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間歇灌溉和淺水灌溉對水稻用水量及產量的作用比較

來源:江西水利科技 作者:邱佳慧,劉博懿,靳偉榮
發布于:2021-10-08 共3869字

  摘    要: 設置水稻間歇灌溉和淺水灌溉兩種灌溉模式,通過田間試驗研究不同灌溉模式對水稻耗水特性與產量的影響。結果表明,不同的灌溉模式下水稻的耗水過程變化趨勢基本一致,均呈現出先逐步上升,到達頂峰,然后下降的趨勢。兩種灌溉模式的總耗水量比較,顯示間歇灌溉模式較淺水灌溉模式具有明顯的節水效果。不同灌溉模式對水稻產量及其組成具有一定影響,間歇灌溉較淺水灌溉能夠顯著提高水稻有效穗、產量,對單穗粒數、結實率、千粒重等指標影響不顯著。間歇灌溉較淺水灌溉在全生育期的耗水量更低,同時產量還略高,因此水分利用效率得到顯著提高。

  關鍵詞:     水稻;間歇灌溉;淺水灌溉;耗水量;產量;水分利用效率;

  Abstract: Two irrigation modes, intermittent irrigation and shallow water irrigation, were set up to study the effects of different irrigation modes on water consumption characteristics and yield of rice through field experiments. The results showed that the change trend of water consumption process of rice under different irrigation modes was basically the same, gradually rising first, reaching the peak, then decreasing. The comparison of total water consumption between the two irrigation modes shows that intermittent irrigation mode has obvious water saving effect compared with shallow water irrigation mode. Different irrigation modes have certain effects on yield and composition of rice. Intermittent irrigation with shallow water can significantly improve effective panicle and yield of rice, but has no significant effect on grain number per panicle, seed setting rate and 1000-grain weight. Intermittent irrigation consumes less water than shallow water irrigation during the whole growth period and yields are slightly higher, so water use efficiency is significantly improved.

  Keyword: Rice; Intermittent irrigation; Shallow water irrigation; Water consumption; Yield; Water use efficiency;

  0、 引言

  水稻是江西省最重要的糧食作物;水稻常年的播種面積約占糧食總播種面積的85%~90%,同時水稻又是半水生性糧食作物,較小麥、馬鈴薯等糧食作物的耗水量大30%以上。傳統水稻種植一般采用淹水灌溉,對水資源的浪費較大。因此可以說,我省水資源能否高效集約使用就在于水稻灌溉能否高效集約。節水灌溉技術研究應用成為最關鍵的技術之一。

  當前,越來越多專家學者對節水灌溉技術進行了大量的研究,間歇灌溉模式也屬于其中一類[1]。間歇灌溉模式是指在田間灌溉時,保持田間水層處于干濕交替的狀態,當田間水層達到灌溉上限時停止灌水使其自然落干至田面無水層,然后干4天左右,再進行灌溉補水至灌溉上限。經過研究發現,間歇灌溉能夠有效降低水稻耗水量,提高水稻產量。從已有資料分析[2],關于間歇灌溉與淺水灌溉模式對水稻產量的研究,在江西省內還較少。鑒于水稻對于保障我省糧食安全的重要性,以及當前最嚴格水資源管理制度下的水安全重要性前提下,研究我省水稻不同灌溉模式對其耗水量與產量的影響具有重要意義。

  1、 材料與方法

  1.1 、試驗區概況

  試驗于2020年4月至11月在江西省灌溉試驗中心站試驗研究基地水稻試驗區進行。試驗區地理位置為N116°00′,E28°26′,平均海拔高度為22.00m,屬典型的亞熱帶濕潤季風性氣候,多年平均氣溫18.1℃,年平均降雨量1 634.3mm。試驗在大田中進行,整個試驗區域長13.0m,寬5.8m,總面積75.0m2。

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  1.2 試驗材料

  早稻供試品種為陸兩優996,晚稻為天優華占。

  1.3 試驗設計

  試驗設置間歇灌溉和淺水灌溉兩種灌溉模式,三次重復,一共6個試驗小區。各灌溉模式小區間隔排列,各小區均有保護行。間歇灌溉(0-20-50mm)水分控制要點是,保持田面處于干、濕交替的狀態,田間灌水的上限為田面水層20mm,當遇到降雨時小區水層上限為50mm,然后田面水層下降到無水層時,繼續控水4天左右,再進行灌水使田面水層達到20mm,如此反復進行。淺水灌溉(20-50mm)水分控制要點是,田面一直保持有水層,田面水層達到20mm以下時,進行灌水,田面水層因降雨等情況達到50mm時進行排水,田面水層保持在20mm至50mm之間。各處理全生育期水分控制標準見表1,不同處理的種植密度、施肥、農藥、植保等技術措施保持一致。

  1.4 測定指標和方法

  (1)灌溉量。每日早上8時定時進行一次水位觀測,試驗小區有水層時,在每個試驗小區固定位置上用電測針按規定時間進行觀測;在試驗小區無水層時用補水法確定,采用量水表量水,將其換算成水深,與之前后水位差計為其灌水量;

  (2)排水量。遇到較強降雨,小區需要排水時,用測針測定并記錄排前排后水面深度;

  (3)產量測定。按各試驗小區單收、單打、單曬,統計其產量;

  表1 不同處理各生育期水深控制表

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  注:后期曬田是指在分蘗后期莖蘗數達到高峰苗的80%時開始讓田面處于無水層,持續時間為5-7天;后期落干是指在收割前10天時,斷水自然落干。

  (4)產量結構測定。在每個處理收割前取三株樣本,晾干后進行室內考種,統計其有效穗數、總粒數、空粒數、千粒重等數據。

  2 、試驗結果分析

  2.1 、不同灌溉模式對水稻耗水量的影響

  圖1和圖2為間歇灌溉(DI)和淺水灌溉(FI)模式下早稻、晚稻不同生育期的耗水量。從圖1和圖2中可知,早、晚稻無論是在DI還是FI模式下,生育期的耗水量變化規律基本一致,均呈現先逐步升高到達頂峰,然后下降的趨勢,但是早稻在孕穗期時為耗水量最大生育期,晚稻則為分蘗后期。出現該現象主要是因為水稻耗水量是由作物蒸發蒸騰量和大田正常滲漏量組成,水稻生長初期禾苗弱小,氣溫較低,導致水稻耗水量較低。隨著水稻的生長,天氣溫度的升高,水稻耗水量逐步升高,到達頂峰。隨著水稻成熟,水稻蒸發蒸騰量的下降,水稻耗水量又逐步下降。

  早稻DI與FI灌溉模式下全生育期耗水量分別為419.7mm和454.0mm,其中DI灌溉模式較FI灌溉模式耗水量少7.56%;晚稻DI與FI灌溉模式下全生育期耗水量分別為466.9mm和505.5mm,DI灌溉模式較FI灌溉模式耗水量少7.64%。上述結果表明DI灌溉模式較FI灌溉模式能明顯節水。造成這一現象的主要原因在于DI灌溉模式的田間水層處于干濕交替的狀態,相比與FI灌溉模式下田間卻一直處于有水層的狀態,能夠大大的減少田間的滲漏量以及田間的無效棵間蒸發,從而使整個生育期耗水量下降。

  圖1 DI、FI灌溉模式下早稻不同生育期耗水量變化

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  圖2 DI、FI灌溉模式下晚稻不同生育期耗水量變化

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  2.2 、不同灌溉模式對水稻產量及產量組成的影響

  不同灌溉模式對水稻生長發育、生理活動產生的影響最終都體現在產量上[3]。因此對產量各項指標的分析至關重要。表2為DI、FI灌溉模式下早晚稻產量指標對比,可以看出,從最終產量上看,晚稻產量要高于早稻,DI處理高于FI處理,且具有顯著性差異;從有效穗上分析,晚稻有效穗高于早稻,DI處理高于FI處理,且具有顯著性差異;從單穗粒數分析,晚稻有效穗高于早稻,且具有顯著性差異,DI處理與FI處理差異不顯著;從結實率分析,早稻與晚稻DI處理與FI處理之間的差異不顯著;從千粒重分析,晚稻低于早稻,且具有顯著性差異,DI處理與FI處理差異不顯著。

  上述結果表明,晚稻的生長發育過程溫度較高,生育期較長導致其產量較早稻高。DI處理較FI處理具有一定程度的增產效果。主要原因在于在DI灌溉模式下,水稻田面土層處于干濕交替,有利水稻根系交換氣體同時增強了養分吸取能力。

  2.3 、不同灌溉模式對水稻水分利用效率的影響

  單位面積上水稻產量與水稻全生育期耗水量的比值稱為水稻水分利用效率[4]。根據圖1、圖2與表2的結果可以計算出DI與FI灌溉模式下水稻的水分利用效率,結果見表3。從表3可以看出,無論是早稻還是晚稻,DI的水分利用效率均較FI高。早稻DI與FI灌溉模式的水分利用效率分別為1.84和1.57;晚稻DI與FI灌溉模式的水分利用效率分別為1.89和1.68,DI灌溉模式的水分利用效率較FI灌溉模式分別高17.14%和12.63%。結合圖1、圖2和表2的分析結果可知,DI較FI在全生育期的耗水量更低,同時產量還略高,因此其水分利用效率要顯著高于FI的。由此可見,DI灌溉模式能夠有效提高水稻水分利用效率,達到節水增產的目的。

  表2 DI、FI灌溉模式下早晚稻產量性狀對比

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  注:表中不同小寫字母表示在同一列內P<0.05水平的統計學顯著性。

  表3 DI、FI灌溉模式下早晚稻水分利用效率

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  注:表中不同小寫字母表示在同一列內P<0.05水平的統計學顯著性。

  3 、結語

  本文通過田間試驗,分析研究了不同灌溉模式對水稻的耗水特性和產量的影響,得出以下主要結論:

  (1)水稻在各生育期的耗水量變化規律呈先逐步上升到達頂峰,然后下降的趨勢,且不同的灌溉模式下水稻耗水量的變化趨勢基本一致;間歇灌溉模式較淺水灌溉模式更具有節水特性。

  (2)不同灌溉模式對水稻產量及產量組成具有一定影響。間歇灌溉較淺水灌溉能夠顯著提高水稻有效穗數和產量,但對單穗粒數、結實率、千粒重等指標影響不顯著。

  (3)間歇灌溉較淺水灌溉在全生育期的耗水量要低,同時產量略高,造成其水分利用效率得到顯著提高。

  參考文獻

  [1]茆智.水稻節水灌溉及其對環境的影響[J].中國工程科學, 2002,4(7):8-16.

  [2]姚林,鄭華斌,劉建霞,等中國水稻節水灌溉技術的現狀及發展趨勢[]生態學雜志, 2014,33(5)-1381-1387.

  [3]劉博懿,碩,靳偉榮,等.直播稻不同生育階段受早對耗水特性和產量的影響[].江西水利科技, 2020,46(01):15-20.

  [4]羅維鋼,黃忠華,李勃,等.薄,淺,濕,曬”與節水控灌兩種灌溉模式對水稻耗水量和產量的影響[J].廣西水利水電, 2020(5):1-4.


作者單位:江西省灌溉試驗中心站
原文出處:邱佳慧,劉博懿,靳偉榮,才碩,喻宏磊.不同灌溉模式對水稻耗水量及產量的影響[J].江西水利科技,2021,47(05):313-316.
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