不同生育階段水分控制對淺濕間歇灌溉水稻株高及產(chǎn)量的影響

徐佳 沈瑞

摘要

[目的]研究不同生育階段水分控制對淺濕間歇灌溉水稻株高及產(chǎn)量的影響。[方法]采用田間試驗與室內(nèi)分析相結(jié)合的試驗方法，在水稻淺濕間歇灌溉條件下，在不同生育階段進(jìn)行水分控制，研究水稻株高及產(chǎn)量的變化情況。[結(jié)果]淺濕間歇灌溉處理下的水稻株高比常規(guī)灌溉118.1 cm要小，分別為93.1、98.2、109.2、100.5、109.3、101.5 cm，因此水稻具有較強的抗倒伏性；對最終產(chǎn)量來說，常規(guī)灌溉下水稻產(chǎn)量最高，全程淺水灌溉產(chǎn)量最低。分蘗期、拔節(jié)孕穗期、乳熟期分別進(jìn)行水分控制的水稻平均產(chǎn)量分別為5 702.0、7 208.0、 6 046.5 kg/hm2。[結(jié)論]水稻前后期生產(chǎn)中水分條件顯得尤為重要，中期可進(jìn)行適度的水分虧缺。

關(guān)鍵詞淺濕間歇灌溉；水分控制；株高；產(chǎn)量

中圖分類號S27文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）21-062-03

Study on the Effect of Water Control in Different Growth Stages on Paddy Height and Yield under Shallowwet Intermittent Irrigation System

XU Jia， SHEN Rui

（Anhui Provincial Key Laboratory of Water Conservancy and Water Resources， Anhui & Huaihe River Institute of Hydraulic Research， Bengbu， Anhui 233000）

Abstract[Objective] The research aimed to study the effect of water control in different growth stages on paddy height and yield under shallowwet intermittent irrigation system. [Method] Through field experiment and laboratory analysis， we conducted a research on paddy height and yield changes while controlling water condition in different growth stages under intermittent irrigation. [Result] Paddy heights under intermittent irrigation were respectively 93.1， 98.2， 109.2， 100.5， 109.3 and 101.5 cm， which were lower than that in conventional irrigation， saying 118.1 cm. Thus the paddy could resist lodging. As for the final actual rice yield， the treatment under conventional irrigation was the highest， while the whole shallow irrigation was the lowest. The yields under water control in tillering stage， jointbooting stage and milky stage were respectively 5 702.0， 7 208.0 and 6 046.5 kg/hm2. [Conclusion] It meant that the water condition was especially important in the early and late periods during rice production， and a moderate water deficiency was possible in the middle period.

Key words Intermittent irrigation； Water control； Paddy height； Rice yield

作者簡介

徐佳（1986-），男，湖北大悟人，助理工程師，碩士，從事農(nóng)田灌溉排水，水利規(guī)劃研究。

收稿日期20150526

國外農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)在20世紀(jì)70年代開始研究，主要是根據(jù)作物在不同的生長階段對水分需求的不同，采用優(yōu)化的灌溉模式減少對作物的灌溉次數(shù)和灌溉水量。近年來，水分脅迫對作物的影響及其提高水分生產(chǎn)效率的機理已成為研究的熱點，由于植物各個生理過程對水分虧缺的反應(yīng)各不相同，作物在某些階段經(jīng)受適度的水分脅迫，對于有限缺水具有一定的適應(yīng)性和抵抗性效應(yīng)[1-3]。由于水資源短缺等原因，我國的水稻灌溉技術(shù)研究一直處于世界較為先進(jìn)的行列。特別是20世紀(jì)80 年代以來，國家對水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的研究與應(yīng)用極為重視，在科研、教學(xué)和生產(chǎn)單位的努力下，取得了一批重大的科研成果[4]。目前，各地根據(jù)不同的自然條件，在試驗研究基礎(chǔ)上，發(fā)展了水稻控制灌溉技術(shù)，薄露灌溉技術(shù)，薄、淺、濕、曬灌溉技術(shù)，水稻葉齡模式灌溉、旱育稀植以及覆膜節(jié)水灌溉等技術(shù)[5-9]。

國內(nèi)外研究表明，稻田水分處于“薄水層-濕潤-短暫落干”的循環(huán)狀態(tài)，對水稻的生長發(fā)育最為有利，對節(jié)水也非常有利[10-12]。筆者通過研究水稻淺濕間歇灌溉，針對安徽省江淮地區(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，通過在水稻生長發(fā)育進(jìn)程中設(shè)置不同的土壤水分供應(yīng)，重點研究不同的生育階段遭遇土壤水分虧缺對江淮單季稻產(chǎn)量形成的影響，為應(yīng)對江淮地區(qū)水稻生長季季節(jié)性干旱、制定合理的補灌制度、提高水資源的利用效率提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究地點

試驗在安徽省水利科學(xué)研究院肥東農(nóng)水綜合試驗站進(jìn)行，試驗站具備獨立排灌設(shè)施，土壤水分測定、土壤理化分析和植物生理生態(tài)觀測等系列儀器設(shè)備，氣象觀測場及綜合實驗室，移動式遮雨棚等條件。

供試土壤為馬肝土，土壤容重1.35 g/cm3，pH為5.7，孔隙度53.2%，有機質(zhì)含量12.7 g/kg，全氮含量1.31 g/kg，速效氮含量77.0 mg/kg，全磷含量1.53 g/kg，速效磷含量17.7 mg/kg。該試驗站周年為水稻、小麥輪作，水稻供試品種為豐兩優(yōu)香1號。

1.2 試驗設(shè)計

該項試驗在測坑中進(jìn)行，測坑面積4 m2（2 m×2 m）。分別在分蘗期（W1）、拔節(jié)孕穗期（W2）、乳熟期（W3）進(jìn)行土壤水分控制供應(yīng)（土壤水勢控制在-70 kPa），水分控制時間分別為5 d（T1）、10 d（T2），并設(shè)置全程淺水灌溉（W4），常規(guī)灌溉（CK）作為對照。試驗采取隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，試驗布置見圖1。各處理灌溉設(shè)計見表1，處理1至處理8依次為CK、W4、W1T1、W1T2、W2T1、W2T2、W3T1、W3T2。

其中常規(guī)灌溉處理：淺水移栽，深水活棵。返青后至有效分蘗臨界葉齡期（N-n）保持3～5 cm淺水層，其后擱田；二次枝梗分化期（倒3葉期）至抽穗后20 d，保持淺水層；抽穗后21 d至收獲，淺水勤灌，干干濕濕，收獲前一周斷水。全程淺水灌溉處理：整個生育期田面保持3～5 cm水層，收獲前一周斷水。

為了達(dá)到生育期與控水時間基本一致，應(yīng)該適當(dāng)提前控水時間3～5 d，將土壤水勢降到-20 kPa左右，控水前一天不補水，使正式處理時土壤水分狀況能夠達(dá)到要求。水分控制處理6～9 d后，一次性補足水，使土壤水勢與對照（CK）保持一致（也可以根據(jù)實際操作習(xí)慣，采取田面落干時間作為干旱脅迫的指標(biāo)，即干旱脅迫時間為田面落干6～9 d）。

1.3 樣品采集與分析方法

在2013年6～10月間對測坑中水稻進(jìn)行觀測，隨機圈定一個區(qū)域（10株水稻），從水稻返青活苗后，依據(jù)不同生育期，每隔5～10 d進(jìn)行株高測量，以平均值作為該處理水稻株高值。株高抽穗前為土面至最高葉尖的高度，抽穗后為土面至穗頂?shù)母叨取?/p>

收割前3～5 d，在各測坑考察水稻成穗數(shù)、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、實粒數(shù)、千粒重，計算理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量。其中，理論產(chǎn)量=成穗數(shù)×每穗實粒數(shù)×千粒重×10-3，實際產(chǎn)量按小區(qū)單打單收測算。

1.4 栽培管理

育秧移栽：統(tǒng)一于5月6日播種，旱育秧30 d秧齡，6月5日移栽。單本（選擇帶2個2～3葉以上的分蘗的均一秧苗）人工栽插，栽插規(guī)格為30 cm×15 cm。施肥：施肥量按照每畝15 kg純氮，五氧化二磷4～5 kg，氧化鉀12～15 kg（氮∶磷∶鉀=3∶1∶3），配施硫酸鋅 0.5 kg，二氧化硅5 kg。全部磷肥基施，鉀肥60%基施，40%作拔節(jié)肥，氮肥55%基施，15%氮肥作蘗肥，30%氮肥作穗肥。其他農(nóng)藥、除草等田間管理相同。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分控制條件下水稻株高變化分析（樣本較少，試驗數(shù)據(jù)僅為1年水稻種植情況，無法進(jìn)行方差分析）

由圖2可知，各處理水稻株高整體呈逐漸升高的趨勢，在拔節(jié)孕穗期水稻株高增長最快，并在抽穗開花期達(dá)到峰值，之后幾乎不變。從水稻各個生育階段分析，分蘗期時，由于營養(yǎng)充分，水分充足且氣候條件適宜，株高增長均很迅速，而淺濕間歇灌溉處理水稻整體長勢較常規(guī)淹灌更好。這說明在這個生育階段內(nèi)淺濕灌溉有著較常規(guī)灌溉更優(yōu)的水分控制條件。淹灌試區(qū)水稻生長相對緩慢，這主要由于田面長期保持了水層，導(dǎo)致土壤通氣性差，根系的呼吸嚴(yán)重受阻。分蘗后期經(jīng)過曬田處理后，除CK外，各處理均表現(xiàn)出超補償效應(yīng)，淹灌處理試區(qū)水稻增長較為迅猛，主要原因是由于長期缺氧的稻株根部經(jīng)過曬田后與氧氣接觸，使根系活力增強，促進(jìn)了稻株的營養(yǎng)生長。抽穗開花至乳熟期，各處理水稻生長均較緩慢，株高基本不變，這與較低的土壤含水率、稻株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長、營養(yǎng)元素向稻穗轉(zhuǎn)化有很大關(guān)系。乳熟期的各處理的株高分別達(dá)118.1、106.9、93.1、98.2、109.2、100.5、109.3、101.5 cm。各淺濕間歇灌溉處理水稻株高均低于常規(guī)灌溉，由此形成密實的底部較矮的節(jié)間，增強了水稻的抗倒伏性。

在相同水分控制階段下，不同的水分控制時間也對株高的影響有所不同。對分蘗期實行水分控制的處理來說，T1和T2株高比CK分別低了5.8和7.9 cm，而其余處理則均比常規(guī)對照高，這說明分蘗期水分脅迫抑制了水稻的生長發(fā)育，影響了水稻分蘗的發(fā)生與生長，且這一影響隨著水分脅迫天數(shù)的增加而增大，最終導(dǎo)致水稻單位面積有效穗不足、穗粒數(shù)低而嚴(yán)重影響產(chǎn)量；對拔節(jié)孕穗期實行水分控制的處理來說，T1和T2株高比CK分別低了8.5和10.0 cm；而對乳熟期實行水分控制的處理來說，T1和T2株高比CK分別低了8.8和6.6 cm。

2.2 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成特征（樣本較少，試驗數(shù)據(jù)僅為1年情況，無法進(jìn)行方差分析）

產(chǎn)量構(gòu)成因素與水分調(diào)控下水稻生長有著密切的關(guān)系，淺濕灌及常規(guī)淹灌條件下水稻考種結(jié)果見表2。由表2可知，與其他處理相比，處理2全程淺水灌溉條件下水稻產(chǎn)量最低。這是由于水層抑制了根部呼吸，不利于水稻的生長和養(yǎng)分的吸收，因此影響最終產(chǎn)量。而適時的水分控制則使水稻根部氧氣充足，呼吸作用旺盛，促進(jìn)了水稻根系向土壤深處生長，根系活力較大，進(jìn)而有利于地上部分干物質(zhì)積累。

在相同水分控制階段下，不同的水分控制時間對產(chǎn)量形成的影響也有所不同。對分蘗期實行水分控制的處理來說，T1和T2實際產(chǎn)量比CK分別低了2 562和2 166 kg/hm2；對拔節(jié)孕穗期實行水分控制的處理來說，T1和T2實際產(chǎn)量比CK分別低了1 563和153 kg/hm2；對乳熟期實行水分控制的處理來說，T1和T2實際產(chǎn)量比CK分別低了2 548和1 491 kg/hm2。關(guān)于每穗粒數(shù)的形成，乳熟期水分虧缺對其影響較大，平均為161.3粒/穗，比常規(guī)197.7粒/穗少36.4粒/穗。3個階段水分控制處理的平均千粒重分別為24.43、24.47、25.17 g/1 000粒，與常規(guī)水分處理25.54 g/1 000粒相比，均有下降，且分蘗期水分控制條件下降最多，這與前面株高的研究結(jié)合相吻合，說明分蘗期水分脅迫抑制了水稻的生長發(fā)育，影響了水稻千粒重，進(jìn)而影響產(chǎn)量。

整體來看，分蘗期進(jìn)行水分控制的水稻平均最終產(chǎn)量為

5 702.0 kg/hm2，拔節(jié)孕穗期實行水分控制的水稻平均最終產(chǎn)量為7 208.0 kg/hm2，乳熟期實行水分控制的水稻平均最終產(chǎn)量為6 046.5 kg/hm2，與常規(guī)灌溉下的8 066.0 kg/hm2相比，減產(chǎn)幅度分別達(dá)29.3%、10.6%、25.0%?？梢?，水稻分蘗期和乳熟期水分的需求對產(chǎn)量的影響較大，而拔節(jié)孕穗期較小，因此在生產(chǎn)前期和后期對水分的供應(yīng)要充足，中期可適當(dāng)進(jìn)行水分控制，避免對最終產(chǎn)量造成較大影響。

3 結(jié)論

（1）各淺濕間歇灌溉處理水稻株高均低于常規(guī)灌溉，由此形成密實的底部較矮的節(jié)間，增強了水稻的抗倒伏性。而相同水分控制階段下，不同的水分控制時間對株高和產(chǎn)量的影響有所不同。對分蘗期、拔節(jié)孕穗期、乳熟期實行水分控制的處理來說，T1和T2株高比CK分別低了5.8和7.9 cm、8.5和10.0 cm、8.8和6.6 cm。對最終產(chǎn)量來說，常規(guī)灌溉下水稻產(chǎn)量最高，全程淺水灌溉產(chǎn)量最低。分蘗期、拔節(jié)孕穗期、乳熟期分別進(jìn)行水分控制的水稻平均最終產(chǎn)量分別為5 702.0、7 208、6 046.5 kg/hm2。分蘗期水分脅迫通過抑制水稻的生長發(fā)育，導(dǎo)致水稻單位面積有效穗不足、穗粒數(shù)低、千粒重小而嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

（2）作為一種節(jié)水灌溉模式，稻田間歇灌溉有效地降低了水的使用量，降低了稻田排水量，其生態(tài)效益十分顯著。但應(yīng)理解這種模式的內(nèi)在機理，是在保證水稻生長發(fā)育正常需求的前提下，節(jié)省淹水灌溉條件下多余的田間水分，而不是使水稻處于一種過度饑渴狀態(tài)。因此這種模式應(yīng)加以靈活運用，如在干旱年間，稻田表現(xiàn)出過分缺水時，應(yīng)及時補充田間水量，防止水稻枯死。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2015年

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