间歇灌溉对辽宁东部灌区水稻生长特性和产量的影响

杨 磊，凡久彬，赵 明

(1.沈阳安腾物业服务有限公司，辽宁 沈阳 110003；2.辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110003；3.山东农业大学 勘察设计研究院，山东 泰安 271000)

水稻是我国重要的粮食作物，也是一种高耗水作物，水稻灌溉消耗了我国65%以上的农业总用水量[1]。随着社会经济的发展，农业用水占总用水量的比例将会逐渐降低，因此农业节水灌溉势在必行。近年来，许多节水灌溉模式被相继提出，间歇灌溉就是其中一种显著节水的灌溉模式，能够最大程度抑制稻田无效水分消耗，提高水分利用效率[2]。间歇灌溉除了能显著减少水稻灌溉水量，还具有许多其他优势，主要包括降低水稻无效分蘖数，促进水稻对养分的有效利用，还会促使水稻植株体内化合物转运发生变化，使碳水化合物集中在茎鞘，因而使水稻茎秆组织紧密，杆壁增厚，节间长度降低，提高水稻抗倒性[3]。

东港灌区位于辽宁东部滨海地区，有效灌溉面积达4.77万hm2，是辽宁省主要大型灌区之一，灌区内水田面积达4.54万hm2。多年来，因降雨较多，水源供水充足，东港灌区农户的主要灌溉方式仍然是大水漫灌居多，在生产中经常遇到两个问题：一是深水淹灌本身对水资源的浪费较为严重；二是深水淹灌容易对水稻生长性状产生不利影响，如根系腐烂、无效分蘖过多、基部节间较细、易倒伏，因此，探索合适的稻田节水灌溉方式对辽宁东部灌区的水稻生产具有实际意义。本研究在东港灌区设置不同程度的间歇灌溉模式单因素试验，重点针对间歇灌溉对水稻茎秆形态特性和产量的影响开展研究，旨在提出符合辽宁东部灌区灌溉需求、保证水稻产量、提高水稻生长特性的灌溉模式。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年在东港市长山镇柞木山村进行，位于东经124°00′36″，北纬39°51′30″。属北温带湿润地区大陆性季风气候，年平均温度8.4℃，降水量900～1000 mm，无霜期182 d，日照时数2484 h。水稻种植区域为退海平原，地势平坦，土壤为盐渍化水稻土，pH值7.8，有机碳6.5 g/kg，全氮0.61 g/kg，有效磷5.2 mg/kg，速效钾88 mg/kg，土壤质地为粉砂质壤土，肥力偏低。

1.2 试验材料

水稻选用辽宁滨海地区广泛种植的粳稻品种盐丰47，选育自辽宁省盐碱地利用研究所，具有耐盐、高产、优质、中感稻瘟病的特点，适宜在辽宁东南部稻区种植。水稻于5月25日插秧，插秧行距30 cm，株距15 cm。水稻施肥和田间管理均按照当地农民的生产管理经验进行。

1.3 试验设计

试验设计采用单因素随机区组试验，小区面积36 m2，设置3处理：持续淹灌CF、轻度间歇灌溉MI和重度间歇灌溉SI，3重复共计9个小区。各小区之间采用土埂分隔。三种灌溉模式的控水标准为：CF(全生育期保持1～7 cm水层，直至收获前一周落干)、MI(返青期保持1～3 cm水层，其余生育期先灌3 cm水层，至15 cm土层处土水势降到-10 kPa时再灌水，收获前一周落干)、SI(返青期保持1～3 cm水层，其余生育期先灌3 cm水层，至15 cm土层处土水势降到-20 kPa时再灌水，其他水管理与MI一致)。全生育期严格监测水分，其他田间管理同当地农民生产习惯保持一致。

1.4 测定指标

水稻株高及分蘖：于每个小区随机选择水稻5穴，定株测定水稻分蘖数和株高。分蘖测定由人工查数，从分蘖期开始每隔3 d测定一次，拔节期之后每隔5～10 d测定一次。株高测定采用刻度尺确定水稻根部以上植株高度，每隔5～10 d测定一次。

茎秆强度指标：选取水稻抽穗后25 d于每个小区随机采集水稻3穴，从每穴水稻中选择长势一致的茎秆3根，选择水稻基部节间剪断，去掉叶鞘后，测定其粗度，干物质充实度和抗折强度。水稻的基部节间承担着自下而上整个水稻植株的重量，具有较大的弯曲力矩，因而较之其他节间发生折断风险最高。基部节间粗度由游标卡尺测定节间中部粗度确定，干物质充实度由节间干物质量除以节间长度计算得到。

抗折强度由自制测定器确定[4]：将待测定的节间置于测定器上，该节间中点与测定器中点对应(支点间距5 cm)，在中点挂一塑料瓶，逐渐加入砝码至茎秆要折断还没折断时，向瓶中加入钢珠直至茎秆折断，此时砝码、钢珠及塑料瓶的重力即为该节间的抗折力。

水稻成熟期，在小区内采集长势一致的3穴代表性水稻植株，齐根剪断收获水稻地上部分，将其置于烘箱中75 ℃烘干至恒重，记录水稻地上部干物质量。10月18日，在各小区中间2 m2人工收割，自然晾晒一周后测定各小区产量。

1.5 数据分析

数据分析SPSS软件进行单因素方差分析，采用LSD法对灌溉模式因子进行95%显著性差异检验。

2 结果分析

2.1 灌溉模式对水稻生育期内分蘖和株高变化的影响

图1为不同灌溉模式下水稻生育期内分蘖数变化，水稻分蘖数从分蘖期开始增加，在水稻拔节孕穗期达到最高后开始下降。在7月8日，水稻分蘖数达到最高值。由表1可知，与CF相比，MI和SI分别显著降低水稻最高分蘖数9.40%和14.6%。8月12日水稻有效分蘖数表明(表1)，与CF相比，SI显著降低水稻分蘖数13.3%，而MI与CF无显著差异。水稻生育期内株高变化见图2。株高在水稻拔节期开始增加迅速，在乳熟期达到稳定。在8月17日水稻最终株高表明(表1)，与CF相比，MI和SI分别显著降低水稻株高7.91%和9.67%。

图1 灌溉模式下水稻生育期内分蘖数变化

图2 灌溉模式下水稻生育期内株高变化

表1 灌溉模式对水稻最高分蘖数、有效分蘖数和最终株高的影响

2.2 灌溉模式对水稻茎秆形态特性的影响

强壮的茎秆为水稻养分转运提供了重要保证。表2表示灌溉模式下水稻基部节间茎秆形态特性。灌溉模式对水稻基部节间粗度、干物质充实度和抗折强度均有着显著影响。与CF相比，MI和SI分别增加水稻基部节间粗度4.49%和6.99%，增加干物质充实度6.29%和9.69%，增加抗折强度11.0%和17.4%。

表2 灌溉模式对水稻基部节间茎秆形态特性的影响

2.3 灌溉模式对收获期水稻干物质量和产量的影响

灌溉模式对收获期水稻地上部干物质量和产量影响见表3。与CF相比，SI减少水稻地上部干物质量9.06%，MI和CF水稻地上部干物质量无显著差异。与CF相比，SI减少水稻产量8.43%，MI和CF水稻产量无显著差异。

表3 灌溉模式对收获期水稻干物质量和产量的影响

2.4 灌溉模式对水稻耗水量和水分利用效率的影响

灌溉模式对水稻耗水量和水分利用效率影响见表4。灌溉模式对水稻耗水量和水分利用效率均有着显著影响。与CF相比，MI和SI分别减少水稻耗水量13.0%和27.4%。与CF相比，MI和SI分别提高水稻水分利用效率10.8%和25.8%。

表4 灌溉模式对水稻耗水量和水分利用效率的影响

3 结 论

轻度和重度两种间歇灌溉除显著降低水稻耗水量(13.0%和27.4%)和提高水分利用效率(10.8%和25.8%)之外，还提高了基部节间粗度(4.49%和6.99%)、干物质充实度(6.29%和9.69%)和抗折强度(11.0%和17.4%)，这与前人研究结论一致，表明干旱胁迫能够增加水稻茎秆强度和壁厚[5]。较之持续淹灌，重度间歇灌溉降低了水稻有效分蘖数13.3%、产量8.43%和地上部干物质量9.06%，而轻度间歇灌溉的水稻有效分蘖数、水稻产量和地上部干物质量均无显著差异，原因在于轻度间歇灌溉延缓了水稻生命周期，促进了水稻各器官干物质积累，提高了有效分蘖数，从而获得较高的产量[6]。水稻植株高度增加有助于形成水稻良好的群体结构，可减少叶片相互遮蔽，提高水稻生产干物质的能力；另一方面，株高的伸长也会增加茎秆折断的风险，引发潜在的水稻减产和稻米品质降低等问题。本试验结果表明，轻度间歇灌溉和重度间歇灌溉与持续淹灌相比，分别降低水稻最终株高7.91%和9.67%；而较之持续淹灌，轻度间歇灌溉并未引起水稻地上部干物质量和产量的显著降低。综合来看，在辽宁东部灌区水稻生产实践中选择轻度间歇灌溉(-10 kPa)是提高水稻水分利用效率，增强茎秆强度并稳定水稻产量的最佳处理。