基于斷水天數(shù)指標(biāo)的水稻產(chǎn)量試驗(yàn)研究

康 建

(遼寧德遠(yuǎn)項(xiàng)目管理有限公司，遼寧 葫蘆島 125300)

水稻是我國重要的糧食作物之一，但由于氣候變化的影響，干旱成為水稻生產(chǎn)中的一個(gè)主要問題。干旱會(huì)導(dǎo)致水稻產(chǎn)量減少，從而影響糧食安全和農(nóng)民的收入。因此，對(duì)于水稻干旱缺水的評(píng)估非常重要，可以為相關(guān)部門制定水稻受旱減災(zāi)預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。在過去的研究中，有許多方法用于評(píng)估水稻的干旱損失，如田間試驗(yàn)、生理生化指標(biāo)測定等。但這些方法都存在一些問題，如操作復(fù)雜、時(shí)間耗費(fèi)長等。因此，本研究引入了斷水時(shí)間法，旨在通過不同生育期的斷水試驗(yàn)來評(píng)估水稻干旱損失。通過對(duì)不同斷水天數(shù)的試驗(yàn)資料進(jìn)行分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)隨著斷水天數(shù)的增加，水稻產(chǎn)量呈逐漸減少的趨勢。特別是在分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期和乳熟期，斷水導(dǎo)致的減產(chǎn)量和減產(chǎn)率更加明顯。這表明這些生育期是水稻受旱最為敏感的時(shí)期。通過對(duì)比不同生育期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推斷出水稻各生育期對(duì)水分的敏感度。這對(duì)于相關(guān)部門制定水稻受旱減災(zāi)預(yù)案非常重要。在生育期較為敏感的時(shí)期，需要加強(qiáng)對(duì)水資源的保護(hù)和管理，以確保水稻的正常生長和產(chǎn)量穩(wěn)定。本研究采用的斷水時(shí)間法提供了一種簡單有效的評(píng)估方法，通過對(duì)不同生育期斷水試驗(yàn)的分析計(jì)算，可以得到水稻受旱的減產(chǎn)量和減產(chǎn)率，以及各生育期對(duì)水分的敏感度。這為制定水稻受旱減災(zāi)預(yù)案提供了科學(xué)依據(jù)，有助于提高水稻的生產(chǎn)效益和減少受旱造成的損失。綜上所述，斷水時(shí)間法是一種適用于水稻生長期干旱缺水評(píng)估的方法。本研究為相關(guān)部門提供了科學(xué)依據(jù)，以制定水稻受旱減災(zāi)預(yù)案，從而提高水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性和減少干旱造成的損失。在未來的研究中，還可以進(jìn)一步探索水稻干旱缺水的評(píng)估方法，提高水稻的適應(yīng)性和抗旱能力。

1 試驗(yàn)概況

北三家攔河閘位于清原縣北三家鄉(xiāng)北三家村，建于1992年，主要擔(dān)負(fù)著閘址以下2400畝水田灌溉任務(wù)。多年平均降水量為810.9mm，多年平均蒸發(fā)量(20cm蒸發(fā)皿)為1317.1mm，多年平均氣溫5.2℃，多年平均風(fēng)速2.1m/s，全縣地表水資源量量10.59億m3，地下蓄水量約5700萬m3。配套灌溉工程49處，其中新建塘壩1座，攔河閘13座，方塘2座，新建混凝土防滲渠道61km，設(shè)施農(nóng)業(yè)水源配套12處，通過灌區(qū)配套與節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)年增產(chǎn)糧食40萬kg，節(jié)水灌溉面積1.7萬畝，節(jié)約用水量350萬m3。該縣土壤質(zhì)量較好，棕壤和暗棕壤土占90%以上，草皮土和水稻土占8%，白漿土等其他土壤約占2%。

1.1 灌水方式及水層

北三家工程完工后，其有效灌溉面積為3000畝，僅有小麥、蔬菜等少量作物。此次主要對(duì)水稻灌溉進(jìn)行分析，根據(jù)當(dāng)?shù)厮竟喔冉?jīng)驗(yàn)，參考周邊灌區(qū)的灌溉制度，確定該灌溉方式的效果、定額及灌水率。淺濕灌溉是目前推廣的一種水稻節(jié)水高產(chǎn)灌溉方式。是淺灌加濕有機(jī)結(jié)合，田間及時(shí)干燥，淺、濕、干3種灌溉方式靈活調(diào)節(jié)。淺濕灌溉一次灌水量在10～30mm左右(拔節(jié)期、孕穗期、抽穗發(fā)棵期、開花期增加10mm水層)，自然消耗后，田間處于灌溉下不斷濕潤澆水的狀態(tài)。一般情況下，一次灌溉后的水層時(shí)間為2—5天，兩次灌溉之間應(yīng)確定水層時(shí)間，以沉淀浮泥，提高土壤通氣性、保水性和肥力。水稻各生育期的水層深度根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔冉?jīng)驗(yàn)和水稻灌溉理論與技術(shù)確定，見表1。

表1 水稻生育階段日期及設(shè)計(jì)水層深度表

1.2 灌水定額

清原縣屬于遼東山區(qū)Ⅳ區(qū)灌區(qū)，該水田的灌溉分配采用Ⅳ區(qū)農(nóng)業(yè)用水灌溉分配方案，同時(shí)參考鄰近灌區(qū)的灌溉分配方案。每個(gè)生長季節(jié)的灌溉定額為：

泡田期：5月6日—5月20日，灌水1次，灌水定額130m3/畝。

返青期：5月25日—5月31日灌水1次，灌水定額40m3/畝，6月1日—6月5日)灌水2次，灌水定額20m3/畝。

生長分蘗初期：6月6日—6月11日灌水1次，灌水定額40m3/畝；6月12日—6月15日灌水2次，灌水定額20m3/畝。

生長分蘗盛期：6月16日—6月22日灌水1次，灌水定額40m3/畝；6月25日—6月28日灌水2次，灌水定額20m3/畝。

生長分蘗末期：7月8日—7月10日灌水1次，灌水定額20m3/畝。

拔節(jié)孕穗期：7月11日—7月15日灌水1次，灌水定額20m3/畝；7月25日—7月27日灌水2次，灌水定額10m3/畝；8月1日—8月5日灌水3次，灌水定額20m3/畝。

抽穗開花期：8月8日—8月13日灌水1次，灌水定額20m3/畝；8月19日—8月20日灌水2次，灌水定額20m3/畝。

乳熟黃熟期：8月21日—8月23日灌水1次，灌水定額10m3/畝；9月3日—9月7日灌水2次，灌水定額20m3/畝。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該地區(qū)稻田的生長期一般為5月5日至9月10日，共分為7個(gè)生長期，生長期為140天左右，根據(jù)水稻生長的時(shí)間，分蘗期設(shè)置10、20、30和35天的4個(gè)斷水階段。拔節(jié)孕穗期設(shè)置4個(gè)斷水階段：5、10、15、20天。抽穗和開花期分別斷水5、10和15天。在乳汁成熟期設(shè)置5、10、15和20天的4個(gè)斷水階段。乳熟黃熟期對(duì)水分不敏感，因?yàn)樘锏匾蟾蓾窠惶?，期間對(duì)水分不敏感，斷水產(chǎn)量不多，甚至不會(huì)減少產(chǎn)量，所以它不是為了切斷水處理而設(shè)計(jì)的。此外，還采用了防旱處理作為對(duì)照，每個(gè)處理步驟重復(fù)3次，自然降水被遮陽篷隔離。

本試驗(yàn)在北三家村測量坑內(nèi)進(jìn)行。坑面長度為3.0m，寬度為2.0m，土深1m。根據(jù)設(shè)計(jì)控制干旱持續(xù)時(shí)間，并在干旱結(jié)束時(shí)使用土壤鉆測法測量土壤水分，以計(jì)算干旱期間的需水量以及與對(duì)照相比計(jì)算的缺水量。根據(jù)氣象站觀測的日照、降雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和蒸散量等相關(guān)氣象數(shù)據(jù)。在水稻收割前5天通過取樣，觀察籽粒高、每孔穗數(shù)、每穗粒數(shù)、粒重及結(jié)實(shí)率。田間產(chǎn)量是根據(jù)收獲時(shí)的單株產(chǎn)量計(jì)算出來的，并換算成最終產(chǎn)量。

3 斷水天數(shù)法試驗(yàn)

斷水天數(shù)法更適合評(píng)價(jià)水稻生育期的干旱缺水情況，分析了不同斷水天數(shù)對(duì)不同生育期水稻產(chǎn)量的影響。

3.1 分蘗期斷水減產(chǎn)分析

分蘗期是指水稻從返穗到拔節(jié)時(shí)期，該階段的營養(yǎng)缺乏會(huì)導(dǎo)致營養(yǎng)生長不足、根數(shù)減少和播種前生長不足，從而導(dǎo)致莖數(shù)不足和產(chǎn)量降低。處理間隔為10天，考慮到干旱對(duì)水稻植株生長期的影響，根據(jù)分蘗期水稻植株的生長期，分別在10、20、30和35天進(jìn)行斷水處理。不同干旱期的減產(chǎn)量和減產(chǎn)率見表2。

表2 分蘗期減產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

由表2可知，由于分蘗期在6月，溫度相對(duì)較低，水稻生長緩慢，成苗量少(3～4mm/天)，對(duì)水分相對(duì)不敏感，產(chǎn)量損失小于其他生育期。表2可知，干旱期和斷水期(X)與分蘗期產(chǎn)量減產(chǎn)率(y)之間的相關(guān)關(guān)系曲線為y=2.2849e0.0679x，R2=0.9613。根據(jù)相關(guān)公式，分蘗期水稻減產(chǎn)率為10%時(shí)，斷水時(shí)間可達(dá)20天；而當(dāng)減產(chǎn)率分別為20%和30%時(shí)，斷水時(shí)間分別為32和38天。

3.2 拔節(jié)孕穗期斷水減產(chǎn)分析

從分蘗期結(jié)束到抽穗期開始的時(shí)期為拔節(jié)孕穗期，其生育期約為20天。這是水稻一生中各生長發(fā)育與外界沖突的時(shí)期，為提高稻株的結(jié)實(shí)率和粒重打下良好的基礎(chǔ)，是水稻生育期中對(duì)干旱最敏感的階段。斷水會(huì)導(dǎo)致穗粒大小和每穗粒數(shù)減少。是最耐旱和水稻生長的關(guān)鍵時(shí)期。該地區(qū)水稻拔節(jié)和抽穗的時(shí)間通常是高溫干旱時(shí)期，也是水稻生產(chǎn)最活躍和最豐產(chǎn)的時(shí)期，為分蘗期的1.5～2倍，大致在6～7mm/天左右。因此，缺水情況比同樣干旱的分蘗期較為嚴(yán)重。由于分蘗期的生育過程約為20天，因此干旱試驗(yàn)只進(jìn)行了4個(gè)干旱處理階段(5、10、15和20天)，見表3。

表3 拔節(jié)孕穗期減產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)

由表3可知，干旱期和斷水期X與拔節(jié)孕穗產(chǎn)量減產(chǎn)率y之間的相關(guān)關(guān)系曲線為y=0.4684x1.2803，R2=0.9956。根據(jù)相關(guān)公式，拔節(jié)孕穗期水稻減產(chǎn)率為10%時(shí)，斷水時(shí)間為6天；當(dāng)減產(chǎn)率為20%，斷水時(shí)間為9天；當(dāng)減產(chǎn)率為30%，斷水時(shí)間為13天。

3.3 抽穗開花期斷水減產(chǎn)分析

抽穗開花期期間，根據(jù)之前的觀察水稻生長，其生長周期通常約13天。這一時(shí)期是水稻植株生長和開花的重要時(shí)期。也是水稻生長最快，需要最多水的時(shí)期。水稻缺水會(huì)導(dǎo)致青枯病，嚴(yán)重影響水稻的結(jié)實(shí)率，并在一定程度上影響水稻的粒重。缺水和干旱會(huì)延遲生育期，縮短生育周期。因此，試驗(yàn)設(shè)置了5、10和15天的斷水和干旱處理。見表4。

表4 抽穗開花期減產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表4可知，干旱期和斷水期(X)與拔節(jié)孕穗產(chǎn)量減產(chǎn)率(y)之間的相關(guān)關(guān)系曲線為y=22.116ln(X)-38.366，R2=0.9968。根據(jù)相關(guān)公式，抽穗開花水稻減產(chǎn)率為10%時(shí)，斷水時(shí)間為4天；當(dāng)減產(chǎn)率為20%，斷水時(shí)間為8天；當(dāng)減產(chǎn)率為30%，斷水時(shí)間為12天。

3.4 乳熟期斷水減產(chǎn)分析

乳熟期是指從稻谷灌漿到谷粒成熟的約20天時(shí)間。該階段是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。一方面，將導(dǎo)致過早的葉子衰老和泛黃，另一方面，對(duì)碳水化合物造成影響。降低種子產(chǎn)量；另一方面，缺水和干旱也會(huì)影響灌漿物質(zhì)在葉片中的運(yùn)輸，導(dǎo)致灌漿不充分，明顯減產(chǎn)。試驗(yàn)中分別采用了5、10、15和20天的干旱處理，其產(chǎn)量和減產(chǎn)率見表5。

表5 乳熟期減產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表5可知，干旱期和斷水期(X)與拔節(jié)孕穗產(chǎn)量減產(chǎn)率(y)之間的相關(guān)關(guān)系曲線為y=0.3713X1.1819，R2=0.9998。根據(jù)相關(guān)公式，乳熟期水稻減產(chǎn)率為10%時(shí)，斷水時(shí)間為6天；當(dāng)減產(chǎn)率為20%，斷水時(shí)間為14天；當(dāng)減產(chǎn)率為30%，斷水時(shí)間為20天。

4 斷水天數(shù)對(duì)水稻各生育影響

將抽穗開花期斷水在10天狀況下，設(shè)基數(shù)為1，與其他生育期的減產(chǎn)率進(jìn)行比較，得到：抽穗期和開花期斷水10天的產(chǎn)量減少率相當(dāng)于分蘗期36天、拔節(jié)孕穗期13天、抽乳期19天。在干旱減少程度相同的情況下，分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗期和開花期的乳熟期比例為3.6∶1.3∶1∶1.9。經(jīng)對(duì)斷水試驗(yàn)分析，夏季6—8月水稻對(duì)水分敏感不同。在斷水天數(shù)相同的條件下，抽穗和開花期產(chǎn)量降幅最大，分蘗期產(chǎn)量降幅最小。見表6。

表6 斷水天數(shù)對(duì)水稻各生育影響

5 結(jié)語

通過對(duì)北三家村水稻的斷水天數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，探討斷水對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，分別對(duì)水稻在不同階段斷水處理5～20天，通過監(jiān)測水稻生長狀況，了解不同斷水天數(shù)對(duì)水稻生長的影響。結(jié)果顯示，隨著斷水日數(shù)的增加，水稻的生長狀況逐漸惡化，如葉片萎蔫、根系發(fā)育不良、株高和莖粗度減小水稻產(chǎn)量降低等。因此，在灌溉管理中，應(yīng)根據(jù)水稻生長階段和水源充足程度，合理確定斷水天數(shù)，以最大程度地保證水稻的生長和產(chǎn)量。對(duì)水稻的灌溉管理提供了科學(xué)依據(jù)，有助于優(yōu)化水稻產(chǎn)量和水資源利用效率。