南方地区水肥调控下水稻灌区节水减污效果研究

2018-12-04王建文闻源长肖梦华

水利科学与寒区工程 2018年11期

王建文，闻源长，肖梦华

(1.杭州市萧山区钱塘江灌区管理处，浙江杭州 311200；2.杭州萧山水利水电勘察设计所，浙江杭州 311200；3.杭州市萧山区农机水利局，浙江杭州 311201；4. 浙江省水利河口研究院，浙江杭州 310020)

水稻生长期灌水次数多、灌溉定额大，若灌水技术不科学，可能导致灌溉用水效率不高。以浙江省水稻灌区为例，大型灌区实测灌溉水有效利用系数为0.544[1]。为提高水稻产量，大量使用化肥农药成为常态，我国氮肥施用水平达到199.3 kg/hm2，高出国际平均水平约94%[2-4]。目前水稻氮肥利用率约为28.3%，只有10%～20%左右附着在作物上，而80%～90%的农药流失到土壤、水体、空气中[5-6]。由于大量未消耗的化肥、农药随农田排水及田间渗漏带入附近水体，造成水体环境的污染[7-8]。本文以南方水稻灌区为研究对象，研究不同节水灌溉方式与不同施肥方式耦合下，水稻节水减污效果，研究成果对提高水稻灌区水分利用效率、丰富作物灌排理论、指导灌区的灌排实践具有重要的科学价值和实用意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

浙江省灌溉试验中心站试验基地位于杭州市萧山区，试验区域年平均降水量1320.5 mm，平均气温16.1 ℃，无霜期224 d，年相对湿度82%，年日照2116.6 h。土壤质地为砂壤土，原土有机质1.1%，全氮0.06%，全磷0.06%，pH值7.5。

1.2 试验设计

供试水稻品种均为中浙优1号，水稻灌溉试验划分为6个生育阶段，分别为返青期、分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期、黄熟期。灌溉方式分为3种，分别为常规灌溉W0、间歇灌溉W1、蓄雨间歇灌溉W2，田间水分控制标准见表1。施肥方式分为3种，分别为不施氮肥F0(空白对照)，2次施肥F2(群众习惯模式)，3次施肥F3(氮肥用量180～200 kg/hm2，基肥、分蘖追肥、拔节肥各1次)。共设计7个处理，3个重复，具体方案见表2。

1.3 观测指标与方法

耗水量观测，当田面有水层时，用测针测定水位；当田面无水层时，每隔3～5 d用土壤水分测定仪观测一次土壤含水率；渗漏量使用稻田渗漏仪观测；灌溉定额利用安装在每个试验小区进口处的计量水表观测，生长期灌水定额之和便是水稻灌溉定额。灌溉水样从灌溉水源取一次代表样。渗漏水样用稻田渗漏仪采集一次土壤渗漏溶液，水样分析送浙江省农科院检测，分析指标

表1 永康站不同灌溉处理的田间水分控制标准 mm

表2 水稻试验设水肥调控方案设计(2017年)

2 结果与分析

2.1 不同水肥调控下水稻耗水规律

不同水肥处理模式水稻日耗水量变化如图1所示。不同水肥处理水稻需水规律一致，水稻日需水高峰期出现在分蘖盛期和抽穗开花期后期，常规灌溉模式下表现较为明显，需水总量最大的生育阶段为分蘖期。水稻分蘖期至抽穗期是植物生长最旺盛阶段，也是气候相对较热的阶段，此时田间蒸发量和植物蒸腾量均处于最大值，故日均需水量最大，同时由于分蘖期持续时间长，故需水总量大。两种节水灌溉模式下，间歇灌溉(W1)与蓄雨间歇灌溉(W2)无显著差别，且水稻日均耗水量均显著低于常规灌溉，表明节水灌溉通过改善田间水分状况，可以有效的减少水稻田水量的消耗。

图1 不同灌溉模式下水稻耗水规律(2017)

2.2 不同水肥调控下水稻水分利用效率

不同水肥处理的产量及水分利用效率见表3。可以看出，不同灌溉模式下水稻产量比较：对照处理(W0)产量最低，亩均值为504.2 kg，与节水灌溉模式的差异达到显著水平(P≤0.05)；间歇灌溉亩产量最高(平均600.3 kg)，蓄雨间歇灌溉次之(平均589.8 kg)，两者亩相差10.5 kg，差异不显著(P>0.05)；不同施肥方式比较：对照处理与其他施肥产量差异极显著(P≤0.01)；3次施肥产量最高，2次施肥模式产量次之，但两者差异很小，达不到显著水平(P>0.05)。不同灌溉模式下灌溉水分生产率比较：间歇灌溉模式灌溉水分生产率最高(平均2.22 kg/m3)，与常规灌溉差异达到极显著水平(P≤0.01)；蓄雨间歇灌溉次之(均值为2.17 kg/m3)，与间歇灌溉基本一致；常规灌溉和蓄雨间歇灌溉的差异达到极显著水平(P≤0.01)；不同施肥方式比较：对照处理与其他施肥处理相比，灌溉水分生产率差异极显著(P ≤0.01)；2次施肥处理和3次施肥处理灌溉水分生产率差异不显著(P>0.05)，两种模式基本相同。降雨水分利用效率(WUEP)和耗水水分利用效率(WUEET)各处理间的差异表现基本相同。