不同生育期浅湿灌溉对水稻生长发育和水分利用效率的影响

2022-09-03徐大伟

治淮 2022年8期

徐大伟刘佳

针对安徽省江淮丘陵地区水稻生长季季节性干旱发生频繁、灌溉制度不合理、水资源利用效率低等问题，2015年在肥东八斗试验站开展了水稻浅湿灌溉试验，探讨了稻田不同生育期不同落干时间对水稻生长发育、耗水量和产量影响，分析其生长及需水规律并加以合理利用，为水稻生产调控、产量预测及降低水稻旱灾风险和优化灌溉制度提供一定技术支撑。

一、材料与方法

（一）研究地点

试验在安徽省淮委水利科学研究院肥东农水综合试验站进行，试验站位于肥东县八斗镇北2km、合蚌公路西侧。试验站周年为小麦、水稻轮作，水稻品种为两相优I 号。该区多年平均降雨量900mm左右；土壤主要为马肝土，土壤干容重1.35g/m3，pH 值5.7，孔隙度52.3%，有机质含量12.7g/kg，全氮含量1.31g/kg，速效氮含量77.0mg/kg，全磷含量1.53g/kg，速效磷含量17.7mg/kg。其特点是粘、僵、瘦，结构不良，通透性差，适耕期短；地形属典型的岗塝冲地貌，岗冲交错。试验区的气象、土壤、地形等自然条件在江淮分水岭地区均具有较好的代表性。

（二）试验设计

试验于2015年在有底测坑中进行，测坑面积为4m2（2×2），测坑均配置有防雨棚。试验控制因素为间歇天数，生育阶段划分为分蘖期、拔节期、抽穗开花期、成熟期4 个阶段。2015年度试验在18组测坑中进行，共9 个处理，每处理重复2 次，灌溉设计见表1。

表1 2015年水稻浅湿灌溉试验设计方案表

CK 组为常规灌溉处理：移栽至测坑后返青期、分蘖期、成熟期保持30～40mm 水层，拔节期和抽穗开花期保持30～50mm 水层，每日观察各测坑水层深度，低于30mm 进行补水，收获前一周不再补水；其余处理移栽至测坑后，返青期保持30～40mm 水层，然后按照试验方案进行落干处理，进入落干处理试验阶段后不再补水直至田面落干，当达到设计落干天数后一次补水达到40～50mm 水层，然后不补水直到落干天数再达到设计时间再进行补水，以此重复，直到此生育期结束，不需要落干的生育期按照常规灌溉处理，收获前一周断水。

栽培、施肥管理按照常规大田进行。水稻秧苗统一于5月12日播种，旱育秧30d，6月11日移栽至测坑。单本（选择2 个带2～3 叶的幼苗）人工插秧，插秧为30cm×15cm 依次排列；具体施肥磷肥按照5kg/亩的标准全部作为底肥。钾肥按照13kg/亩的标准，60%作为底肥，40%钾肥进入拔节期施肥。氮肥按照15kg/亩标准，55%作为底肥，15%氮肥进入分蘖期施肥，30%氮肥进入抽穗开花期施肥。

（三）测定内容

1.水分观测

每天按时测量各个测坑的水位，水位落干后分层取土测量含水率，按10cm、20cm、30cm、40cm深度土层各取两份土样计算土壤含水率。记载每次灌溉时间和每次灌水量。

对于田间贮水量Wi,j的计算公式如下：

式中：hci，j为第i 种作物第j 时段的田间水层深度，mm，如果是旱作物则取值为0；Hi，j为第i 种作物第j 时段的计算土层深度，mm；r 为计算土层深度的土壤干容重，g/cm3；θi，j为第i 种作物第j 时段的土壤含水率（占干土重的比例）。

肥东八斗试验站土壤0～40cm 饱和含水率θb=0.35、田间持水率θt=0.29、凋萎含水率θt=0.16，水稻土壤计算土层深度H=400mm，r 为计算土层深度的土壤干容重r=1.42g/cm3。

2.作物生长发育过程观测

生育期调查，根据茎和叶生长状况以及生育期特点判断生育期划分时间。

3.作物产量及产量构成因子测定

测量水稻的株高、穗长、实粒数、空瘪数、千粒种以及最终晒干后的产量。

4.水分利用效率WUE（kg/m³）

WUE=测坑水稻产量÷测坑全生育期总耗水量

二、结果与分析

（一）浅湿灌溉耗水规律分析

2015年水稻不同生育期不同落干天数耗水量如表2 所示。由表2 可知，各生育期不同处理耗水量均有差异，CK 组耗水量最大，随着落干时间越长耗水量越少，不同时间落干不仅在落干生育期耗水量比CK 组（对照组）少，全生育期总耗水量也全部比CK 偏少。拔节期耗水量最大，其次是成熟期，分蘖期耗水量最少。分蘖期CK 组耗水量75.9mm，落干4 天和8 天耗水量分别比CK 组少16.9%和20.4%，分蘖期耗水量较少主要是由于分蘖期植株较小且以水面蒸发为主；拔节期生育阶段持续时间较长，气温升高，水面蒸发增大，同时该阶段也是水稻营养生长和干物质积累的关键时期，因此耗水量总体最多，落干3 天和6 天分别比CK 组耗水量少50.9mm 和113.6mm，在这生育期落干处理节省的水量最大；抽穗开花期时间较短耗水量却不少，抽穗开花期水稻营养生长和生殖生长并进，是生殖器官发育的关键时期，此时作物蒸腾强度大，需要大量的水分来维持自身的生长，落干3 天和6 天分别比CK 组耗水量少23.4%和34.5%，抽穗开花期落干节水率最高；成熟期CK 组与落干组耗水差异不明显，由于成熟期气温回落，蒸发减少，叶片衰老变黄凋落，作物蒸腾强度逐渐减小，对水分的需求也逐渐减小。全生育期处理四（拔节期落干6 天）耗水量最小，与CK 组相比节水10%，节水效果明显。

表2 不同灌溉管理条件下各生育期耗水量表

（二）浅湿灌溉对产量构成因子影响

不同处理对水稻穗长有一定影响，试验结果表明，CK 组处理穗长处于平均水平，处理三（拔节期落干3 天）穗长最长，处理八（成熟期落干8 天）穗长最短，最长比CK 组长5.5%，最短比CK 组短6%，浅湿灌溉对水稻穗长影响不明显。

每个测坑随机取20 株水稻计算实粒数和空瘪数，相同处理测坑取平均值。实粒数和空瘪数是反应产量和品质的重要指标，由表3 可知CK 组实粒数处于中间水平，但空瘪数最多，处理四（拔节期落干6 天）实粒数最多，处理八（成熟期落干8 天）实粒数减少明显，空瘪数也较多。为保证产量和品质，成熟期不适宜落干太久。

表3 不同灌溉管理条件下对产量构成因子影响表

千粒重是产量形成的重要因素，由表3 可知，浅湿灌溉对千粒重影响明显，常规灌溉处理千粒重最小，不同生育期落干对千粒重均有促进作用，处理一和处理八千粒重偏大明显，分别比CK 组偏大24.6%和23.6%。

不同生育期不同落干时间对水稻生长发育影响，最终都能在产量上体现出来，水稻的产量与不同水分处理有密切关系。各生育期短时间落干会让产量增加，随着落干时间增加产量又减少，不同生育期差异比较明显，处理八产量比CK 组偏少17.8%,其他落干处理均会有不同幅度增产。分蘖期落干4 天和8 天产量分别增加13.8%和3.7%；拔节期落干3 天和6 天产量分别增加34.9%和17.4%；抽穗开花期落干3 天和6 天产量分别增加32.1%和7.9%；成熟期落干4 天产量增加4.7%。拔节期落干增产效果最明显，抽穗开花期短时间落干增产效果也比较明显，成熟期落干时间太久还会出现小幅度减产，因此在实际生产过程中在拔节期和抽穗开花期可以适当落干，成熟期要注意落干时间不宜太长，以此保证产量的增加。

（三）浅湿灌溉对水分利用效率的影响

水分利用效率是作物风险评估的重要指标，2015年水稻浅湿灌溉不同处理的WUE 如图1 所示，不同生育期不同落干时间WUE 存在差异，落干时间越长，WUE 越低。分蘖期落干8 天比落干4 天低11.1%；拔节期落干6 天比落干3 天低4.1%；抽穗开花期落干6 天比落干3 天低17.2%；成熟期落干8 天比落干4 天低20.1%；由此可见，分蘖期落干4 天和8 天水分利用效率均比对照组高，说明分蘖期适当落干不仅会减少用水量，而且对产量也有促进作用；拔节期不同落干天数对WUE 影响较大，WUE 比CK 组高出30.4%～35.9%，因此拔节期落干是节水增产效果最好的生育阶段；抽穗开花期和成熟期落干时间增加水分利用效率降低明显，说明这两个生育期落干时间较长会导致水稻缺水，影响产量。