調虧灌溉條件下巴西陸稻IAPAR9需水規律的研究

陳宏德周新章陳可明龔 彥許 航易 宇何 利

（1.湖南省水利工程管理局 長沙市 410007；2.湖南省灌溉試驗中心站 長沙市 410007；3.湖南農業大學 長沙市 410128）

水資源短缺，使得人們在傳統“豐水灌溉”的基礎上建立了非充分灌溉理論，放棄單產最高，追求某一總體面積的增產（即在水分有限的條件下，舍棄單產，追求總產量最高）。研究人員在大量的實驗中發現：在通常情況下，一定程度的水分虧缺，對作物的生長并無不利影響，只有當水分虧缺到一定數值時，才對作物產生不良后果[1~2]。在這一發現的啟迪下，有關專家根據作物的遺傳和生理生態特性，在其生育期的某些階段人為地主動施加一定程度的水分虧缺，調節其光合產物向不同組織器官的分配，調節地上和地下的生長動態，控制營養生長，促進生殖生長，從而提高經濟產量，舍棄有機合成物的總量，達到節水高效，高產優質和提高水分利用率的目的[3~5]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016在湖南農業大學資環學院玻璃頂棚培養室內進行，采用盆栽準確控制土壤水分，單盆直徑25 cm，高30 cm，裝入凈土重為7.2kg。試驗前對試驗土壤田間持水率進行測定。試驗品種為巴西陸稻IAPAR9，播種前先曬種2天，然后用清水浸種24h，再用水稻殺菌劑“強氯精”浸種消毒16h，用清水洗凈后再浸種催芽24h。播種時間為4月20日，于8月18日開始收獲。

1.2 試驗設計

進入調虧試驗階段后，將巴西陸稻IAPAR9分為出苗—分蘗（5月2日~5月21日）、分蘗—孕穗（5月22日~6月13日）、孕穗—齊穗（6月14日~7月14日）、齊穗—成熟（7月15日~8月18日）四個階段。出苗—分蘗為第一階段：土壤水分含量設為田間持水率的45%~55%、55%~65%、65%~75%3個不同的水分水平；分蘗—孕穗為第二階段：土壤水分含量設為田間持水率的55%~65%、65%~75%、75%~85%3個水平；孕穗—齊穗為第三階段：土壤水分含量設為田間持水率的70%~80%、80%~90%2個水平。充分灌水處理各階段的水分含量設為田間持水率的75%~85%、75%~85%、80%~90%。試驗共19個處理，每個處理設3次重復，齊穗—成熟階段不作試驗處理，土壤含水率保持在65%以上。

2 結果與分析

2.1 葉片水平上的水分利用率

葉片水平上水分利用率（WUE）是表示光合速率與蒸騰速率相互關系的特征。表1是5月19日、6月10日、7月13日上午10時測得的值，通過對水分利用率的比較分析：第一階段水分利用率的最大值對應的土壤水分含量為：55%~65%、第二階段為65%~75%、第三階段70%~80%。第二、三階段葉片水平上水分利用率的最大值并不對應光合速率的最大值。

表1 各階段、各處理的蒸騰速率表

說明通過蒸騰速率來提高光合速率，達到一定程度后，效果并不理想,而且光合速率最大值并不對應水分利用率的最佳值。蒸騰速率較低時，光合速率基本上呈線性增加，然后緩慢增加，當蒸騰速率增加到一定程度后，光合速率不再隨蒸騰而增加，反而有所下降。

圖1 不同的水分處理與產量水平的水分利用率

2.2 產量水平上的水分利用率

產量水平的水分利用率是衡量節水灌溉效益最重要的指標，用產量和灌溉水量的比值表示。山侖（1992）認為：高水分利用率是植物適應干旱環境的重要機制之一，抗旱性能的好壞基本依據是水分利用率的高低，抗旱性是作物在干旱條件下得以生存并取得較好產量的潛力。圖1是各灌溉處理在產量水平上的水分利用效率分析的結果：水分利用率的最高值與最低值的差值為0.24 kg/m3，高46.15%；與對照處理的差值為0.17 kg/m3，高28.81%。最高值對應的三個階段的土壤水分含量分別為：55%~65%、55%~65%、70%~80%。這說明前期適當的水分脅迫使得巴西陸稻IAPAR9經歷了有益的干旱鍛煉，使其耐旱能力得到了很大提高，對水分脅迫的敏感度下降，而后期的充足供水使得巴西陸稻IAPAR9的開花和灌漿等重要的生殖生長過程得以正常進行，從而保證了產量的提高，同時又降低了水分的消耗量。

2.3 供水量與產量、水分利用率的關系

試驗結果表明，在不同的供水條件下，產量水平的水分利用率（WUE）、產量（Y）和供水量（X）之間呈現出明顯的非線性關系。水分利用率的最佳值不是在供水充足、產量最高時獲得。水分利用率、產量隨供水量的提高分為三個階段，即增加階段、緩慢增加階段和下降階段（如圖 2、圖 3、圖 4）。WUE-X、Y-X、Y-WUE可用二次曲線來表示。

圖2 耗水量與水分利用率的關系

圖3 耗水量與產量的關系

圖4 水分利用率與產量的關系

經過以上分析可知:若只追求最高產量而把供水量增加到最大值,則對應的水分利用率并不是最佳值;當水分利用率達到最高時的供水量,所對應的產量又不是最大。因此通過協調水分利用率、產量、和供水量的關系，在保證產量的前提下，適當減少供水量，使高產和節水都達到較高的水平。這也為節水農業提供了理論依據。由式（1）和式（2）求導可知:當灌水量為6 368.96 m3/hm2時，水分利用率最高,由式（3）得水分利用率為0.794 1；當灌水量為6 907.92 m3/hm 時，產量最高，由式（3）得產量為 7 854.53 kg/hm2。

2.4 各生育階段的需水特征

表2為處理6~處理10五個生育階段需水特征的平均值（因這5個處理的產量和水分利用率都較高），表中的模比系數表示某生育階段的需水量占整個生育期總需水量的百分比，需水強度為某生育階段的需水量與該階段持續天數的比值。全生育期需水大約為6 436.4 m3/hm、需水量強度為53.2 m3/d，分蘗—孕穗、孕穗—齊穗階段需水量、模比系數、需水量強度較大。彭世彰（2003）等人認為：需水強度越大的階段，作物對水分的敏感程度越高，所以巴西陸稻IAPAR9在孕穗—齊穗期對水分最敏感（需水量強度為79.7 m3/d），依次是分蘗—孕穗（需水量強度為58.6 m3/d）、播種—出苗（需水量強度為 51.3m3/d）、出苗—分蘗（需水量強度為46.0 m3/d）、齊穗—成熟（需水量強度為30.3 m3/d）。模比系數是：

播種—出苗9.56%、出苗—分蘗 14.30%、分蘗—孕穗20.02%、孕穗—齊穗39.65%、齊穗—成熟16.47%。

表2 處理6～10的平均需水量

3 結論與討論

（1）水分利用率隨著耗水量的增而增加，當耗水量增加到某一臨界值后水分利用率不再增加，而是有所下降，這可能是水分含量超出某一臨界值后巴西陸稻IAPAR9由生理蒸騰發展成為物理水分散失的結果，這部分蒸騰屬于奢侈蒸騰，應給予控制。

（2） 灌水量控制在（6 368.96~6 907.92）m3/hm2之間為宜，與充分灌溉（對照處理8 507.20 m3/hm2）相比，可節約灌溉用水23.16%~33.57%。試驗處理9為最高實際產量（4799.9kg/hm2）對應的耗水量（6868.3 m3/hm2）正是在一范圍。如果水資源緊張取下限值，如果水資源充足則取上限值。

（3）模比系數為播種—出苗9.56%、出苗—分蘗14.30%、分蘗—孕穗20.02%、孕穗—齊穗39.65%、齊穗—成熟16.47%。若在水資源短缺的情況下，可按模比系數將有限的水資源分配到各生育階階段。

[1]吳泳辰，韓國君，陳年來.調虧灌溉對加工番茄產量、品質及水分利用效率的影響[J].灌溉排水學報,2016,35(7):104-107.

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