不同灌溉方式下寒地水稻耗水特征與水分利用效率

王天亮，李 杰

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

0 引言

黑龍江省水資源總量偏少，人均占有水資源量遠遠低于全國平均水平，同時由于近年來黑龍江省一些地區灌溉用水短缺問題日益嚴重，水資源短缺已影響黑龍江省國民經濟和社會發展［1］。同時作物耗水特征和水分利用效率的研究是一項具有重要的理論價值和實踐意義的研究課題，以小麥、玉米等作物為對象的研究已經非常深入和廣泛，也取得了顯著的進展，而對于寒稻耗水特征和水分利用效率的研究，盡管前人已取得了一些成果，但仍未形成體系，理論基礎研究不足，有必要進行進一步深入的研究［2－4］。本文通過對不同灌溉方式下寒稻耗水量、產量等的測定，研究不同生育時期寒稻的需水耗水特征、不同灌溉方式對寒稻生理生態過程的影響及不同灌溉方式下產量及水分利用效率差異的變化規律，確定一種更適合在黑龍江省節水、高效的灌溉制度，為寒稻高效節水灌溉體系的制定提供理論依據和決策依據，對于在黑龍江省地區全面推行寒稻節水灌溉具有重要的現實意義［4－7］。

1 材料與方法

1.1 試區概況

本試驗于2011年在黑龍江省雙鴨山市寶清縣三江水利試驗站進行，試驗站所在區域屬中溫帶大陸性季風氣候區，土壤為白漿土，pH值一般為5.3～6.2，年平均氣溫3.3℃，年平均降水量576 mm，年蒸發量843.5 mm，≥10℃有效積溫2 532.9℃，年日照時數2 735。

1.2 試驗設計與方法

試驗播種時間在5月25日，水稻品種為空育131，在水稻品種、育秧、移栽、密度、用肥等技術措施相同的條件下，試驗采用隨機排列，3個處理，3次重復，共9個小區，小區試驗田規格為20m2(5m×4m)，小區采用完全阻滲處理，在試驗小區安裝水泵，每個小區單灌單排，單獨設置水表、負壓計、滲水剖面(測滲透量)等設施，并設置蒸發皿和量雨器。

每天8:00觀測土表的水分變化。當土表有水時，采用ZHD型測針測定水層深度的變化;當土表無水時，則用TDR300測定土壤含水率的變化。成熟期后每小區取10株考種測每m2千粒重。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉技術對水稻耗水量、耗水強度的影響

由表2所示，在不同灌溉技術下，濕潤灌溉在各個生育期耗水量最小;在全生育期內濕潤灌溉比淺濕灌溉、常規灌溉耗水量分別少1 007.84 m3/hm2、1 778.26 m3/hm2。由圖1可知，比較不同灌溉技術下水稻各生育階段累積耗水量，3種灌溉技術下在返青期、分蘗期、孕穗期水稻的累積耗水量差異不顯著，從抽穗期開始，各處理下水稻的累積耗水量顯著表現為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉。

表1 不同灌溉方式的水分管理

表2 不同灌溉技術下水稻各生育階段的耗水量 m3/hm2

圖1 不同灌溉技術下水稻各生育階段的累積耗水量

從圖2所示，不同灌溉技術下，濕潤灌溉、淺濕灌溉、常規灌溉的耗水強度在整個生育期間變化趨勢是相似的，呈單峰型，在返青、分蘗期上升速度緩慢，孕穗期、抽穗期耗水強度上升速度顯著，在乳熟期，黃熟期耗水強度迅速回落。耗水強度以常規最大，淺濕次之，濕潤最小。在返青期和分蘗期各處理耗水強度差異不顯著;孕穗期各處理耗水強度差異較顯著，耗水強度總體表現均為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉;由于孕穗期至抽穗開花期作物生長較為迅速，各處理耗水強度顯著上升，耗水強度大致為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉，孕穗期濕潤灌溉的耗水強度由分蘗期的45.77 m3/hm2*d－1至146.60 m3/hm2*d－1，乳熟期處理濕潤灌溉、淺濕灌溉和常規灌溉之間差異不顯著。

由圖3可知，不同灌溉技術下的模比系數變化趨勢是相似的，分蘗期是水稻需水臨界期之一，該階段模比系數均表現為濕潤灌溉＞淺濕灌溉＞常規灌溉，各處理差異不顯著;孕穗期的模比系數為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉;黃熟期是水稻干物質生產與轉運的重要時期，濕潤灌溉和常規灌溉模比系數相同、淺濕灌溉最小。

圖2 不同灌溉技術下水稻各生育階段的耗水強度

圖3 不同灌溉技術下水稻各生育階段的模比系數

2.2 不同灌溉技術對水稻水分利用效率特征的影響

表3 不同灌溉技術下水稻水分利用效率

從表3得到，不同灌溉技術下，耗水量大小為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉，與濕潤灌溉相比，淺濕灌溉、常規灌溉耗水量分別增加了10.46%、24.14%。3種灌溉技術下水分利用效率大小為濕潤灌溉最高，淺濕灌溉次之，常規灌溉最小，方差分析表明，在水分利用效率上濕潤灌溉、淺濕灌溉、常規灌溉差異顯著。原因在于濕潤灌溉與淺濕灌溉、常規灌溉相比，濕潤灌溉即產量高，又耗水量小，故濕潤灌溉水分利用效率最高;常規灌溉與濕潤灌溉、淺濕灌溉相比，常規灌溉即產量低，又耗水量大，故常規灌溉水分利用效率最低。由此可見，濕潤灌溉即可提高水分利用效率，又可達到高產;淺濕灌溉節水增產效果不如濕潤灌溉顯著。

圖4 水稻產量與耗水量的關系

從圖4可以看出，依據不同灌溉技術條件下水稻的耗水量(x)與產量(y)的對應關系而建立的兩者間擬合方程為y =0.003x2+4.7229x－9404(R2=0.9566)，由水稻耗水量與產量的相關性分析可知，產量的相關系數R為0.9566＞0.666(查表n=9，R 0.05=0.666)，由此表明水稻耗水量與產量之間相關性顯著，當耗水量x=78715 m3/hm2時，產量y有最大值9 184.15 kg/hm2，這與濕潤灌溉的結果一致

如圖5所示，根據不同灌溉技術下試驗小區水稻的耗水量(x)與水分利用效率(y)的對應該關系，可以建立兩者的擬合方程為y=2×108x2+0.003x+0.0374(R2=0.9899)，隨著水稻耗水量的增加水分利用效率逐漸減小呈現出負向關聯。由水稻耗水量與水分利用效率的相關性分析可知，水分利用效率的相關系數R為0.9899＞0.666(查表n=9，R 0.05=0.666)，由此表明水稻耗水量與水分利用效率之間相關性顯著，并呈單峰型關系。

圖5 水稻耗水量與水分利用效率的關系

2.3 不同灌溉技術的水稻灌水量與節水量分析

由表4可見，不同灌溉技術下灌水量大小處理濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉，與常規灌溉相比，濕潤灌溉、淺濕灌溉的灌水量分別節水2 810 m3/hm2、2 147.5 m3/hm2;節水率分別為32.4%、24.76%。濕潤灌溉的灌溉水分生產效率為1.49 kg/m3，分別比淺濕灌溉、常規灌溉高0.14 kg/m3、0.57 kg/m3;淺濕灌溉為1.35 kg/m3，比常規灌溉高0.43kg/ m3。以上表明，與常規灌溉技術相比，濕潤灌溉、淺濕灌溉技術節省水量，同時，濕潤灌溉、淺濕灌溉技術分別提高了水稻的產量和灌溉水分生產效率，故濕潤灌溉、淺濕灌溉技術具有節水作用，濕潤灌溉最為顯著。

表4 不同灌溉技術下灌水量與節水量

2.4 不同灌溉技術的經濟效益分析

表5 不同灌溉技術下產出值與凈收益

由表5可知，在不同灌溉技術下，產出值大小為淺濕灌溉＞濕潤灌溉＞常規灌溉，差異顯著;與常規灌溉相比，濕潤灌溉和淺濕灌溉的產出值分別提高1 203.84元/hm2和1 241.76元/hm2;凈收益從大到小的順序為濕潤灌溉、淺濕灌溉、常規灌溉。凈收益等于產出值與總投入之差，與常規灌溉相比，濕潤灌溉和淺濕灌溉的凈收益分別提高了16.7%、16.2%。

3 結論

在農藝技術條件和氣象因素相同的條件下，耗水量大小為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉;3種不同灌溉方式耗水強度在整個生育期間呈單峰型，耗水強度以常規最大，淺濕次之，濕潤最小。

3種灌溉技術下水分利用效率大小為濕潤灌溉最高，淺濕灌溉次之，常規灌溉最小，方差分析表明，在水分利用效率上濕潤灌溉、淺濕灌溉、常規灌溉差異顯著，結果表明濕潤灌溉節水增產效果顯著;同時證明出水稻耗水量與水分利用效率之間相關性顯著，并呈單峰型關系。

不同灌溉技術下灌水量大小為濕潤灌溉＜淺濕灌溉＜常規灌溉，與常規灌溉相比，濕潤、淺濕灌溉節水率分別為32.4%、24.76%;濕潤灌溉的灌溉水分生產效率為1.49 kg/m3，分別比淺濕灌溉、常規灌溉高0.14 kg/m3、0.57 kg/m3;濕潤灌溉技術具有明顯節水作用。

在不同灌溉技術下，產出值大小為淺濕灌溉＞濕潤灌溉＞常規灌溉，凈收益從大到小的順序為濕潤灌溉、淺濕灌溉、常規灌溉，濕潤灌溉分別比淺濕和常規灌溉高35.58元/hm2和1 316.24元/hm2。

［1］高俊東.黑龍江省水資源可持續發展的路徑選擇［J］，黑龍江科技信息，2008(21):130.

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