不同生育期淺濕灌溉對水稻生長發育和水分利用效率的影響

徐大偉 劉 佳

針對安徽省江淮丘陵地區水稻生長季季節性干旱發生頻繁、灌溉制度不合理、水資源利用效率低等問題，2015年在肥東八斗試驗站開展了水稻淺濕灌溉試驗，探討了稻田不同生育期不同落干時間對水稻生長發育、耗水量和產量影響，分析其生長及需水規律并加以合理利用，為水稻生產調控、產量預測及降低水稻旱災風險和優化灌溉制度提供一定技術支撐。

一、材料與方法

（一）研究地點

試驗在安徽省淮委水利科學研究院肥東農水綜合試驗站進行，試驗站位于肥東縣八斗鎮北2km、合蚌公路西側。試驗站周年為小麥、水稻輪作，水稻品種為兩相優I 號。該區多年平均降雨量900mm左右；土壤主要為馬肝土，土壤干容重1.35g/m3，pH 值5.7，孔隙度52.3%，有機質含量12.7g/kg，全氮含量1.31g/kg，速效氮含量77.0mg/kg，全磷含量1.53g/kg，速效磷含量17.7mg/kg。其特點是粘、僵、瘦，結構不良，通透性差，適耕期短；地形屬典型的崗塝沖地貌，崗沖交錯。試驗區的氣象、土壤、地形等自然條件在江淮分水嶺地區均具有較好的代表性。

（二）試驗設計

試驗于2015年在有底測坑中進行，測坑面積為4m2（2×2），測坑均配置有防雨棚。試驗控制因素為間歇天數，生育階段劃分為分蘗期、拔節期、抽穗開花期、成熟期4 個階段。2015年度試驗在18組測坑中進行，共9 個處理，每處理重復2 次，灌溉設計見表1。

表1 2015年水稻淺濕灌溉試驗設計方案表

CK 組為常規灌溉處理：移栽至測坑后返青期、分蘗期、成熟期保持30～40mm 水層，拔節期和抽穗開花期保持30～50mm 水層，每日觀察各測坑水層深度，低于30mm 進行補水，收獲前一周不再補水；其余處理移栽至測坑后，返青期保持30～40mm 水層，然后按照試驗方案進行落干處理，進入落干處理試驗階段后不再補水直至田面落干，當達到設計落干天數后一次補水達到40～50mm 水層，然后不補水直到落干天數再達到設計時間再進行補水，以此重復，直到此生育期結束，不需要落干的生育期按照常規灌溉處理，收獲前一周斷水。

栽培、施肥管理按照常規大田進行。水稻秧苗統一于5月12日播種，旱育秧30d，6月11日移栽至測坑。單本（選擇2 個帶2～3 葉的幼苗）人工插秧，插秧為30cm×15cm 依次排列；具體施肥磷肥按照5kg/畝的標準全部作為底肥。鉀肥按照13kg/畝的標準，60%作為底肥，40%鉀肥進入拔節期施肥。氮肥按照15kg/畝標準，55%作為底肥，15%氮肥進入分蘗期施肥，30%氮肥進入抽穗開花期施肥。

（三）測定內容

1.水分觀測

每天按時測量各個測坑的水位，水位落干后分層取土測量含水率，按10cm、20cm、30cm、40cm深度土層各取兩份土樣計算土壤含水率。記載每次灌溉時間和每次灌水量。

對于田間貯水量Wi,j的計算公式如下：

式中：hci，j為第i 種作物第j 時段的田間水層深度，mm，如果是旱作物則取值為0；Hi，j為第i 種作物第j 時段的計算土層深度，mm；r 為計算土層深度的土壤干容重，g/cm3；θi，j為第i 種作物第j 時段的土壤含水率（占干土重的比例）。

肥東八斗試驗站土壤0～40cm 飽和含水率θb=0.35、田間持水率θt=0.29、凋萎含水率θt=0.16，水稻土壤計算土層深度H=400mm，r 為計算土層深度的土壤干容重r=1.42g/cm3。

2.作物生長發育過程觀測

生育期調查，根據莖和葉生長狀況以及生育期特點判斷生育期劃分時間。

3.作物產量及產量構成因子測定

測量水稻的株高、穗長、實粒數、空癟數、千粒種以及最終曬干后的產量。

4.水分利用效率WUE（kg/m3）

WUE=測坑水稻產量÷測坑全生育期總耗水量

二、結果與分析

（一）淺濕灌溉耗水規律分析

2015年水稻不同生育期不同落干天數耗水量如表2 所示。由表2 可知，各生育期不同處理耗水量均有差異，CK 組耗水量最大，隨著落干時間越長耗水量越少，不同時間落干不僅在落干生育期耗水量比CK 組（對照組）少，全生育期總耗水量也全部比CK 偏少。拔節期耗水量最大，其次是成熟期，分蘗期耗水量最少。分蘗期CK 組耗水量75.9mm，落干4 天和8 天耗水量分別比CK 組少16.9%和20.4%，分蘗期耗水量較少主要是由于分蘗期植株較小且以水面蒸發為主；拔節期生育階段持續時間較長，氣溫升高，水面蒸發增大，同時該階段也是水稻營養生長和干物質積累的關鍵時期，因此耗水量總體最多，落干3 天和6 天分別比CK 組耗水量少50.9mm 和113.6mm，在這生育期落干處理節省的水量最大；抽穗開花期時間較短耗水量卻不少，抽穗開花期水稻營養生長和生殖生長并進，是生殖器官發育的關鍵時期，此時作物蒸騰強度大，需要大量的水分來維持自身的生長，落干3 天和6 天分別比CK 組耗水量少23.4%和34.5%，抽穗開花期落干節水率最高；成熟期CK 組與落干組耗水差異不明顯，由于成熟期氣溫回落，蒸發減少，葉片衰老變黃凋落，作物蒸騰強度逐漸減小，對水分的需求也逐漸減小。全生育期處理四（拔節期落干6 天）耗水量最小，與CK 組相比節水10%，節水效果明顯。

表2 不同灌溉管理條件下各生育期耗水量表

（二）淺濕灌溉對產量構成因子影響

不同處理對水稻穗長有一定影響，試驗結果表明，CK 組處理穗長處于平均水平，處理三（拔節期落干3 天）穗長最長，處理八（成熟期落干8 天）穗長最短，最長比CK 組長5.5%，最短比CK 組短6%，淺濕灌溉對水稻穗長影響不明顯。

每個測坑隨機取20 株水稻計算實粒數和空癟數，相同處理測坑取平均值。實粒數和空癟數是反應產量和品質的重要指標，由表3 可知CK 組實粒數處于中間水平，但空癟數最多，處理四（拔節期落干6 天）實粒數最多，處理八（成熟期落干8 天）實粒數減少明顯，空癟數也較多。為保證產量和品質，成熟期不適宜落干太久。

表3 不同灌溉管理條件下對產量構成因子影響表

千粒重是產量形成的重要因素，由表3 可知，淺濕灌溉對千粒重影響明顯，常規灌溉處理千粒重最小，不同生育期落干對千粒重均有促進作用，處理一和處理八千粒重偏大明顯，分別比CK 組偏大24.6%和23.6%。

不同生育期不同落干時間對水稻生長發育影響，最終都能在產量上體現出來，水稻的產量與不同水分處理有密切關系。各生育期短時間落干會讓產量增加，隨著落干時間增加產量又減少，不同生育期差異比較明顯，處理八產量比CK 組偏少17.8%,其他落干處理均會有不同幅度增產。分蘗期落干4 天和8 天產量分別增加13.8%和3.7%；拔節期落干3 天和6 天產量分別增加34.9%和17.4%；抽穗開花期落干3 天和6 天產量分別增加32.1%和7.9%；成熟期落干4 天產量增加4.7%。拔節期落干增產效果最明顯，抽穗開花期短時間落干增產效果也比較明顯，成熟期落干時間太久還會出現小幅度減產，因此在實際生產過程中在拔節期和抽穗開花期可以適當落干，成熟期要注意落干時間不宜太長，以此保證產量的增加。

（三）淺濕灌溉對水分利用效率的影響

水分利用效率是作物風險評估的重要指標，2015年水稻淺濕灌溉不同處理的WUE 如圖1 所示，不同生育期不同落干時間WUE 存在差異，落干時間越長，WUE 越低。分蘗期落干8 天比落干4 天低11.1%；拔節期落干6 天比落干3 天低4.1%；抽穗開花期落干6 天比落干3 天低17.2%；成熟期落干8 天比落干4 天低20.1%；由此可見，分蘗期落干4 天和8 天水分利用效率均比對照組高，說明分蘗期適當落干不僅會減少用水量，而且對產量也有促進作用；拔節期不同落干天數對WUE 影響較大，WUE 比CK 組高出30.4%～35.9%，因此拔節期落干是節水增產效果最好的生育階段；抽穗開花期和成熟期落干時間增加水分利用效率降低明顯，說明這兩個生育期落干時間較長會導致水稻缺水，影響產量。

圖1 2015年水稻淺濕灌溉下的水分利用效率圖

三、結論

（1）從水稻生長特性來看，它具有既能生長在淹水環境中，又能生長在旱地的雙重適應性，水稻淺濕灌溉均有節水效果，在落干處理生育期節水率為0.2%～34.5%，全生育期節水率為0.1%～10%。

（2）淺濕灌溉增產效果明顯，除成熟期落干8天有少量減產外，其余處理有不同程度增產效果，增產率為4.7%～34.9%，平均增產率16.4%，拔節期和抽穗開花期短時間落干增產幅度最大，這兩個生育期是淺濕灌溉試驗的關鍵生育期。

（3）不同生育期淺濕灌溉對水分利用效率差異明顯，具體表現為拔節期落干＞抽穗開花期＞分蘗期＞常規灌溉＞成熟期，拔節期落干處理水分利用效率最高，抽穗開花期低于拔節期一點，在實際生產活動中，可盡量使拔節期和抽穗開花期落干幾天，以達到節水增產目的。

本實驗僅歷時一年且生育期落干處理樣本較少，無法全面系統了解多個生育期交叉或全生育期不同落干時間對產量和水分利用效率的影響，有條件應設置多個生育期和多個落干時間試驗進行深度研究■