不同地下水埋深對遼寧省水稻作物產量影響分析

王 婷

(遼寧西北供水有限責任公司， 遼寧 沈陽 110000)

地下水埋深較高，會影響水稻作物水汽交換，從而影響水稻作物的產量[1]。地下水埋深對水稻作物產量的影響主要體現在對其生長過程外在作用的影響，其實質在于水稻作物干物質的積累和分配受到土壤水分的影響和調控[2]。水稻根系作物其水分吸收的重要組成，對其株體的生長產生直接影響，地下水位過高使得水稻作物根系發育程度較低，從而影響水稻作物的產量[3].由于地下水埋深的影響區域地表徑流系數一般在0.1左右，地表徑流系數較小。地下水流以垂向為主，直接影響水稻作物根系的發育[4]。為有效提高地下水埋深較高區域水稻作物生長進行調控，需要對其最高產量對應的地下水埋深進行確定。近些年來，有不少學者開展地下水埋深對區域水稻作物產量影響的研究，這其中賈貝[5]通過分析地下水埋深對水稻凈光合速率的影響，實現對其水稻生長過程進行動態模擬，結果表明凈光合速率下降幅度隨著水稻水分脅迫程度的加劇和時間的延長而逐漸增大，進而影響水稻的產量。郭楓[6]對地下水埋深對水稻作物的影響展開研究現狀的分析，分析表明適宜的地下水位能夠改善作物的土壤環境,提高根系活力,增加水稻作物產量。馬宇[7]對影響水稻產量的因素進行分析，結果表明不同土質、不同地下水埋深和不同灌溉方法均對水稻產量有不同程度的影響。柏彥超[8]通過探討水分脅迫對旱作水稻產量與養分吸收的影響，得出地下水埋深過大則不利于水稻作物對磷、鎂、鈉等元素的吸收,并妨礙成熟期籽粒中鉀向秸稈的回流，從而影響其產量的結論。李亞龍[9]應用水稻生長模擬模型分析了地下水埋深對水稻作物的產量影響，模擬結果表明地下水埋深對水稻作物雨養模式的產量、水分生產率和水量平衡影響最大。張新會[10]以單位面積的水稻產量為指標,分析本不同地下水埋深對水稻產量影響。以上研究成果均表明地下水埋深是水稻作物重要影響因子，但均未進行定量分析，為此本文以原型觀測試驗為手段，定量分析不同地下水埋深條件對遼寧省水稻作物產量的影響，并探尋最適宜的地下水埋深，從而為地下水埋深較低區域水稻生長調控措施提供參考依據。

1 試驗區域概述

本文以遼河平原作為試驗區域，區域第四紀含沙層厚度一般在200 mm左右，屬于遼河沖積形成的平原區域，平原區域土壤上層為亞砂、亞粘土以及砂土三個部分組成，深層土層主要為較粗的細砂土質，在上層和深層之間的土層為亞砂土隔水層。遼河平原多年平均降水量為630 mm，屬于大陸半濕潤季風氣候，年降水量在6-9月份的比重約為75%，最大和最小年降雨量實測值分別為967 mm和412 mm，年際之間的降水變化較大。地下水埋深由于地勢低平一般在1.0～2.5 m之間，降雨入滲系數一般在0.25～0.35之間，屬于土壤水入滲補給較大的區域。由于地下水埋深的影響區域地表徑流系數一般在0.1左右，地表徑流系數較小。地下水流以垂向為主，降雨入滲是地下水主要的補給方式。在地下水埋深較低的區域，農田水分系統主要由植物根系水、土壤水、地下水以及大氣水四個部分組成，其中土壤水和地下水之間存在緊密的相關性，土壤水分情況對水稻生長相互關聯，土壤水分會使得水稻作物生長形態發生不同程度的影響，從而對水稻作物不同生長過程產生影響，水稻生長過程會消耗其自身的水分從而對土壤水分進行影響。因此地下水埋深較低時，勢必對水稻作物生長過程產生影響，從而影響其作物的產量。本文通過對不同地下水埋深下水稻生長過程進行觀測試驗，結合觀測試驗數據對地下水埋深較低時對水稻作物的產量及生長過程影響進行定量分析，此外考慮到土質對水稻作物生長的影響，本文選取遼河平原區砂土、亞砂土、粘土和亞粘土四種主要土樣作為研究土質，并以0.5 m作為不同土桶地下水埋深的觀測梯度進行分析，各試驗土桶分布及地下水埋深情況見表1。

表1 試驗土筒分布及埋深情況

2 試驗結果討論

2.1 地下水埋深對水稻作物產量試驗結果

單位面積穗數、每穗粒數、結實率和千粒重是水稻產量重要評價指標，對不同埋深條件下上述四項指標進行觀測分析，結果見表2，并對地下水埋深和水稻產量建立相關方程，見圖1。

圖1 地下水埋深和水稻作物產量相關性分析結果

從表2中可看出，當地下水埋深為0 m時，水稻每畝穗數為33.8萬根，隨著地下水埋深的增加水稻每畝穗數逐步減少，地下水埋深為0 m時水稻每畝穗數最高，為33.8萬根。當地下水埋深為0.8 m時，水稻每畝穗數最低。這說明地下水埋深較低時，水稻具有較多的分蘗數，而由于水稻灌溉方式為非充分灌溉，部分時段水稻田間沒有水分出現，在進行灌溉和降水補給后，試驗水稻由于地表水蒸發和水量滲漏影響使得其土壤水減少，當土壤水不能達到水稻作物蒸騰量時，土壤包氣帶水分由潛水進行補給，地下水埋深較低時，土壤從潛水補給的水分被水稻作物根系所吸收，水稻生長需水量可得到有效滿足。而當地下水埋深較大時，潛水補給水稻作物根系的水分相比于地下水埋深較低時有所減少，水稻分蘗生長期需水量相比于地下水埋深較大時更易得到有效補給，使得分蘗數大于地下水埋深較高時的分蘗數，隨著地下水埋深的增加每畝穗數逐步遞減。

表2 不同地下水埋深下水稻作物產量試驗結果

當地下水埋深為0 m時水稻每穗粒數平均值僅為97個，明顯低于其他地下水埋深下的每穗粒數，當地下水埋深為0.8 m時，每穗粒數相比于地下水埋深為0.3 m和0.6 m時均有所減少，這表明隨著地下水埋深的增加，每穗粒數先增加后逐步減少。地下水埋深最低時每畝穗數最高，但每穗粒數和結實率低于其他埋深條件下的指標值，這主要是因為水稻在分蘗期由于水分補給較為充足，是得其分蘗數量較多，但由于有限的土壤水養分降低了每穗粒數，而使得秕谷率增加。地下水埋深為0.8 m時，每穗粒數較低，這主要因為地下水埋深較大時使得潛水蒸發減少，降低了水分的補給量。當地下水埋深為0.3 m和0.6 m時，每粒穗數和結實率較為相似且高于其他埋深條件下的指標值，表明地下水埋深介于0.3m和0.6m時，水稻作物具有較高的每穗粒數和結實率，而在較低和較高埋深條件下，水稻作物具有較低的結實率，地下水埋深為0.8 m時由于補給水分不足使得水稻作物出現較多的每穗秕粒。

當地下水埋深為0.3 m時水稻產量達到最高值，為666.18 kg，而地下水埋深為0m時產量最低，可見地下水埋深為0.3 m時為水稻最適宜的埋深條件。從圖1中可看出，地下水埋深和水稻作物產量具有較好的二次擬合關系，相關系數達到0.975。

2.2 試驗結果

對研究區域四種不同類型土質下兩種地下水埋深條件(0.6 m和0.8 m)下水稻作物的產量進行試驗觀測分析，結果見表3，此外對不同土質兩種地下水埋深條件下和水稻作物產量進行相關性分析，見圖2。

圖2 四種類型土質不同地下水埋深水稻作物產量變化曲線

從表3中可看出，在0.6 m和0.8 m兩種地下水埋深條件下各類型土質水稻產量具有較為明顯的差異，這也說明土質類型和地下水埋深均對水稻產量有所影響。水稻產量較大的區域地下水埋深小于水稻產量較小的區域。在0.6 m地下水埋深條件下砂土水稻產量可以達到705.16 kg/畝，而當地下水埋深達到0.8 m時產量減少到658.28 g/畝，在同一地下水埋深條件下不同類型土質水稻作物產量也有所不同，在地下水埋深為0.8 m時亞粘土土質下水稻作物產量544.19 kg/畝，而相同埋深條件下砂土土質下水稻作為產量為658.28 g/畝，這表明土質對水稻作為產量也有所影響。圖2為四種類型土質不同地下水埋深水稻作物產量變化曲線，從圖中可看出地下水埋深和土質類型均對水稻作物產量有所影響，本文對兩種因素和水稻作物產量進行了影響度方差檢驗，檢驗結果表明地下水埋深對水稻作物產量的影響度較為顯著，F檢驗值高于F0.05，達到90%顯著性檢驗水平，而土質類型檢驗值在小于F0.05，未能通過顯著性檢驗，表明土質對水稻作物產量的影響度小于地下水埋深。

表3 不同類型土質下各地下水埋深水稻作物產量測定結果

3 結語

地下水埋深較低時，水稻作物具有較多的分蘗數，隨著地下水埋深的增加，水稻作物每畝穗數逐步遞減。隨著地下水埋深的增加，水稻作物每穗粒數先增加后逐步減少。

當地下水埋深為0.3 m時水稻產量達到最高值，為666.18 kg，而地下水埋深為0 m時產量最低，地下水埋深為0.3 m時為遼寧省水稻最適宜的地下水埋深條件。

地下水埋深和土質類型均對水稻作物產量有所影響，土質對水稻作物產量的影響度小于地下水埋深。