调亏灌溉条件下巴西陆稻IAPAR9需水规律的研究

陈宏德周新章陈可明龚 彦许 航易 宇何 利

（1.湖南省水利工程管理局 长沙市 410007；2.湖南省灌溉试验中心站 长沙市 410007；3.湖南农业大学 长沙市 410128）

水资源短缺，使得人们在传统“丰水灌溉”的基础上建立了非充分灌溉理论，放弃单产最高，追求某一总体面积的增产（即在水分有限的条件下，舍弃单产，追求总产量最高）。研究人员在大量的实验中发现：在通常情况下，一定程度的水分亏缺，对作物的生长并无不利影响，只有当水分亏缺到一定数值时，才对作物产生不良后果[1~2]。在这一发现的启迪下，有关专家根据作物的遗传和生理生态特性，在其生育期的某些阶段人为地主动施加一定程度的水分亏缺，调节其光合产物向不同组织器官的分配，调节地上和地下的生长动态，控制营养生长，促进生殖生长，从而提高经济产量，舍弃有机合成物的总量，达到节水高效，高产优质和提高水分利用率的目的[3~5]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016在湖南农业大学资环学院玻璃顶棚培养室内进行，采用盆栽准确控制土壤水分，单盆直径25 cm，高30 cm，装入净土重为7.2kg。试验前对试验土壤田间持水率进行测定。试验品种为巴西陆稻IAPAR9，播种前先晒种2天，然后用清水浸种24h，再用水稻杀菌剂“强氯精”浸种消毒16h，用清水洗净后再浸种催芽24h。播种时间为4月20日，于8月18日开始收获。

1.2 试验设计

进入调亏试验阶段后，将巴西陆稻IAPAR9分为出苗—分蘖（5月2日~5月21日）、分蘖—孕穗（5月22日~6月13日）、孕穗—齐穗（6月14日~7月14日）、齐穗—成熟（7月15日~8月18日）四个阶段。出苗—分蘖为第一阶段：土壤水分含量设为田间持水率的45%~55%、55%~65%、65%~75%3个不同的水分水平；分蘖—孕穗为第二阶段：土壤水分含量设为田间持水率的55%~65%、65%~75%、75%~85%3个水平；孕穗—齐穗为第三阶段：土壤水分含量设为田间持水率的70%~80%、80%~90%2个水平。充分灌水处理各阶段的水分含量设为田间持水率的75%~85%、75%~85%、80%~90%。试验共19个处理，每个处理设3次重复，齐穗—成熟阶段不作试验处理，土壤含水率保持在65%以上。

2 结果与分析

2.1 叶片水平上的水分利用率

叶片水平上水分利用率（WUE）是表示光合速率与蒸腾速率相互关系的特征。表1是5月19日、6月10日、7月13日上午10时测得的值，通过对水分利用率的比较分析：第一阶段水分利用率的最大值对应的土壤水分含量为：55%~65%、第二阶段为65%~75%、第三阶段70%~80%。第二、三阶段叶片水平上水分利用率的最大值并不对应光合速率的最大值。

表1 各阶段、各处理的蒸腾速率表

说明通过蒸腾速率来提高光合速率，达到一定程度后，效果并不理想,而且光合速率最大值并不对应水分利用率的最佳值。蒸腾速率较低时，光合速率基本上呈线性增加，然后缓慢增加，当蒸腾速率增加到一定程度后，光合速率不再随蒸腾而增加，反而有所下降。

图1 不同的水分处理与产量水平的水分利用率

2.2 产量水平上的水分利用率

产量水平的水分利用率是衡量节水灌溉效益最重要的指标，用产量和灌溉水量的比值表示。山仑（1992）认为：高水分利用率是植物适应干旱环境的重要机制之一，抗旱性能的好坏基本依据是水分利用率的高低，抗旱性是作物在干旱条件下得以生存并取得较好产量的潜力。图1是各灌溉处理在产量水平上的水分利用效率分析的结果：水分利用率的最高值与最低值的差值为0.24 kg/m3，高46.15%；与对照处理的差值为0.17 kg/m3，高28.81%。最高值对应的三个阶段的土壤水分含量分别为：55%~65%、55%~65%、70%~80%。这说明前期适当的水分胁迫使得巴西陆稻IAPAR9经历了有益的干旱锻炼，使其耐旱能力得到了很大提高，对水分胁迫的敏感度下降，而后期的充足供水使得巴西陆稻IAPAR9的开花和灌浆等重要的生殖生长过程得以正常进行，从而保证了产量的提高，同时又降低了水分的消耗量。

2.3 供水量与产量、水分利用率的关系

试验结果表明，在不同的供水条件下，产量水平的水分利用率（WUE）、产量（Y）和供水量（X）之间呈现出明显的非线性关系。水分利用率的最佳值不是在供水充足、产量最高时获得。水分利用率、产量随供水量的提高分为三个阶段，即增加阶段、缓慢增加阶段和下降阶段（如图 2、图 3、图 4）。WUE-X、Y-X、Y-WUE可用二次曲线来表示。

图2 耗水量与水分利用率的关系

图3 耗水量与产量的关系

图4 水分利用率与产量的关系

经过以上分析可知:若只追求最高产量而把供水量增加到最大值,则对应的水分利用率并不是最佳值;当水分利用率达到最高时的供水量,所对应的产量又不是最大。因此通过协调水分利用率、产量、和供水量的关系，在保证产量的前提下，适当减少供水量，使高产和节水都达到较高的水平。这也为节水农业提供了理论依据。由式（1）和式（2）求导可知:当灌水量为6 368.96 m3/hm2时，水分利用率最高,由式（3）得水分利用率为0.794 1；当灌水量为6 907.92 m3/hm 时，产量最高，由式（3）得产量为 7 854.53 kg/hm2。

2.4 各生育阶段的需水特征

表2为处理6~处理10五个生育阶段需水特征的平均值（因这5个处理的产量和水分利用率都较高），表中的模比系数表示某生育阶段的需水量占整个生育期总需水量的百分比，需水强度为某生育阶段的需水量与该阶段持续天数的比值。全生育期需水大约为6 436.4 m3/hm、需水量强度为53.2 m3/d，分蘖—孕穗、孕穗—齐穗阶段需水量、模比系数、需水量强度较大。彭世彰（2003）等人认为：需水强度越大的阶段，作物对水分的敏感程度越高，所以巴西陆稻IAPAR9在孕穗—齐穗期对水分最敏感（需水量强度为79.7 m3/d），依次是分蘖—孕穗（需水量强度为58.6 m3/d）、播种—出苗（需水量强度为 51.3m3/d）、出苗—分蘖（需水量强度为46.0 m3/d）、齐穗—成熟（需水量强度为30.3 m3/d）。模比系数是：

播种—出苗9.56%、出苗—分蘖 14.30%、分蘖—孕穗20.02%、孕穗—齐穗39.65%、齐穗—成熟16.47%。

表2 处理6～10的平均需水量

3 结论与讨论

（1）水分利用率随着耗水量的增而增加，当耗水量增加到某一临界值后水分利用率不再增加，而是有所下降，这可能是水分含量超出某一临界值后巴西陆稻IAPAR9由生理蒸腾发展成为物理水分散失的结果，这部分蒸腾属于奢侈蒸腾，应给予控制。

（2） 灌水量控制在（6 368.96~6 907.92）m3/hm2之间为宜，与充分灌溉（对照处理8 507.20 m3/hm2）相比，可节约灌溉用水23.16%~33.57%。试验处理9为最高实际产量（4799.9kg/hm2）对应的耗水量（6868.3 m3/hm2）正是在一范围。如果水资源紧张取下限值，如果水资源充足则取上限值。

（3）模比系数为播种—出苗9.56%、出苗—分蘖14.30%、分蘖—孕穗20.02%、孕穗—齐穗39.65%、齐穗—成熟16.47%。若在水资源短缺的情况下，可按模比系数将有限的水资源分配到各生育阶阶段。

[1]吴泳辰，韩国君，陈年来.调亏灌溉对加工番茄产量、品质及水分利用效率的影响[J].灌溉排水学报,2016,35(7):104-107.

[2]孟兆江，段爱旺，王晓森，等.调亏灌溉对棉花根冠生长关系的影响[J].农业机械学报2016,47(4):99-104.

[3]李雅善，赵现华，王华，等.葡萄调亏灌溉技术的研究现状与展望[J]. 干旱地区农业研究，2013，31（1）：236-241.

[4]吕丽华，李谦，董志强，等.灌水方式和灌溉量对冬小麦根冠结构的影响［J］.麦类作物学报，2014,34(11):1537-1544.

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