“薄、淺、濕、曬”與節(jié)水控灌兩種灌溉模式對水稻耗水量和產(chǎn)量的影響

羅維鋼，黃忠華，李春力，吳家法

（1.南寧市灌溉試驗(yàn)站，南寧 530001；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南寧 530005）

0 引言

水稻屬于典型的水生性糧食作物，在種植過程中通常采用淹灌的方式來滿足植株生長對水分的需求，因而耗水量非常大。鑒于傳統(tǒng)方法耗水過多、容易造成水資源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，前人不斷研究、探討適宜水稻的節(jié)水灌溉技術(shù)，并依據(jù)水稻的需水特性總結(jié)出“薄、淺、濕、曬”的灌水模式[1～3]，具體為“淺水返青、薄水分蘗、分蘗后期曬田、拔節(jié)至抽穗期淺水促發(fā)、成熟期濕潤落干”的水分管理模式[4、5]，以最大限度地抑制棵間水分消耗，提高水分利用率。此外，前人也開發(fā)控水灌溉技術(shù)，根據(jù)水稻各生育期的需水差異，設(shè)定相應(yīng)的水層上、下限進(jìn)行控制灌溉[6、7]。經(jīng)過大田實(shí)踐和推廣后發(fā)現(xiàn)，節(jié)水控灌能有效降低稻田耗水量，提高稻谷產(chǎn)量[8、9]。迄今為止，關(guān)于“薄、淺、濕、曬”與節(jié)水控灌兩種灌溉模式的省水增效對比研究尚無報(bào)道。本項(xiàng)目開展稻田“薄、淺、濕、曬”和節(jié)水控灌試驗(yàn)，分析不同處理方式對水稻耗水量和產(chǎn)量的影響，為探尋適合南寧本地水稻生長所需的灌溉模式提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年3～11月份在南寧市灌溉試驗(yàn)站水稻種植基地進(jìn)行，試區(qū)位于北回歸線附近，當(dāng)?shù)亟涤曛饕芗撅L(fēng)性氣候的影響，夏季雨量豐沛，秋、冬季相對較為干旱。水稻生育期間雖然降雨較多，但具體在各月份的分布并不均衡，需要時常灌溉才能滿足水稻各生長階段對水分的需求。

1.2 試驗(yàn)材料

早稻供試品種為邕優(yōu)4949，晚稻選擇Y 兩優(yōu)6號作為參試材料。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 “薄、淺、濕、曬”

“薄、淺、濕、曬”（TW）是根據(jù)水稻在各生長階段的需水特點(diǎn)進(jìn)行薄灌、淺灌、濕潤、曬田的灌溉模式，各主要生長期的水層上下限設(shè)置見表1。

表1 TW水稻各生長期灌溉水層上下限 mm

1.3.2 節(jié)水控灌

節(jié)水控灌（WI）是在水稻各生育期控制灌水量、保持較低水層的灌溉模式，各主要生長期的水層上下限設(shè)置見表2。

表2 WI水稻各生長期灌溉水層上下限mm

1.4 水稻耗水量計(jì)算

1.4.1 淹水期水稻耗水量

插秧后每天08：00～08：30用測針測田間水層深度，與第二天相減計(jì)算當(dāng)日耗水量。當(dāng)水位低于下限時，灌水至設(shè)定范圍，記錄灌后水深，計(jì)算灌水量。當(dāng)?shù)咎锼桓哂谏舷迺r，排水至上下限之間，測量排前、排后水深，計(jì)算排水量。再根據(jù)降雨量，算出淹水期耗水量。

式中:H1 為當(dāng)日水深，mm；H2 為翌日水深，mm；I 為灌水量，mm；P為降雨量，mm；F為滲漏量，mm；試區(qū)做有防水層，因而F可忽略；C為排水量，mm。

1.4.2 濕潤—曬田期水稻耗水量

濕潤—曬田期每隔5 d 用土鉆取0～10、10～20、20～30、30～40 cm深度的土壤，烘干測含水率，計(jì)算土壤儲水量。

式中：W 為土壤儲水量，mm；γ 為土壤容重，g/cm3；H為土壤深度，cm；θ為0～10、10～20、20～30、30～40 cm深度的土壤平均含水率，%；10為單位換算系數(shù)。

濕潤—曬田期耗水量（ET2）：采用水量平衡法計(jì)算。

式中：P為降雨量，mm；G為地下水利用量，mm，由于水稻試區(qū)以水泥打底硬化，并做防水層，因而G可忽略不計(jì)；C 為排水量，mm；W1為5 d 前測量的土壤儲水量，mm，W2為5 d后測量的土壤儲水量，mm。

1.4.3 水稻全生育期耗水量

式中：ET為全生育期耗水量，mm；ET1為淹水期耗水量，mm；ET2為濕潤—曬田期耗水量，mm。

1.5 稻谷水分利用效率計(jì)算

WUE=Y/ET

式中：WUE 為稻谷水分利用效率，kg/m3；Y為稻谷產(chǎn)量，kg/hm2。

1.6 觀察記載項(xiàng)目

收獲前各試區(qū)分別挑選20 株有代表性的水稻測量穗長、粒長、千粒重等指標(biāo)。①穗長：用直尺量長度，求平均值；②粒長：隨機(jī)選取20～30粒稻谷，用直尺量長度，求平均值；③千粒重：隨機(jī)選取1000粒曬干的稻谷稱重，或者隨機(jī)稱取100 g 曬干后的稻谷，數(shù)總粒數(shù)，再用克數(shù)除以粒數(shù)乘以1000；④產(chǎn)量：每個試區(qū)單割單收，曬干后稱量稻谷產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉模式對水稻耗水量的影響

田間水分消耗主要由葉片蒸騰和棵間蒸發(fā)兩部分組成。TW、WI 灌溉模式下水稻耗水量變化見圖1。從圖1 可以看到，“薄、淺、濕、曬”（TW）水稻耗水量呈“升-降-升-降”的雙駝峰變化趨勢；節(jié)水控灌（WI）則先升后降，表現(xiàn)出單峰曲線的變化特點(diǎn)。在插秧至秧苗返青階段，稻田耗水主要以水面蒸發(fā)為主，TW和WI的早稻耗水量分別為44.5、51.6 mm，晚稻則為45.8、43.6 mm，差異均不明顯。葉片完全返青后水稻進(jìn)入分蘗期，在前期階段，各試驗(yàn)區(qū)保持水層，TW、WI早、晚稻的耗水量均相當(dāng)接近。在分蘗后期，TW由于曬田處理，稻田水分消耗量與WI 相比顯著下降（P＜0.05），其中早稻耗水量67.6 mm，比WI（106.8 mm）早稻耗水量低36.7%；晚稻耗水量56.5 mm，比WI 晚稻耗水量（105.4 mm）低46.4%。水稻在拔節(jié)孕穗期長勢旺盛，加上天氣高溫，導(dǎo)致稻葉蒸騰和水面蒸發(fā)均非常強(qiáng)烈，因而耗水量高于其他生育期。具體來看，TW早、晚稻拔節(jié)孕穗期耗水量分別達(dá)到132.1、131.8 mm，WI 早、晚稻拔節(jié)孕穗期耗水量也分別高達(dá)138.1、144.2 mm，可見同稻別情況下各處理耗水量差別并不明顯。從抽穗開花期開始，水稻逐漸以生殖生長為主，葉片蒸騰減弱，耗水量不斷降低。到成熟期，TW 早、晚稻耗水量分別下降到82.5、71.9 mm，WI 早、晚稻耗水量則分別降至76.1、63.8 mm，兩種灌溉模式的耗水量仍然沒有很大的差距。在水稻整個生育期，TW 早、晚稻的水分消耗量分別為515.3、507.8 mm；WI 早、晚稻的水分消耗量分別為585.6、563.6 mm，比TW 早、晚稻的水分消耗量分別高13.6%、11.0%，其差值主要是TW在分蘗后期曬田所致。

圖1 TW、WI灌溉模式下水稻耗水量變化

2.2 不同灌溉模式對水稻產(chǎn)量的影響

“薄、淺、濕、曬”和節(jié)水控灌早稻、晚稻產(chǎn)量性狀的對比見表3，從表3可以看出TW早稻粒長9.20 mm、晚稻穗長22.90 cm，分別比WI 早稻粒長、晚稻穗長高0.55%和0.75%，差異不顯著；相比之下，WI早稻穗長及晚稻粒長則高于TW，但差異也沒有達(dá)到5%（顯著水平）；說明不同灌水模式下水稻穗長、粒長相當(dāng)，TW 和WI 對二者的影響沒有規(guī)律性。TW 早、晚稻的千粒重和產(chǎn)量均分別高于WI 早、晚稻的千粒重和產(chǎn)量，表現(xiàn)出較為明顯的趨同性。其中TW 早稻千粒重26.93 g、產(chǎn)量7523 kg/hm2，比WI早稻千粒重、產(chǎn)量分別提高0.60%、1.10%；TW 晚稻千粒重、產(chǎn)量也分別比WI 晚稻千粒重、產(chǎn)量高1.53%、0.75%，但差異均不顯著。上述分析表明，TW 和WI 早稻、晚稻各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)數(shù)據(jù)均非常接近，差別低于5%，可見兩種灌溉模式對水稻產(chǎn)量性狀并沒有造成差異顯著性的影響。

表3 兩種灌溉模式水稻產(chǎn)量性狀對比

2.3 不同灌溉模式對稻谷水分利用效率的影響

根據(jù)收獲后水稻產(chǎn)量及相應(yīng)的耗水量，可以算出TW、WI 灌溉模式下稻谷的水分利用效率，結(jié)果如圖2 所示。從圖2 可以看出，早、晚稻TW 的水分利用效率均高于節(jié)水控灌。WI 高15.0%，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05，下同）；晚稻TW 水分利用效率1.20 kg/m3，比WI（1.08 kg/m3）高11.8%，差異也達(dá)到5%（顯著水平）。結(jié)合表3 和圖1 可知，TW和WI 稻谷產(chǎn)量相近，TW 總耗水量較低，因而其水分利用效率顯著高于WI。由此可見，“薄、淺、濕、曬”有利于提高水稻的水分利用效率，從而達(dá)到節(jié)本增效的目的。

圖2 TW、WI灌溉模式稻谷水分利用效率對比

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在保障產(chǎn)量的前提下，“薄、淺、濕、曬”能有效降低水稻的耗水量，提高稻谷水分利用效率。生產(chǎn)上應(yīng)當(dāng)大力推廣稻田“薄、淺、濕、曬”的灌溉技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化利用。