間歇灌溉對(duì)遼寧東部灌區(qū)水稻生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響

楊 磊，凡久彬，趙 明

(1.沈陽(yáng)安騰物業(yè)服務(wù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司沈陽(yáng)分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 泰安 271000)

水稻是我國(guó)重要的糧食作物，也是一種高耗水作物，水稻灌溉消耗了我國(guó)65%以上的農(nóng)業(yè)總用水量[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比例將會(huì)逐漸降低，因此農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉勢(shì)在必行。近年來，許多節(jié)水灌溉模式被相繼提出，間歇灌溉就是其中一種顯著節(jié)水的灌溉模式，能夠最大程度抑制稻田無效水分消耗，提高水分利用效率[2]。間歇灌溉除了能顯著減少水稻灌溉水量，還具有許多其他優(yōu)勢(shì)，主要包括降低水稻無效分蘗數(shù)，促進(jìn)水稻對(duì)養(yǎng)分的有效利用，還會(huì)促使水稻植株體內(nèi)化合物轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生變化，使碳水化合物集中在莖鞘，因而使水稻莖稈組織緊密，桿壁增厚，節(jié)間長(zhǎng)度降低，提高水稻抗倒性[3]。

東港灌區(qū)位于遼寧東部濱海地區(qū)，有效灌溉面積達(dá)4.77萬(wàn)hm2，是遼寧省主要大型灌區(qū)之一，灌區(qū)內(nèi)水田面積達(dá)4.54萬(wàn)hm2。多年來，因降雨較多，水源供水充足，東港灌區(qū)農(nóng)戶的主要灌溉方式仍然是大水漫灌居多，在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到兩個(gè)問題：一是深水淹灌本身對(duì)水資源的浪費(fèi)較為嚴(yán)重；二是深水淹灌容易對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀產(chǎn)生不利影響，如根系腐爛、無效分蘗過多、基部節(jié)間較細(xì)、易倒伏，因此，探索合適的稻田節(jié)水灌溉方式對(duì)遼寧東部灌區(qū)的水稻生產(chǎn)具有實(shí)際意義。本研究在東港灌區(qū)設(shè)置不同程度的間歇灌溉模式單因素試驗(yàn)，重點(diǎn)針對(duì)間歇灌溉對(duì)水稻莖稈形態(tài)特性和產(chǎn)量的影響開展研究，旨在提出符合遼寧東部灌區(qū)灌溉需求、保證水稻產(chǎn)量、提高水稻生長(zhǎng)特性的灌溉模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年在東港市長(zhǎng)山鎮(zhèn)柞木山村進(jìn)行，位于東經(jīng)124°00′36″，北緯39°51′30″。屬北溫帶濕潤(rùn)地區(qū)大陸性季風(fēng)氣候，年平均溫度8.4℃，降水量900～1000 mm，無霜期182 d，日照時(shí)數(shù)2484 h。水稻種植區(qū)域?yàn)橥撕Ｆ皆?，地?shì)平坦，土壤為鹽漬化水稻土，pH值7.8，有機(jī)碳6.5 g/kg，全氮0.61 g/kg，有效磷5.2 mg/kg，速效鉀88 mg/kg，土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)壤土，肥力偏低。

1.2 試驗(yàn)材料

水稻選用遼寧濱海地區(qū)廣泛種植的粳稻品種鹽豐47，選育自遼寧省鹽堿地利用研究所，具有耐鹽、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、中感稻瘟病的特點(diǎn)，適宜在遼寧東南部稻區(qū)種植。水稻于5月25日插秧，插秧行距30 cm，株距15 cm。水稻施肥和田間管理均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，小區(qū)面積36 m2，設(shè)置3處理：持續(xù)淹灌CF、輕度間歇灌溉MI和重度間歇灌溉SI，3重復(fù)共計(jì)9個(gè)小區(qū)。各小區(qū)之間采用土埂分隔。三種灌溉模式的控水標(biāo)準(zhǔn)為：CF(全生育期保持1～7 cm水層，直至收獲前一周落干)、MI(返青期保持1～3 cm水層，其余生育期先灌3 cm水層，至15 cm土層處土水勢(shì)降到-10 kPa時(shí)再灌水，收獲前一周落干)、SI(返青期保持1～3 cm水層，其余生育期先灌3 cm水層，至15 cm土層處土水勢(shì)降到-20 kPa時(shí)再灌水，其他水管理與MI一致)。全生育期嚴(yán)格監(jiān)測(cè)水分，其他田間管理同當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣保持一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

水稻株高及分蘗：于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇水稻5穴，定株測(cè)定水稻分蘗數(shù)和株高。分蘗測(cè)定由人工查數(shù)，從分蘗期開始每隔3 d測(cè)定一次，拔節(jié)期之后每隔5～10 d測(cè)定一次。株高測(cè)定采用刻度尺確定水稻根部以上植株高度，每隔5～10 d測(cè)定一次。

莖稈強(qiáng)度指標(biāo)：選取水稻抽穗后25 d于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集水稻3穴，從每穴水稻中選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的莖稈3根，選擇水稻基部節(jié)間剪斷，去掉葉鞘后，測(cè)定其粗度，干物質(zhì)充實(shí)度和抗折強(qiáng)度。水稻的基部節(jié)間承擔(dān)著自下而上整個(gè)水稻植株的重量，具有較大的彎曲力矩，因而較之其他節(jié)間發(fā)生折斷風(fēng)險(xiǎn)最高?；抗?jié)間粗度由游標(biāo)卡尺測(cè)定節(jié)間中部粗度確定，干物質(zhì)充實(shí)度由節(jié)間干物質(zhì)量除以節(jié)間長(zhǎng)度計(jì)算得到。

抗折強(qiáng)度由自制測(cè)定器確定[4]：將待測(cè)定的節(jié)間置于測(cè)定器上，該節(jié)間中點(diǎn)與測(cè)定器中點(diǎn)對(duì)應(yīng)(支點(diǎn)間距5 cm)，在中點(diǎn)掛一塑料瓶，逐漸加入砝碼至莖稈要折斷還沒折斷時(shí)，向瓶中加入鋼珠直至莖稈折斷，此時(shí)砝碼、鋼珠及塑料瓶的重力即為該節(jié)間的抗折力。

水稻成熟期，在小區(qū)內(nèi)采集長(zhǎng)勢(shì)一致的3穴代表性水稻植株，齊根剪斷收獲水稻地上部分，將其置于烘箱中75 ℃烘干至恒重，記錄水稻地上部干物質(zhì)量。10月18日，在各小區(qū)中間2 m2人工收割，自然晾曬一周后測(cè)定各小區(qū)產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法對(duì)灌溉模式因子進(jìn)行95%顯著性差異檢驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 灌溉模式對(duì)水稻生育期內(nèi)分蘗和株高變化的影響

圖1為不同灌溉模式下水稻生育期內(nèi)分蘗數(shù)變化，水稻分蘗數(shù)從分蘗期開始增加，在水稻拔節(jié)孕穗期達(dá)到最高后開始下降。在7月8日，水稻分蘗數(shù)達(dá)到最高值。由表1可知，與CF相比，MI和SI分別顯著降低水稻最高分蘗數(shù)9.40%和14.6%。8月12日水稻有效分蘗數(shù)表明(表1)，與CF相比，SI顯著降低水稻分蘗數(shù)13.3%，而MI與CF無顯著差異。水稻生育期內(nèi)株高變化見圖2。株高在水稻拔節(jié)期開始增加迅速，在乳熟期達(dá)到穩(wěn)定。在8月17日水稻最終株高表明(表1)，與CF相比，MI和SI分別顯著降低水稻株高7.91%和9.67%。

圖1 灌溉模式下水稻生育期內(nèi)分蘗數(shù)變化

圖2 灌溉模式下水稻生育期內(nèi)株高變化

表1 灌溉模式對(duì)水稻最高分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)和最終株高的影響

2.2 灌溉模式對(duì)水稻莖稈形態(tài)特性的影響

強(qiáng)壯的莖稈為水稻養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)提供了重要保證。表2表示灌溉模式下水稻基部節(jié)間莖稈形態(tài)特性。灌溉模式對(duì)水稻基部節(jié)間粗度、干物質(zhì)充實(shí)度和抗折強(qiáng)度均有著顯著影響。與CF相比，MI和SI分別增加水稻基部節(jié)間粗度4.49%和6.99%，增加干物質(zhì)充實(shí)度6.29%和9.69%，增加抗折強(qiáng)度11.0%和17.4%。

表2 灌溉模式對(duì)水稻基部節(jié)間莖稈形態(tài)特性的影響

2.3 灌溉模式對(duì)收獲期水稻干物質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

灌溉模式對(duì)收獲期水稻地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量影響見表3。與CF相比，SI減少水稻地上部干物質(zhì)量9.06%，MI和CF水稻地上部干物質(zhì)量無顯著差異。與CF相比，SI減少水稻產(chǎn)量8.43%，MI和CF水稻產(chǎn)量無顯著差異。

表3 灌溉模式對(duì)收獲期水稻干物質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

2.4 灌溉模式對(duì)水稻耗水量和水分利用效率的影響

灌溉模式對(duì)水稻耗水量和水分利用效率影響見表4。灌溉模式對(duì)水稻耗水量和水分利用效率均有著顯著影響。與CF相比，MI和SI分別減少水稻耗水量13.0%和27.4%。與CF相比，MI和SI分別提高水稻水分利用效率10.8%和25.8%。

表4 灌溉模式對(duì)水稻耗水量和水分利用效率的影響

3 結(jié) 論

輕度和重度兩種間歇灌溉除顯著降低水稻耗水量(13.0%和27.4%)和提高水分利用效率(10.8%和25.8%)之外，還提高了基部節(jié)間粗度(4.49%和6.99%)、干物質(zhì)充實(shí)度(6.29%和9.69%)和抗折強(qiáng)度(11.0%和17.4%)，這與前人研究結(jié)論一致，表明干旱脅迫能夠增加水稻莖稈強(qiáng)度和壁厚[5]。較之持續(xù)淹灌，重度間歇灌溉降低了水稻有效分蘗數(shù)13.3%、產(chǎn)量8.43%和地上部干物質(zhì)量9.06%，而輕度間歇灌溉的水稻有效分蘗數(shù)、水稻產(chǎn)量和地上部干物質(zhì)量均無顯著差異，原因在于輕度間歇灌溉延緩了水稻生命周期，促進(jìn)了水稻各器官干物質(zhì)積累，提高了有效分蘗數(shù)，從而獲得較高的產(chǎn)量[6]。水稻植株高度增加有助于形成水稻良好的群體結(jié)構(gòu)，可減少葉片相互遮蔽，提高水稻生產(chǎn)干物質(zhì)的能力；另一方面，株高的伸長(zhǎng)也會(huì)增加莖稈折斷的風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)潛在的水稻減產(chǎn)和稻米品質(zhì)降低等問題。本試驗(yàn)結(jié)果表明，輕度間歇灌溉和重度間歇灌溉與持續(xù)淹灌相比，分別降低水稻最終株高7.91%和9.67%；而較之持續(xù)淹灌，輕度間歇灌溉并未引起水稻地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量的顯著降低。綜合來看，在遼寧東部灌區(qū)水稻生產(chǎn)實(shí)踐中選擇輕度間歇灌溉(-10 kPa)是提高水稻水分利用效率，增強(qiáng)莖稈強(qiáng)度并穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的最佳處理。