不同生育期淺濕灌溉對水稻生長發(fā)育和水分利用效率的影響

徐大偉 劉 佳

針對安徽省江淮丘陵地區(qū)水稻生長季季節(jié)性干旱發(fā)生頻繁、灌溉制度不合理、水資源利用效率低等問題，2015年在肥東八斗試驗(yàn)站開展了水稻淺濕灌溉試驗(yàn)，探討了稻田不同生育期不同落干時間對水稻生長發(fā)育、耗水量和產(chǎn)量影響，分析其生長及需水規(guī)律并加以合理利用，為水稻生產(chǎn)調(diào)控、產(chǎn)量預(yù)測及降低水稻旱災(zāi)風(fēng)險和優(yōu)化灌溉制度提供一定技術(shù)支撐。

一、材料與方法

（一）研究地點(diǎn)

試驗(yàn)在安徽省淮委水利科學(xué)研究院肥東農(nóng)水綜合試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站位于肥東縣八斗鎮(zhèn)北2km、合蚌公路西側(cè)。試驗(yàn)站周年為小麥、水稻輪作，水稻品種為兩相優(yōu)I 號。該區(qū)多年平均降雨量900mm左右；土壤主要為馬肝土，土壤干容重1.35g/m3，pH 值5.7，孔隙度52.3%，有機(jī)質(zhì)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。其特點(diǎn)是粘、僵、瘦，結(jié)構(gòu)不良，通透性差，適耕期短；地形屬典型的崗塝沖地貌，崗沖交錯。試驗(yàn)區(qū)的氣象、土壤、地形等自然條件在江淮分水嶺地區(qū)均具有較好的代表性。

（二）試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2015年在有底測坑中進(jìn)行，測坑面積為4m2（2×2），測坑均配置有防雨棚。試驗(yàn)控制因素為間歇天數(shù)，生育階段劃分為分蘗期、拔節(jié)期、抽穗開花期、成熟期4 個階段。2015年度試驗(yàn)在18組測坑中進(jìn)行，共9 個處理，每處理重復(fù)2 次，灌溉設(shè)計見表1。

表1 2015年水稻淺濕灌溉試驗(yàn)設(shè)計方案表

CK 組為常規(guī)灌溉處理：移栽至測坑后返青期、分蘗期、成熟期保持30～40mm 水層，拔節(jié)期和抽穗開花期保持30～50mm 水層，每日觀察各測坑水層深度，低于30mm 進(jìn)行補(bǔ)水，收獲前一周不再補(bǔ)水；其余處理移栽至測坑后，返青期保持30～40mm 水層，然后按照試驗(yàn)方案進(jìn)行落干處理，進(jìn)入落干處理試驗(yàn)階段后不再補(bǔ)水直至田面落干，當(dāng)達(dá)到設(shè)計落干天數(shù)后一次補(bǔ)水達(dá)到40～50mm 水層，然后不補(bǔ)水直到落干天數(shù)再達(dá)到設(shè)計時間再進(jìn)行補(bǔ)水，以此重復(fù)，直到此生育期結(jié)束，不需要落干的生育期按照常規(guī)灌溉處理，收獲前一周斷水。

栽培、施肥管理按照常規(guī)大田進(jìn)行。水稻秧苗統(tǒng)一于5月12日播種，旱育秧30d，6月11日移栽至測坑。單本（選擇2 個帶2～3 葉的幼苗）人工插秧，插秧為30cm×15cm 依次排列；具體施肥磷肥按照5kg/畝的標(biāo)準(zhǔn)全部作為底肥。鉀肥按照13kg/畝的標(biāo)準(zhǔn)，60%作為底肥，40%鉀肥進(jìn)入拔節(jié)期施肥。氮肥按照15kg/畝標(biāo)準(zhǔn)，55%作為底肥，15%氮肥進(jìn)入分蘗期施肥，30%氮肥進(jìn)入抽穗開花期施肥。

（三）測定內(nèi)容

1.水分觀測

每天按時測量各個測坑的水位，水位落干后分層取土測量含水率，按10cm、20cm、30cm、40cm深度土層各取兩份土樣計算土壤含水率。記載每次灌溉時間和每次灌水量。

對于田間貯水量Wi,j的計算公式如下：

式中：hci，j為第i 種作物第j 時段的田間水層深度，mm，如果是旱作物則取值為0；Hi，j為第i 種作物第j 時段的計算土層深度，mm；r 為計算土層深度的土壤干容重，g/cm3；θi，j為第i 種作物第j 時段的土壤含水率（占干土重的比例）。

肥東八斗試驗(yàn)站土壤0～40cm 飽和含水率θb=0.35、田間持水率θt=0.29、凋萎含水率θt=0.16，水稻土壤計算土層深度H=400mm，r 為計算土層深度的土壤干容重r=1.42g/cm3。

2.作物生長發(fā)育過程觀測

生育期調(diào)查，根據(jù)莖和葉生長狀況以及生育期特點(diǎn)判斷生育期劃分時間。

3.作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子測定

測量水稻的株高、穗長、實(shí)粒數(shù)、空癟數(shù)、千粒種以及最終曬干后的產(chǎn)量。

4.水分利用效率WUE（kg/m3）

WUE=測坑水稻產(chǎn)量÷測坑全生育期總耗水量

二、結(jié)果與分析

（一）淺濕灌溉耗水規(guī)律分析

2015年水稻不同生育期不同落干天數(shù)耗水量如表2 所示。由表2 可知，各生育期不同處理耗水量均有差異，CK 組耗水量最大，隨著落干時間越長耗水量越少，不同時間落干不僅在落干生育期耗水量比CK 組（對照組）少，全生育期總耗水量也全部比CK 偏少。拔節(jié)期耗水量最大，其次是成熟期，分蘗期耗水量最少。分蘗期CK 組耗水量75.9mm，落干4 天和8 天耗水量分別比CK 組少16.9%和20.4%，分蘗期耗水量較少主要是由于分蘗期植株較小且以水面蒸發(fā)為主；拔節(jié)期生育階段持續(xù)時間較長，氣溫升高，水面蒸發(fā)增大，同時該階段也是水稻營養(yǎng)生長和干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時期，因此耗水量總體最多，落干3 天和6 天分別比CK 組耗水量少50.9mm 和113.6mm，在這生育期落干處理節(jié)省的水量最大；抽穗開花期時間較短耗水量卻不少，抽穗開花期水稻營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)，是生殖器官發(fā)育的關(guān)鍵時期，此時作物蒸騰強(qiáng)度大，需要大量的水分來維持自身的生長，落干3 天和6 天分別比CK 組耗水量少23.4%和34.5%，抽穗開花期落干節(jié)水率最高；成熟期CK 組與落干組耗水差異不明顯，由于成熟期氣溫回落，蒸發(fā)減少，葉片衰老變黃凋落，作物蒸騰強(qiáng)度逐漸減小，對水分的需求也逐漸減小。全生育期處理四（拔節(jié)期落干6 天）耗水量最小，與CK 組相比節(jié)水10%，節(jié)水效果明顯。

表2 不同灌溉管理?xiàng)l件下各生育期耗水量表

（二）淺濕灌溉對產(chǎn)量構(gòu)成因子影響

不同處理對水稻穗長有一定影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，CK 組處理穗長處于平均水平，處理三（拔節(jié)期落干3 天）穗長最長，處理八（成熟期落干8 天）穗長最短，最長比CK 組長5.5%，最短比CK 組短6%，淺濕灌溉對水稻穗長影響不明顯。

每個測坑隨機(jī)取20 株水稻計算實(shí)粒數(shù)和空癟數(shù)，相同處理測坑取平均值。實(shí)粒數(shù)和空癟數(shù)是反應(yīng)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要指標(biāo)，由表3 可知CK 組實(shí)粒數(shù)處于中間水平，但空癟數(shù)最多，處理四（拔節(jié)期落干6 天）實(shí)粒數(shù)最多，處理八（成熟期落干8 天）實(shí)粒數(shù)減少明顯，空癟數(shù)也較多。為保證產(chǎn)量和品質(zhì)，成熟期不適宜落干太久。

表3 不同灌溉管理?xiàng)l件下對產(chǎn)量構(gòu)成因子影響表

千粒重是產(chǎn)量形成的重要因素，由表3 可知，淺濕灌溉對千粒重影響明顯，常規(guī)灌溉處理千粒重最小，不同生育期落干對千粒重均有促進(jìn)作用，處理一和處理八千粒重偏大明顯，分別比CK 組偏大24.6%和23.6%。

不同生育期不同落干時間對水稻生長發(fā)育影響，最終都能在產(chǎn)量上體現(xiàn)出來，水稻的產(chǎn)量與不同水分處理有密切關(guān)系。各生育期短時間落干會讓產(chǎn)量增加，隨著落干時間增加產(chǎn)量又減少，不同生育期差異比較明顯，處理八產(chǎn)量比CK 組偏少17.8%,其他落干處理均會有不同幅度增產(chǎn)。分蘗期落干4 天和8 天產(chǎn)量分別增加13.8%和3.7%；拔節(jié)期落干3 天和6 天產(chǎn)量分別增加34.9%和17.4%；抽穗開花期落干3 天和6 天產(chǎn)量分別增加32.1%和7.9%；成熟期落干4 天產(chǎn)量增加4.7%。拔節(jié)期落干增產(chǎn)效果最明顯，抽穗開花期短時間落干增產(chǎn)效果也比較明顯，成熟期落干時間太久還會出現(xiàn)小幅度減產(chǎn)，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中在拔節(jié)期和抽穗開花期可以適當(dāng)落干，成熟期要注意落干時間不宜太長，以此保證產(chǎn)量的增加。

（三）淺濕灌溉對水分利用效率的影響

水分利用效率是作物風(fēng)險評估的重要指標(biāo)，2015年水稻淺濕灌溉不同處理的WUE 如圖1 所示，不同生育期不同落干時間WUE 存在差異，落干時間越長，WUE 越低。分蘗期落干8 天比落干4 天低11.1%；拔節(jié)期落干6 天比落干3 天低4.1%；抽穗開花期落干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%；由此可見，分蘗期落干4 天和8 天水分利用效率均比對照組高，說明分蘗期適當(dāng)落干不僅會減少用水量，而且對產(chǎn)量也有促進(jìn)作用；拔節(jié)期不同落干天數(shù)對WUE 影響較大，WUE 比CK 組高出30.4%～35.9%，因此拔節(jié)期落干是節(jié)水增產(chǎn)效果最好的生育階段；抽穗開花期和成熟期落干時間增加水分利用效率降低明顯，說明這兩個生育期落干時間較長會導(dǎo)致水稻缺水，影響產(chǎn)量。

圖1 2015年水稻淺濕灌溉下的水分利用效率圖

三、結(jié)論

（1）從水稻生長特性來看，它具有既能生長在淹水環(huán)境中，又能生長在旱地的雙重適應(yīng)性，水稻淺濕灌溉均有節(jié)水效果，在落干處理生育期節(jié)水率為0.2%～34.5%，全生育期節(jié)水率為0.1%～10%。

（2）淺濕灌溉增產(chǎn)效果明顯，除成熟期落干8天有少量減產(chǎn)外，其余處理有不同程度增產(chǎn)效果，增產(chǎn)率為4.7%～34.9%，平均增產(chǎn)率16.4%，拔節(jié)期和抽穗開花期短時間落干增產(chǎn)幅度最大，這兩個生育期是淺濕灌溉試驗(yàn)的關(guān)鍵生育期。

（3）不同生育期淺濕灌溉對水分利用效率差異明顯，具體表現(xiàn)為拔節(jié)期落干＞抽穗開花期＞分蘗期＞常規(guī)灌溉＞成熟期，拔節(jié)期落干處理水分利用效率最高，抽穗開花期低于拔節(jié)期一點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)活動中，可盡量使拔節(jié)期和抽穗開花期落干幾天，以達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)目的。

本實(shí)驗(yàn)僅歷時一年且生育期落干處理樣本較少，無法全面系統(tǒng)了解多個生育期交叉或全生育期不同落干時間對產(chǎn)量和水分利用效率的影響，有條件應(yīng)設(shè)置多個生育期和多個落干時間試驗(yàn)進(jìn)行深度研究■