自壓吸氣增氧灌溉對水稻生長及產量的影響

李康勇 李桂元 徐義軍 張杰 張勇 胡春艷 劉思妍

摘要?為探索自壓吸氣增氧灌溉對水稻生長及產量的影響，研制了自壓吸氣放水管，設計4種田間灌溉排水模式，分析自壓吸氣增氧灌溉對水稻生長及產量的影響。結果表明：4種灌排模式中，增氧灌溉處理水稻的生長及產量均優于不增氧處理，但不同灌溉模式下增氧對促進水稻生長的效果差別較大。增氧對常規灌溉模式下水稻增產的促進作用最為明顯。增氧灌溉對常規模式下水稻分蘗前期分蘗的促進作用比較明顯，對灌溉模式Ⅱ水稻分蘗后期分蘗的促進作用比較明顯。

關鍵詞?自壓吸氣增氧放水管;灌溉;生長;產量

中圖分類號?S274?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）01-0207-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.055

Abstract?In order to explore the effects of self-pressurized inspiratory aeration irrigation on the growth and yield of rice， a self-pressurized inspiratory aeration irrigation pipe was developed， four kinds of field irrigation and drainage models were designed，the effects of self-pressurized inspiratory aeration irrigation on the growth and yield of rice were analyzed.?The results showed that the growth and yield of rice under oxygenation were better than those without oxygenation treatment among?the four irrigation and drainage models，but the promotion effect of oxygenation?under different irrigation models?on the growth of rice was?quite different.?Oxygenation with conventional irrigation model had the most obvious promoting effects on the yield increase of rice. Oxygenation had more obvious promoting effects on the?tillering of rice at the early tillering stage under conventional irrigation model， and it had more obvious promoting effects on the tillering of rice at the late tillering stage under Ⅱ irrigation model.

Key words?Self-pressurized inspiratory pipe of aeration irrigation;Irrigation;Growth;Yield

作物根系缺氧是制約作物生長的一個重要因素，如何解決根系缺氧問題一直是國內外研究的熱點[1-3]。水稻是我國南方地區的主要糧食作物之一，因生長在透氣性差的黏性土壤中和根系長時間被水層淹沒導致的根系缺氧問題是造成水稻產量下降的主要因素之一[4-7]。研究表明，增氧灌溉技術能夠有效緩解根系缺氧問題，主要通過改善土壤中根系的呼吸環境，以促進微生物活動及作物根系生長，提高作物品質及產量[8-11]。目前常用的增氧方式主要有化學增氧和機械增氧，其中化學增氧主要是通過向灌溉水中加入易反應產生氧氣的化學物質，如H2O2和CaO2等;機械增氧則是通過氣泵向灌溉水或土壤中注入空氣或氧氣，以提高灌溉水中的氧氣含量。這2種增氧技術成本較高，主要應用在溫室大棚中，化學增氧技術還可能給土壤帶來二次污染[12-15]。

自壓吸氣增氧是一種新型的增氧技術，具有造價低、便于使用且增氧效果好等優點，但尚未在大田試驗中驗證。筆者設置了4種不同灌溉下限的灌溉排水模式，使用自壓吸氣增氧放水管進行增氧灌溉，分析增氧灌溉對水稻生長及產量的影響，旨在為該增氧技術的推廣與應用提供理論依據。

1?材料與方法

1.1?試驗地及材料

試驗地位于湖南省水利水電灌溉試驗中心站內，地處113°17′E，28°16′N。試驗于2017年進行，選擇超級稻早稻“株兩優189”開展試驗，于4月27日移栽，7月15日收割，育秧期31 d，全生育期為111 d。

該試驗使用自壓吸氣放水管對灌溉水進行增氧，該管道利用文丘里原理設計，由進水段、收縮段、喉管、摻氣段、擴散段和彎頭組成，該增氧放水管道實物圖如圖1所示。使用美國哈希公司生產的HQ40d便攜式多參數水質分析儀檢測田間灌溉水含氧量，結果顯示自壓吸氣增氧放水管可使水中含氧量增加約12%。

試驗小區有長方形水稻試驗田24塊，每塊長15 m，寬9 m，每塊試驗田設置水表1塊，精確記錄每次灌溉供水量;設置放水閥門2處，可根據田間試驗需要排水，精確控制田間水深。試驗田塊間設C25混凝土隔墻，隔墻總高度為1.8 m，保障各田塊間水肥條件各自獨立，便于不同試驗方案的比較。 以試驗區上游2處山塘作為灌溉水源，埋設灌溉輸水管道，用水泵進行加壓，壓力水頭為12～17 m，以實現管道供水灌溉。