穗期。移栽、水直播与旱直播粳稻生育期耗水量分为4629 m3/hm2，4612 m3/hm2，4598 m3/hm2，相差不大，但移栽种植比直播多出泡田用水约1200 m3/hm2，因此，直播较移栽种植节水约21%。

图3 不同种植模式粳稻生育期耗水强度变化

2.3 不同种植模式粳稻产量指标分析

图4为粳稻产量构成指标图，图中可以看出，有效穗数水直播>移栽>旱直播；穗粒数移栽>水直播>旱直播；千粒重移栽>直播；结实率水直播大于移栽与旱直播。从四个产量构成指标可知，移栽种植穗粒数和千粒重两个指标较优，水直播有效穗数和结实率两个指标较优，但优势不明显，旱直播四个指标均不具优势。

图5可以看出，产量大小为移栽>水直播>旱直播，水直播较移栽产量低12%，旱直播较移栽产量低29%。

图6可以看出，水分生产率水直播>移栽>旱直播，水直播较移栽水分生产率高11%，旱直播较移栽水分生产率低9%。分析可以得出，水直播虽然产量比移栽低，但水分生产率高于移栽，节水潜力大，旱直播产量和水分生产率均低于移栽和水直播，因此，推广前景方面，水直播优于旱直播。

图4 不同种植模式粳稻产量指标

图5 不同种植模式粳稻产量

图6 不同种植模式粳稻水分生产率

3 结 论

通过对控制灌溉条件下不同种植模式粳稻生态指标、耗水强度、产量指标、水分生产率的对比分析得出：

(1)在控制灌溉条件下，直播在分蘖期会产生生长补偿效应，在分蘖中后期分蘖数迅速增长，分蘖高峰期略滞后于移栽，水直播分蘖峰值与有效分蘖数与移栽基本持平，旱直播的生长补偿效应低于水直播，分蘖峰值与有效分蘖数均低于移栽和水直播；株高方面，直播株高虽在生育前期增长缓慢，但在生育期末株高与移栽无明显差异。

(2)在控制灌溉条件下，直播与移栽种植模式粳稻耗水强度规律一致，均在粳稻生长的两个关键时期出现耗水强度高峰，其中，旱直播耗水强度最大值出现在分蘖中期，移栽与水直播耗水强度最大值出现在拔节孕穗期，且三种种植模式粳稻全生育期平均耗水强度差异不大，但移栽种植比直播多出泡田用水约80 m3/hm2，因此，直播较移栽种植节水约21%。

(3)在产量构成指标方面，移栽种植穗粒数和千粒重两个指标较优，水直播有效穗数和结实率两个指标较优，旱直播四个指标均不具优势；水直播较移栽产量低12%，旱直播较移栽产量低29%；水直播较移栽水分生产率高11%，旱直播较移栽水分生产率低9%；综合比较，水直播推广前景优于旱直播。

[1] 中华人民共和国水利部.2015年中国水资源公报[Z]. 北京：中华人民共和国水利部，2016.

[2] 茆智，崔远来，李远华. 水稻水分生产函数及其时空变异理论与应用[M].北京：科学出版社，2003.

[3] 黑龙江省水利厅.2014年黑龙江省水资源公报[Z]. 哈尔滨：黑龙江省水利厅,2015.

[4] 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.

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[6] 聂晓，王毅勇. 非充分灌溉对寒地井灌稻田耗水规律的影响[J]. 灌溉排水学报，2015，34(9)：72-75.

[7] 燕茹，贾春梅，张忠学. 黑土、黑钙土稻作耗水规律及水分生产效率试验研究[J]. 节水灌溉，2015(11)：37-43.

[8] 许轲，唐磊，张洪程，等. 不同机械直播方式对水稻分蘖特性及产量的影响[J]. 农业工程学报，2014，30(13)：43-51.

Comparative study on different cropping patterns of japonica rice under controlled irrigation

SUN Xuemei，YU Yanmei，SUN Yanling，HUANG Yan

(HeilongjiangProvinceHydraulicResearchInstute,Harbin150080,China)

Rice growth and water consumption characteristics of transplanting and direct seeding mode were studied under controlled irrigation using the weighing lysimeter, yield factors, yield and water productivity under different planting mode were compared, growth characteristics, water consumption law of japonica rice under different planting mode were clear, the results of comparative analysis of yield and water productivity of Japonica Rice under transplanting and direct seeding were provided. The results show that：the tillering stage of direct seeding was behind the transplanting, but will produce growth compensation effect, the tillers and plant height were basically consistent; the water consumption of direct seeding was 21% saved than transplanting in the whole growth period; in terms of yield, water direct seeding was 12% and dry direct seeding was 29% lower than transplanting; in terms of water productivity, water direct seeding was 11% higher and dry direct seeding was low 9% than transplanting. By comprehensive comparison, the prospect of water direct seeding was better than dry direct seeding.

weighing lysimeter;japonica rice;transplanting;direct seeding

国家重点研发计划项目(2016YFC0400103)

孙雪梅(1983-)，女，吉林九台人，工程师，研究方向为农业水土工程与节水灌溉技术。E-mail：1029237221@qq.com。

S274.1；S511.2+2

：A

：2096-0506(2017)08-0006-06