水稻節(jié)水增溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曾偉光

一、水稻生長(zhǎng)與灌溉水溫的關(guān)系

1.水稻是喜溫、短日照植物，起源于南方。寒地水稻品種是早熟、極早熟粳稻類型。從水稻三性：即基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)性、感溫性、感光性來(lái)看，寒地水稻對(duì)光照不太敏感，而對(duì)溫度敏感。所以，水稻生長(zhǎng)與灌溉水溫密切相關(guān)，尤其在稻株生長(zhǎng)的前期和中期。根據(jù)試驗(yàn)研究，綜合分析得出水稻在各生育期內(nèi)對(duì)溫度的要求，列于表1中。從表中可以看出，從返青期開(kāi)始，灌溉水溫最低在18℃以上，而該地區(qū)井灌區(qū)地下水溫度在4～5℃，不能滿足水稻各生育期對(duì)灌溉水溫的要求。所以，必須采取增溫措施，提升水溫，以達(dá)到作物對(duì)灌溉水溫的要求。

2.現(xiàn)有的節(jié)水增溫設(shè)施

2.1曬水池的設(shè)計(jì)

曬水池設(shè)計(jì)首先要考慮存蓄足夠的水來(lái)灌溉，其次滿足水稻灌溉水溫的最低要求。前哨農(nóng)場(chǎng)在井水增溫措施上采取曬水池增溫和延長(zhǎng)灌溉渠道增溫的方法，新建蓮花型噴泉式曬水池，由瀑布增溫、渠道增溫及疊水增溫三部分構(gòu)成。抽取地下水，經(jīng)由噴泉，在空氣中增溫，水珠碰撞增溫。經(jīng)由蓮花渠道，延長(zhǎng)流水距離，延長(zhǎng)增溫時(shí)間，在半徑35米有限的空間內(nèi)延長(zhǎng)渠道800米，六層蓮花瓣，每層高溫表層水通過(guò)溢流孔流向外層，并再次通過(guò)噴泉增溫，形成美麗的蓮花瓣，在增溫的同時(shí)也同時(shí)注重美感。經(jīng)過(guò)六層的往復(fù)式迂回增溫，可使地下水增溫至20.4～22.6度。經(jīng)過(guò)整個(gè)過(guò)程，抽取的井水可以直接灌溉入田。

2.2曬水池增溫

曬水池是目前主要的工程增溫措施。根據(jù)實(shí)地觀測(cè)資料可知，面積為4900 m²的曬水池，井口出水溫度4.5－5℃，平均氣溫25℃，經(jīng)過(guò)6～7h的曬水，曬水池出水口處平均水溫達(dá)20℃。增溫16℃。曬水池內(nèi)水溫與其流程、流速及氣溫有關(guān)。所以池內(nèi)往往設(shè)有隔水墻來(lái)增加流程、減緩流速、增加曬水時(shí)間。國(guó)內(nèi)外研究表明。流程越長(zhǎng)。水溫越高；氣溫越高冰溫越高；流速越大冰溫越低。通過(guò)曬水池增溫可有效的滿足水稻生長(zhǎng)對(duì)灌溉水溫的要求

3、節(jié)水增溫技術(shù)和節(jié)水效益

3.1節(jié)水增溫灌溉模式：控制灌溉

井水灌溉存在著水溫低的問(wèn)題。水質(zhì)不如江水河水。因此，如何提高水溫也是井灌水稻灌溉技術(shù)的核心內(nèi)容。井水灌溉由于水溫偏低。同時(shí)也影響到行間氣溫及土壤溫度，影響水稻的正常發(fā)育，因此，常發(fā)生低溫冷害。為了獲得更高的產(chǎn)量，節(jié)約有限的水資源，采用淺濕相結(jié)合的灌溉技術(shù)是非常有必要的。水稻控制灌溉技術(shù)要點(diǎn)：(1)泡田期。泡田前整平耙細(xì)能減少泡田用水，一般可每畝減少30～50m。用水量一般在80～100m。結(jié)合水耙地封閉滅草。土壤含水下線為飽和含水量的85％。(2)返青期?；ㄟ_(dá)水返青，插秧后7～10天灌第一次水20mm。結(jié)合灌水施肥。土壤含水量下限為飽和含水量的90％。(3)分蘗期。分蘗初期灌水上限為20～50mm水層，下限為飽和含水量的90％，遇雨是最大蓄水深度不應(yīng)超過(guò)50mm；分蘗中期灌水上限為20mm水層，下限為飽和含水量的90％，遇雨時(shí)最大蓄雨深度不應(yīng)超過(guò)50mm；分蘗末期要及時(shí)晾田，土壤含水量控制上限為飽和含水量，下限為土壤飽和含水量的80％。(4)拔節(jié)孕穗到抽穗開(kāi)花期。采用灌一茬水露幾天田的辦法，當(dāng)土壤含水量降到飽和含水量的90％時(shí)再灌水，灌水上限水層不超過(guò)20mm，逢雨不灌，蓄雨上限為50mm，過(guò)多排出。(5)乳熟期。土壤水分要求是田面干、土壤濕，蓄雨上限為20mm，下限為飽和含水量的80％。(6)黃熟期。田間土壤含水量上限為飽和含水量，下限為飽和含水量的70％。

3.2節(jié)水灌溉對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

水稻通過(guò)發(fā)展節(jié)水灌溉模式，可以獲得較高的產(chǎn)量和效益?？刂乒喔燃夹g(shù)對(duì)水稻的根系生長(zhǎng)、株型及群體結(jié)構(gòu)形成，具有良好的促控作用，實(shí)現(xiàn)了水稻高產(chǎn)基礎(chǔ)上的再增產(chǎn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，控灌區(qū)實(shí)粒數(shù)較常規(guī)灌區(qū)每穗增加5.7個(gè)，提高8.9％，常規(guī)灌區(qū)結(jié)實(shí)率較控灌區(qū)略低，千粒重兩者差異不明顯?？毓鄥^(qū)產(chǎn)量比常規(guī)灌區(qū)多376.5 kg／hm²，增產(chǎn)4.4％。

3.3節(jié)水灌溉的節(jié)水效益

采用節(jié)水灌溉技術(shù)后，節(jié)水效果明顯?？毓鄥^(qū)全生育期灌水8次，灌水量2990 m³／hm²，常規(guī)灌區(qū)灌水次數(shù)8次，灌水量3500 m³／hm²?？毓鄥^(qū)比常規(guī)灌區(qū)節(jié)水量510m³／hm²，節(jié)水14.6％。單位體積灌溉水生產(chǎn)的稻谷數(shù)量稱為灌溉水生產(chǎn)效率。計(jì)算公式為Ef＝Y(jié)／M,其中Ef為灌溉水生產(chǎn)效率(kg／m³)；Y為水稻單位面積產(chǎn)量(kg／hm²)；M為水稻全生育期單位面積的灌水量(m³／hm²)。它是衡量灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、灌溉管理水平和灌溉技術(shù)水平的綜合指標(biāo)，它把節(jié)水與增產(chǎn)統(tǒng)一起來(lái)。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得控灌區(qū)和常規(guī)灌區(qū)的灌溉水生產(chǎn)效率分別為3.0 kg／m³和2.4 kg／m²，控制灌溉比常規(guī)灌溉增產(chǎn)4％～5％。節(jié)水14.6％，控制灌溉水生產(chǎn)效率是常規(guī)灌區(qū)的1.25倍?？梢?jiàn)，實(shí)行節(jié)水灌溉，可以有效的調(diào)控水稻的需水量，達(dá)到既節(jié)水又增產(chǎn)的效果。

4、結(jié)論

通過(guò)田間試驗(yàn)，主要研究了曬水池增溫效果；節(jié)水灌溉對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響及節(jié)水效益。得到如下結(jié)論：

1、通過(guò)對(duì)曬水池的蓮花形設(shè)計(jì)，在面積為4900 m²的曬水池。經(jīng)過(guò)6～7h的曬水，可增溫16℃。從而能更好的滿足水稻生長(zhǎng)對(duì)水溫的要求。

2、控灌區(qū)實(shí)粒數(shù)較常規(guī)灌區(qū)每穗增加5.7個(gè)，提高8.9％，控灌區(qū)產(chǎn)量比常規(guī)灌區(qū)多376.5 kg／hm²，增產(chǎn)4.4％。由此可見(jiàn)，采用節(jié)水灌溉措施可使水稻增產(chǎn)。

3、控制灌溉比常規(guī)灌溉增產(chǎn)4％～5％。節(jié)水14.6％，控制灌溉水生產(chǎn)效率是常規(guī)灌區(qū)的1.25倍。

(作者單位：156511黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局前哨農(nóng)場(chǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中心)