田間滲漏強度對水稻生長及產(chǎn)量的影響

摘要 為了揭示淹水條件下控制排水對水稻生長及產(chǎn)量的影響，開展了不同田間滲漏強度的盆栽試驗，分析不同滲漏強度下水稻莖蘗、株高、根系體積及莖葉干物質(zhì)量、產(chǎn)量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，滲漏強度能夠影響水稻的分蘗、株高及根系生長。滲漏強度為1 mm/d處理的水稻分蘗數(shù)最大，而滲漏強度為2 mm/d處理的水稻雖然分蘗數(shù)最小，但株高及根系體積最大。水稻莖干重、葉干重隨著滲漏強度的升高而呈現(xiàn)降低的趨勢。滲漏強度3 mm/d處理水稻產(chǎn)量及收獲指數(shù)最大，其產(chǎn)量較滲漏強度1 mm/d處理提高了47.9%。因此，適宜的田間滲漏強度能夠較好地緩解淹水條件所帶來的生長脅迫，對南方稻作區(qū)高效灌排實踐具有指導意義。

關(guān)鍵詞 滲漏強度;生長指標;產(chǎn)量;水稻;控制排水

中圖分類號 S27文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0216-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.065

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Influences of Field Seepage Rate on the Growth and Yield of Paddy Rice

SONG Jing

（Kunshan Financial Investment Evaluation Center， Kunshan， Jiangsu 215300）

Abstract In order to reveal the influences of controlled drainage on the growth and yield of paddy rice under flooded conditions， the number of tillers， plant height， root volume， dry matter of stem and leaf， and yield of paddy rice with different filed seepage rate were analyzed by pot experiment. The results showed that the number of tillers， plant height and root volume of paddy rice were affected by seepage rate. The number of tillers was the maximum in S1 treatment（seepage rate of 1 mm/d ） . The number of tillers in S2 treatment（seepage rate of 2 mm/d） was the minimum，but its plant height and root volume were the maximum. The dry matter weight of stem and leaf reduced with the enhancement of seepage rate. The yield and harvest index of paddy rice were the maximum in S3 treatment （seepage rate of 3 mm/d） ， and the rice yield in S3 treatment was improved by 47.9% than that of S1 treatment. Therefore， suitable field seepage rate can effectively relieve the adverse effects of flood， which is of guiding significance for the efficient controlled irrigation and drainage in the southern rice region.

Key words Seepage rate;Growth index;Yield;Rice;Controlled drainage

作者簡介 宋靜（1981—），女，江蘇鹽城人，高級工程師，碩士，從事農(nóng)田水利、綠化與軌道交通工程的預(yù)決算評審工作。

收稿日期 2019-08-24

水稻是我國主要糧食作物之一，年產(chǎn)量約占我國全年糧食總產(chǎn)量的33.7%，在糧食生產(chǎn)和消費中占據(jù)舉足輕重的地位[1]。在南方稻作區(qū)，水稻生長期與汛期同季，控制排水技術(shù)通過調(diào)控農(nóng)田排水強度和農(nóng)田排水量[2]，提高雨洪資源的利用效率[3];通過減少農(nóng)田排水中氮、磷養(yǎng)分的輸出，降低農(nóng)業(yè)面源污染程度[4-5]。控制排水技術(shù)因其良好的節(jié)水減排效果已在南方地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

在控制排水管理過程中，稻田長期處于淹灌狀態(tài)，常因缺少氧氣而產(chǎn)生氧化亞鐵等有害物質(zhì)，從而影響作物的正常生長[6-7]，因此需要合理調(diào)節(jié)稻田的滲漏強度，提高稻田水分滯蓄能力[8]。已有研究表明，在稻田淹水的情況下，當滲漏強度為18～22 mm/d時，水中硫化物含量最小，可避免黑色根系的產(chǎn)生[9-10];陳惠哲等[11]研究表明稻田滲漏強度為10 mm/d時，有利于水稻早起根系生長，提高根總量和深層根比例;當滲漏強度超過20 mm/d時，不利于產(chǎn)量的提高及后期水稻根系和植株地上部的生長，千粒重有下降趨勢。目前大部分研究仍集中在淹水條件下滲漏強度對田間氮[4，12]、磷[13-14]等面源污染防治方面，而對水稻本身生長的影響研究不多[8]。筆者以滲漏強度為控制排水調(diào)控技術(shù)指標，基于現(xiàn)場觀測試驗數(shù)據(jù)，分析水稻生長期滲漏強度對水稻莖蘗數(shù)、株高、根系及產(chǎn)量指標的影響，以期為制定水稻節(jié)水、高產(chǎn)控制排水模式提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年5—10月在江蘇省昆山市排灌試驗基地內(nèi)（120°57′43″E，31°15′15″N）進行，境內(nèi)屬于亞熱帶濕潤性氣候，年平均氣溫15.5 ℃，降雨量時間分布不均，年內(nèi)變化和年際變化較大，多年平均降雨量1 097.1 mm，年蒸發(fā)量1 365.9 mm，日照時數(shù)2 356 h。試驗地土壤為潴育型黃泥土，耕層土壤為粘土，盆栽試驗土體密度為1.30 g/cm3，pH為7.41，有機質(zhì)含量為22.1 g/kg，全氮含量為1.08 g/kg，全磷含量為1.37 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計

供試水稻品種為兩優(yōu)9918。2016年5月15日泡種，5月17日育秧，6月26日移栽，10月7日收割。水稻生長期共施肥2次，基肥為復(fù)合肥（N∶P∶K = 15∶15∶15），施肥時間為6月25日，施肥量為900 kg/hm2。分蘗肥為尿素，含氮質(zhì)量分數(shù)為46.4%，施肥時間為7月10日，施肥量為130 kg/hm2。

在水稻全生育期中，設(shè)置3種滲漏強度處理（記為S1、S2及S3），平均滲漏強度分別為1、2和3 mm/d。每個處理分別布置在1個圓柱形試驗測桶（直徑25 cm，高60 cm）中，測桶下方布有排水閥及水位計。每個處理設(shè)置3次重復(fù)。除滲漏強度不同外，各處理的植保、灌溉、施肥等農(nóng)技措施保持一致。

1.3 測定指標與方法

試驗觀測期為分蘗期至乳熟期，選取每個生長期內(nèi)的一次灌水或降雨后開始觀測，一次觀測周期為7 d，2次觀測周期間的過渡期仍需進行各項指標的測量，只是觀測頻率有差異，可在生育期內(nèi)設(shè)置多個觀測周期。

1.3.1 灌水量。在試驗期內(nèi)，若需要灌水時，每個測桶單獨灌溉，在達到土壤表層有薄水層時停止灌溉，可用量杯灌水，記錄灌水總量。若在觀測期內(nèi)遇降雨且雨后桶內(nèi)水層高度超過3 cm，記錄初始水層高度，然后土表排水至水層高度為3 cm。降雨量由氣象站直接給出，利用水量平衡計算方法，減去土表排水量，即為灌溉量。若在降雨后土表無水層，降雨量即為灌溉量。

1.3.2 田間水層。一次灌水后每隔2 h記錄水層讀數(shù)。

1.3.3

土壤含水量。采用TDR和烘干法，觀測土壤水分。烘干法測土壤含水量時，在試驗觀測周期內(nèi)，土壤樣品每天08：00用土鉆取土，在觀測周期外的過渡期，可以每2 d取1次土樣。取土后需要及時填土，填土質(zhì)量必須與取土質(zhì)量相等。

1.3.4 滲漏量。在一次觀測周期7 d內(nèi)，開始后每隔2 h用天平稱量該時段內(nèi)的排水流量，即為滲漏量。

1.3.5

地下水位。地下水位由安裝在桶內(nèi)的水位計自動監(jiān)測，定期讀取并保存數(shù)據(jù)。

1.3.6 常規(guī)氣象觀測。由氣象站自動觀測降雨、溫度、濕度、日照、蒸發(fā)、風速、有效積溫等資料。

1.3.7 水稻生長指標的觀測。在水稻生長期內(nèi)，每隔5 d觀測1次植株株高、分蘗數(shù)、葉面積。在每個生育期末以水稻植株為中心，先割取地上部分，然后將土柱切開，沿垂直方向上每10 cm切割為1個層次，收集根樣，采用排水法測定根系體積。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻田不同水分處理對水稻莖蘗數(shù)的影響

稻田水分對水稻養(yǎng)分的吸收、影響水稻營養(yǎng)生長具有重要意義，不同水分處理下水稻莖蘗消長動態(tài)基本一致，都是在生育前期莖蘗數(shù)不斷增長，達到最大值后逐漸下降，到抽穗開花期基本穩(wěn)定（圖1）。從圖1可以看出，不同的滲漏強度下水稻分蘗的變化規(guī)律大致相同，但對其產(chǎn)生的影響大小不一致。稻田不同耗水強度對水稻分蘗數(shù)的影響貫穿于整個生育期。在水稻生育期前期，滲漏強度的不同對莖蘗數(shù)的影響相對不明顯，而到了分蘗后期，不同水分處理下分蘗數(shù)差異顯著，但不同水分處理下的莖蘗增長速率大致相同。分蘗后期，S1處理的水稻分蘗數(shù)最大，較S2處理提高了23.3%。盡管不同水分處理下的分蘗數(shù)有差異，但分蘗高峰期仍處于一致，在拔節(jié)孕穗期，隨著無效分蘗的消亡，弱小分蘗開始枯萎，導致分蘗數(shù)開始下降，S1處理下降最快，S3處理下降最慢。生育末期，3種水分處理下莖蘗數(shù)均呈下降趨勢，并趨于穩(wěn)定。

2.2 稻田不同水分處理對水稻株高的影響

通過分析水稻全生育期田間滲漏強度對水稻株高的變化規(guī)律（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，不同的水分處理對水稻株高的影響貫穿于水稻整個生育期。從圖2可以看出，在不同的水分處理下，株高隨著生育期變化規(guī)律大體相同。分蘗期水稻生理活動較強，株高增長迅速。拔節(jié)孕穗期是水稻生育期內(nèi)株高增加最多的階段。拔節(jié)孕穗期和抽穗開花期后株高達到最大值。從乳熟期到生育末期株高趨于穩(wěn)定，不再有所增加。

在整個生育期內(nèi)，S3處理水稻株高始終低于S1處理。S2處理水稻在分蘗前、中期株高最低，分蘗后期株高生長加快，逐漸高于另外2種水分處理，且株高增長速率保持領(lǐng)先。S1、S2處理的水稻最終株高較S3處理分別提高了15.9%和7.2%，說明稻田不同的滲漏強度對水稻株高的生長產(chǎn)生顯著的影響，但要控制在一定的范圍內(nèi)，若植株過高則容易倒伏，從而導致水稻收割困難。

2.3 稻田不同水分處理對水稻根系的影響

水稻根系形態(tài)與機能受制于土壤環(huán)境，調(diào)控稻田必須調(diào)節(jié)土壤濕度、水肥、氣熱等諸多因素。通過對稻田土壤不同滲漏強度的控制，觀察其對根系生長形態(tài)的影響及根系與產(chǎn)量的關(guān)系。從表1可以看出，在3種不同土壤滲漏強度處理中，S1處理水稻根量最少，3次取樣中分別較最大值減少18.0%、12.3%和32.7%。不論是哪種處理，根系主要分布在0～20 cm，占整個根系層的63.5%～90%。隨著水稻的生長，根系向下伸展，下部根層的根系越來越發(fā)達，最終布滿整個土壤。

除了S1處理外，S2、S3處理對水稻根系生長形態(tài)的影響不明顯。由于滲漏強度太小，可能導致土壤的通透性不好，阻礙了根系的生長。由于為盆栽處理，無地下水的補給，滲漏強度越大，下層土體的水分消耗也越快，導致下層土體的水分供應(yīng)不足，故而S3處理的水稻根系越向下，生長根系越少。