控制灌溉條件下粳稻不同種植模式對比研究

孫雪梅，于艷梅，孫艷玲，黃 彥

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

控制灌溉條件下粳稻不同種植模式對比研究

孫雪梅，于艷梅，孫艷玲，黃 彥

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

利用稱重式蒸滲儀研究了控制灌溉條件下移栽和直播種植模式粳稻生育期生長規(guī)律、耗水特點，對不同種植模式下粳稻產(chǎn)量構成要素、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率進行了對比，明確了不同生長條件下粳稻生育期生長特性、耗水規(guī)律。結果表明：直播種植粳稻分蘗期滯后于移栽，但會產(chǎn)生生長補償效應，在生育期末直播與移栽的分蘗和株高變化規(guī)律基本一致；移栽種植全生育期較直播節(jié)水約21%；產(chǎn)量方面，水直播較移栽低12%，旱直播較移栽低29%；水分生產(chǎn)率水直播較移栽高11%，旱直播較移栽低9%。綜合比較，水直播推廣前景優(yōu)于旱直播。

稱重式蒸滲儀；粳稻；移栽；直播

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量在全國總用水量中所占比例較大，2015年，我國農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的比重已達63.1%[1]。而當前我國水資源面臨的形勢十分嚴峻，水資源短缺、水污染嚴重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出。2011年中央一號文件明確提出，實行最嚴格的水資源管理制度，劃定水資源“三條紅線”，對水資源利用提出了更加嚴格的要求。水資源“三條紅線”的劃定，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求，如何在保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的前提下，最大限度地減少農(nóng)業(yè)用水量，保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，是目前亟待解決的問題。

水稻是我國主要的糧食作物，也是耗水量最大的作物[2]，其用水量占農(nóng)業(yè)用水量一半以上。黑龍江省是水田大省，粳稻產(chǎn)量占全國粳稻總產(chǎn)量的一半以上。目前，黑龍江省水田面積已超過400萬hm2，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占全省總用水量的84.1%，其中，水田用水量占農(nóng)業(yè)灌溉用水量的98.3%[3]，農(nóng)業(yè)節(jié)水的潛力主要是水田節(jié)水。近20 a來，國內外關于水稻節(jié)水灌溉需水量變化規(guī)律的研究成果較多，相繼得出了不同節(jié)水灌溉條件下水稻需水量變化規(guī)律[4-7]。而直播作為一種古老的稻作方式，因其符合現(xiàn)代稻作輕簡化和機械化的發(fā)展方向，應用面積呈現(xiàn)一種不推而廣的擴張趨勢[8]，同時，由于直播不需要泡田，節(jié)省了粳稻泡田用水量，契合節(jié)水農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的方向。故選擇黑龍江省主要節(jié)水灌溉模式，利用稱重式蒸滲儀研究了控制灌溉模式下移栽和直播種植的粳稻生育期生長規(guī)律、耗水特點，并對產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率做了對比，明確了不同種植模式下粳稻生育期生長特性、耗水規(guī)律，旨在為粳稻節(jié)水栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于黑龍江省慶安灌溉試驗站，地理坐標為東經(jīng)125°44′，北緯45°63′。試驗站土壤為典型寒地黑土，土壤飽和含水率49.18%，干密度1.10 g/cm3，有機質4.96%，全氮0.188%，全磷0.083%，全鉀1.89%，pH值6.05。多年平均氣溫2～3 ℃，10 ℃以上有效積溫2500～2800 ℃，太陽輻射量4000～4300 MJ/(m2·a)。多年平均年降水量500～600 mm，多年平均年水面蒸發(fā)量700～800 mm。本區(qū)作物水熱生長期在156～171 d，平均164 d，全年無霜期128 d。氣候特征屬寒溫帶大陸性季風氣候。試驗站設有稱重式蒸滲儀24組，直徑1.13 m，面積1 m2，配套遮雨棚設施和地下廊道，每組蒸滲儀配有一套自動稱重系統(tǒng)，最大稱重范圍為6000 kg，鑒別力100 g。

1.2 試驗設計

試驗于2015年在稱重式蒸滲儀中進行。試驗設置移栽、水直播和旱直播三種處理，三種處理水分控制指標均按照黑龍江省地方標準《寒地水稻節(jié)水控制灌溉技術規(guī)范》中規(guī)定的控制灌溉模式管理。每種處理設置三次重復?？刂乒喔人止芾碇笜艘姳?。

粳稻供試品種為龍慶稻1號，全生育期133 d，直播于5月17日播種，移栽于5月25日插秧。水直播采用條播方式，行距30cm，平均65粒/m，出苗后定基本苗100萬株/hm2；旱直播采用點播方式，行距30 cm，埋粒深度2 cm，出苗后定基本苗100萬株/hm2；移栽平均5株/穴，密度30 cm×17 cm。各處理均于9月16日收獲測產(chǎn)。各小區(qū)施肥、病蟲害的防治及除草等管理方法同當?shù)卮筇铩?/p>

表1 控制灌溉水分控制指標

注：①灌水上限為田面水層深度，灌水下限為根層土壤含水量占土壤飽和含水量的百分比。②土壤含水量測定深度為：返青期和分蘗期200 mm，拔節(jié)孕穗期300 mm，抽穗開花期、乳熟期和黃熟期400 mm。

1.3 測定指標及方法

(1)土壤水分/田間水層：土壤水分采用便攜式土壤水分測定儀測定，水層采用水尺觀測，每隔3 d觀測一次，每次觀測在上午9時，灌水前后加測。

(2)耗水量：每天上午9時記錄稱重系統(tǒng)讀數(shù)。

(3)基本苗：在粳稻返青后測定基本苗，并定水直播和旱直播基本苗數(shù)。

(4)分蘗：每個蒸滲儀選有代表性的5個測點，做標記，每次均測定選定的5個測點。分蘗期每隔3 d測一次，其他生育期每隔5 d測一次。

(5)株高：定點標記同分蘗，抽穗前株高為土面至每穴最高葉尖的高度，抽穗后株高為土面至最高穗頂(不計芒)的高度。

(6)考種測產(chǎn)：收回每個蒸滲儀全部植株，測定小區(qū)實產(chǎn)。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式粳稻生態(tài)指標分析

不同種植模式下粳稻生育期分蘗數(shù)及株高變化見圖1和圖2。圖1和圖2中橫坐標生育期劃分以移栽種植為準。

圖1 不同種植模式下粳稻生育期分蘗數(shù)變化

由圖1可知，移栽種植分蘗期開始時間為6月5日左右，直播分蘗期開始時間為6月14日左右，直播分蘗期較移栽種植滯后約10 d。移栽粳稻在分蘗初期分蘗數(shù)增加較緩慢，整個分蘗初期粳稻分蘗生長速率為0.6株/(穴·d)；從分蘗中期開始分蘗數(shù)迅速增加，到分蘗中期末達到峰值(6月29日)，整個分蘗中期粳稻分蘗生長速率為1.0株/(穴·d)；分蘗末期分蘗數(shù)緩慢下降，直到乳熟期和黃熟期達到穩(wěn)定。直播雖然分蘗期較移栽滯后，但兩種處理在粳稻開始分蘗后直接進入分蘗數(shù)快速增加的分蘗中期，整個分蘗中期水直播分蘗生長速率為3.0株/(穴·d)，旱直播分蘗生長速率為1.9株/(穴·d)；在分蘗末期直播分蘗數(shù)達到峰值(7月5日)后緩慢下降，直到乳熟期和黃熟期達到穩(wěn)定，變化規(guī)律與移栽種植一致。

從整體看，雖然直播在生長期上較移栽種植滯后，但在出苗后，直播粳稻不需要返青，并且越過分蘗數(shù)緩慢增長期，直接進入快速增長期，到分蘗中后期水直播分蘗數(shù)與移栽種植基本持平，旱直播分蘗數(shù)略低，但差異不大；至黃熟期，水直播有效分蘗數(shù)略高于移栽，旱直播有效分蘗數(shù)最小，但總體差異較小。分析表明，在控制灌溉條件下，直播生長期雖然滯后于移栽，但直播稻苗不需要返青，在分蘗期會產(chǎn)生生長補償效應，在分蘗中后期分蘗數(shù)迅速增長，水直播分蘗峰值和有效分蘗數(shù)與移栽基本持平，旱直播的生長補償效應低于水直播。

圖2 不同種植模式下粳稻生育期株高變化

由圖2可知，移栽種植粳稻株高在整個生育期呈平穩(wěn)上升趨勢，分蘗期株高生長速率為1.26 cm/d，拔節(jié)孕穗期株高生長速率為0.74 cm/d，抽穗開花期株高生長速率為0.84 cm/d，乳熟期和黃熟期株高生長速率為0.56 cm/d，整個生育期株高生長速率分蘗期最大，拔節(jié)孕穗期生長速率降低，抽穗開花期略有升高，乳熟期和黃熟期最小。水直播與旱直播粳稻株高在整個生育期上基本沒有太大差異，均低于移栽處理株高；兩種處理株高在分蘗中期增長緩慢，從分蘗末期開始迅速增長，至生育期末水直播株高與移栽基本持平，旱直播株高略低。株高生長速率方面，分蘗期水直播為0.57 cm/d，旱直播為0.50 cm/ d，拔節(jié)孕穗期水直播為1.42 cm/d，旱直播為1.30 cm/d，抽穗開花期水直播為1.09 cm/d，旱直播為1.02 cm/d，乳熟期和黃熟期株高生長速率水直播為0.53 cm/d，旱直播為0.52 cm/d，可見，水直播與旱直播在粳稻生育期株高生長速率沒有太大差異，均呈拋物線變化趨勢，與移栽處理平穩(wěn)上升趨勢有所差別，這是由于水直播與旱直播前期生長效應主要體現(xiàn)在分蘗的快速增長上，抑制了株高的增長，在分蘗達到峰值后，株高開始迅速增長。分析表明，水直播與旱直播株高雖在生育前期增長緩慢，但后期會產(chǎn)生補償效應，在生育期末直播與移栽的粳稻株高無明顯差異。

2.2 不同種植模式粳稻耗水強度分析

從圖3中可以看出，在移栽粳稻返青后(直播粳稻苗期后)，三種種植模式粳稻生育期耗水強度的變化趨勢一致，整個生育期粳稻耗水強度峰值出現(xiàn)兩次，分別在分蘗中期和拔節(jié)孕穗期～抽穗開花期，耗水強度最低的時期為黃熟期。

在移栽返青期，由于移栽種植需要以水保苗，田面需保持水層，因此耗水量最高；直播稻苗直接生長于本田，不需返青保苗，水直播苗期田面只需保持花打水即可，旱直播苗期只需在缺水時灌水保持土壤濕潤，保證稻苗正常生長，因此水直播苗期耗水強度較移栽種植低25%，旱直播苗期耗水強度較移栽種植低59%。

進入分蘗期，移栽和水直播耗水強度在分蘗前期較返青期(苗期)有所降低，旱直播從苗期開始耗水強度一直處于上升階段，到分蘗中期三種種植模式耗水強度達到第一個高峰期；移栽和水直播在分蘗前期和分蘗中期耗水強度相差不大，旱直播由于前期水分控制嚴格，到分蘗高峰期耗水強度大幅提高，體現(xiàn)出較強的生長補償效應，旱直播耗水強度較移栽種植高57%，較水直播高65%；到分蘗末期三種種植模式耗水強度均下降，水直播與旱直播由于生育期滯后，分蘗末期曬田時間短，耗水強度略高于移栽。

拔節(jié)孕穗期和抽穗開花期是三種種植模式耗水強度的第二個高峰期，移栽種植由于分蘗末期曬田重控，復水后耗水強度大幅度提高，水直播與旱直播耗水強度提高程度小于移栽種植。此時期是粳稻由營養(yǎng)生長轉換為生殖生長的時期，也是需水關鍵期，需保證水分供應。

乳熟期，三種種植模式粳稻耗水強度逐漸降低，直至黃熟期降至最低，三種種植模式粳稻耗水強度在這兩個時期基本持平。從全生育期看，三種種植模式粳稻耗水強度規(guī)律一致，全生育期平均耗水強度差異不大，在粳稻生長的兩個關鍵時期出現(xiàn)耗水強度高峰期。其中，旱直播整個生育期耗水強度最大值出現(xiàn)在分蘗中期，移栽與水直播整個生育期耗水強度最大值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期。移栽、水直播與旱直播粳稻生育期耗水量分為4629 m3/hm2，4612 m3/hm2，4598 m3/hm2，相差不大，但移栽種植比直播多出泡田用水約1200 m3/hm2，因此，直播較移栽種植節(jié)水約21%。

圖3 不同種植模式粳稻生育期耗水強度變化

2.3 不同種植模式粳稻產(chǎn)量指標分析

圖4為粳稻產(chǎn)量構成指標圖，圖中可以看出，有效穗數(shù)水直播>移栽>旱直播；穗粒數(shù)移栽>水直播>旱直播；千粒重移栽>直播；結實率水直播大于移栽與旱直播。從四個產(chǎn)量構成指標可知，移栽種植穗粒數(shù)和千粒重兩個指標較優(yōu)，水直播有效穗數(shù)和結實率兩個指標較優(yōu)，但優(yōu)勢不明顯，旱直播四個指標均不具優(yōu)勢。

圖5可以看出，產(chǎn)量大小為移栽>水直播>旱直播，水直播較移栽產(chǎn)量低12%，旱直播較移栽產(chǎn)量低29%。

圖6可以看出，水分生產(chǎn)率水直播>移栽>旱直播，水直播較移栽水分生產(chǎn)率高11%，旱直播較移栽水分生產(chǎn)率低9%。分析可以得出，水直播雖然產(chǎn)量比移栽低，但水分生產(chǎn)率高于移栽，節(jié)水潛力大，旱直播產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率均低于移栽和水直播，因此，推廣前景方面，水直播優(yōu)于旱直播。

圖4 不同種植模式粳稻產(chǎn)量指標

圖5 不同種植模式粳稻產(chǎn)量

圖6 不同種植模式粳稻水分生產(chǎn)率

3 結 論

通過對控制灌溉條件下不同種植模式粳稻生態(tài)指標、耗水強度、產(chǎn)量指標、水分生產(chǎn)率的對比分析得出：

(1)在控制灌溉條件下，直播在分蘗期會產(chǎn)生生長補償效應，在分蘗中后期分蘗數(shù)迅速增長，分蘗高峰期略滯后于移栽，水直播分蘗峰值與有效分蘗數(shù)與移栽基本持平，旱直播的生長補償效應低于水直播，分蘗峰值與有效分蘗數(shù)均低于移栽和水直播；株高方面，直播株高雖在生育前期增長緩慢，但在生育期末株高與移栽無明顯差異。

(2)在控制灌溉條件下，直播與移栽種植模式粳稻耗水強度規(guī)律一致，均在粳稻生長的兩個關鍵時期出現(xiàn)耗水強度高峰，其中，旱直播耗水強度最大值出現(xiàn)在分蘗中期，移栽與水直播耗水強度最大值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期，且三種種植模式粳稻全生育期平均耗水強度差異不大，但移栽種植比直播多出泡田用水約80 m3/hm2，因此，直播較移栽種植節(jié)水約21%。

(3)在產(chǎn)量構成指標方面，移栽種植穗粒數(shù)和千粒重兩個指標較優(yōu)，水直播有效穗數(shù)和結實率兩個指標較優(yōu)，旱直播四個指標均不具優(yōu)勢；水直播較移栽產(chǎn)量低12%，旱直播較移栽產(chǎn)量低29%；水直播較移栽水分生產(chǎn)率高11%，旱直播較移栽水分生產(chǎn)率低9%；綜合比較，水直播推廣前景優(yōu)于旱直播。

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Comparative study on different cropping patterns of japonica rice under controlled irrigation

SUN Xuemei，YU Yanmei，SUN Yanling，HUANG Yan

(HeilongjiangProvinceHydraulicResearchInstute,Harbin150080,China)

Rice growth and water consumption characteristics of transplanting and direct seeding mode were studied under controlled irrigation using the weighing lysimeter, yield factors, yield and water productivity under different planting mode were compared, growth characteristics, water consumption law of japonica rice under different planting mode were clear, the results of comparative analysis of yield and water productivity of Japonica Rice under transplanting and direct seeding were provided. The results show that：the tillering stage of direct seeding was behind the transplanting, but will produce growth compensation effect, the tillers and plant height were basically consistent; the water consumption of direct seeding was 21% saved than transplanting in the whole growth period; in terms of yield, water direct seeding was 12% and dry direct seeding was 29% lower than transplanting; in terms of water productivity, water direct seeding was 11% higher and dry direct seeding was low 9% than transplanting. By comprehensive comparison, the prospect of water direct seeding was better than dry direct seeding.

weighing lysimeter;japonica rice;transplanting;direct seeding

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0400103)

孫雪梅(1983-)，女，吉林九臺人，工程師，研究方向為農(nóng)業(yè)水土工程與節(jié)水灌溉技術。E-mail：1029237221@qq.com。

S274.1；S511.2+2

：A

：2096-0506(2017)08-0006-06