盤錦灌區節水灌溉對水稻及稻田生態環境的影響

申祺　鐘順成　朱紫檀　張曉寧　黃裕普　孫馳

摘? 要：盤錦市水資源形勢嚴峻，在水稻生產中發展節水灌溉是應對水資源短缺的有效措施。總結了盤錦灌區應用的水稻節水灌溉模式，綜述了節水灌溉對水稻生長發育、產量的影響及對稻田生態環境的影響，并對節水灌溉技術的研究趨勢進行了展望，以期為水稻生產提質增效、水稻綠色栽培提供理論和實踐依據。

關鍵詞：盤錦灌區;節水灌溉;水稻;稻田生態環境

Effects of Water-saving Irrigation on Ecological Environment of Rice and Paddy Fields in Panjin Irrigation District

SHEN Qi ， ZHONG Shun-cheng ， ZHU Zi-tan ， ZHANG Xiao-ning ， HUANG Yu-pu ， SUN Chi

（Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization， Panjin Liaoning 124010， China）

Abstract： The situation of water resources in Panjin City is severe. Developing water-saving irrigation in rice production is an effective measure to deal with the shortage of water resources. This paper summarizes the application of water-saving irrigation models for rice in Panjin Irrigation District， summarizes the effects of water-saving irrigation on rice growth， yield and ecological environment， and prospects the research trend of water-saving irrigation technology， in order to provide theoretical and practical basis for improving the quality and efficiency of rice production and the green cultivation of rice.

Key words： Panjin Irrigation District; Water-saving irrigation; Rice; Ecological environment of rice field

水稻是我國重要的糧食作物之一，其生產耗水量大且水分利用效率低，會造成水資源浪費。盤錦市是遼寧省主要的鹽堿地水稻產區，具備發展優質水稻生產的生態條件和物質基礎[1]，然而該區域年蒸發量大于降水量，且農業灌溉每公頃用水量遠低于遼寧省平均水量，水資源不足[2]。發展節水灌溉是應對水資源短缺的有效措施，節水灌溉技術通過改變原有的水循環規律，可對水稻生長發育和稻田生態環境產生重要影響。針對盤錦灌區區域缺水的狀況，開展節水灌溉對水稻及稻田生態環境影響的研究，對緩解水資源供需矛盾、實現水稻提質增效和綠色栽培[1]、保障糧食安全具有重要意義。

1? 水稻節水灌溉技術模式

水稻是盤錦灌區的主要農作物，種植主要分布在盤山灌區和大洼灌區，對應采用的節水灌溉技術主要為控制灌溉[3]和間歇灌溉。

1.1? 控制灌溉

控制灌溉以水稻各生育階段水分敏感程度為依據調節灌溉供水量[4]，水資源消耗量低，且消耗結構更加合理[5]，其技術要點為：返青期田間保持1～2 cm淺水層，其他生育階段將土壤含水率控制在土壤飽和含水率的60%～80%，上限為飽和含水率[4]。

1.2? 間歇灌溉

間歇灌溉是按一定時間間隔向溝或畦供水，利用波涌流在溝畦里推進以濕潤土壤的灌水方式[6]。針對盤錦灌區鹽堿地的特點，實施淺濕結合、適時烤田的灌溉技術，具體技術要點如下：

返青期田間保持5～6 cm水層。分蘗期實行淺濕間歇灌溉，即一次灌水3～5 cm，直到表層土壤含水量為飽和含水量的70%～80%時再進行下一次灌水;灌區最長間歇時間為4～6 d。分蘗末期根據水稻的分蘗進程適時排水烤田，排水烤田可對控制無效分蘗、促進生理轉化、改善根際土壤條件、防治黑根和預防生育后期根系早衰起到重要作用。抽穗開花期田間水層可控制在5～6 cm，但針對土質偏黏、潛水位偏高的情況應安排1～2次曬田。灌漿成熟期實行間歇灌溉模式，同時注重改善土壤通透性，最終實現活稈成熟。

此外，為使淺濕灌溉技術具有良好的針對性和適應性，遼寧省鹽堿地利用研究所又提出強度間歇灌溉和輕度間歇灌溉兩種模式，分別應用于灌排條件好、土壤肥力高的區域和灌排條件較差、土壤肥力一般的區域[7]。

2? 節水灌溉對水稻生長發育和產量的影響

2.1? 控制灌溉對水稻生長發育和產量的影響

控制灌溉會對水稻不同生育階段的生長發育產生影響。蔣天琦[8]研究發現，控制灌溉條件下粳稻在分蘗期、拔節期、開花期、乳熟期和完熟期的根體積比淹水灌溉高。王秋菊等[9]研究發現，控制灌溉提高了水稻分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期和成熟期的根系干重。陳偉[10]以遼寧中部地區為例，對水稻的分蘗、拔節孕穗、抽穗開花和乳熟四個生育階段進行控制灌溉，發現控制灌溉提高了水稻分蘗期、拔節期的株高和抽穗期、乳熟期的分蘗數。李蔚然等[11]于2019年在實驗基地農田進行節水灌溉初步試驗，控制灌溉和淹水灌溉方式下水稻生育期各項指標對比表明，控制灌溉可增加水稻根系長度和穗長、提高有效穗數。

許多研究表明，控制灌溉使水稻增產。陳偉[10]研究發現，抽穗期和乳熟期連續控制灌溉提高了水稻產量。李蔚然等[11]和李丹等[12]的研究表明，全生育期采用控制灌溉技術能夠提高水稻產量。增產的主要原因是：控制灌溉一方面充分發揮了水稻生長的補償效應，促進了根系發育;另一方面使水稻有效分蘗加快形成，有效穗數提高，水稻大穗形成及籽粒充實得到保證，結實率和粒重增加[4]。

2.2? 間歇灌溉對水稻生長發育和產量的影響

間歇灌溉也會對水稻不同生育階段的生長發育和產量產生影響。劉宇鋒[13]的研究表明，間歇灌溉處理提高了水稻全生育期的根系活力、單株根干重、單株根體積，降低了拔節期、抽穗期和乳熟期的水稻單株根數。張紹文[14]試驗發現，間歇灌溉生育后期根干重及地上部干重大于淹水灌溉處理，間歇灌溉全生育期根冠比、根直徑和表面積高于淹水灌溉處理。周崢嶸等[15]發現，間歇灌溉處理下的水稻孕穗期單株根干重、根體積和根冠比低于淹水灌溉處理，總粒數、實粒數、結實率和產量也低于淹水灌溉處理。因此，有關間歇灌溉對水稻根系、產量的研究，結果未必一致。

3? 節水灌溉對稻田生態環境的影響

3.1? 減輕水體污染

由于稻田過量施用肥料，氮、磷等元素隨稻田滲漏水和地表排水流失，會導致水體污染[6，16]。節水灌溉不僅能減少隨稻田滲漏水和地表排水流失的氮、磷濃度（減少幅度為20%～40%）[16]，且能有效減少多環芳烴在地下水中的浸出量[17]，還能提高植株、稻谷、秸稈的氮利用率[18]，從而減輕水體污染。

3.2? 改善土壤理化性質

土壤性狀主要包括物理性狀（顏色、質地、團聚體組成、含水量、容重、總孔隙度等）和化學性狀（酸堿度、有機質含量、電導率、鹽分總量、有機質的化學組成、全量礦質元素含量等）。節水灌溉能夠對土壤的理化性質產生影響，濕處理后土壤毛細管變濕，引起土壤團聚體膨脹裂解，促進有機質分解，增加土壤養分磷和鉀的含量;控制灌溉能抑制土壤水分蒸發，保持土壤的含水率，具有保墑的作用[6]。

3.3? 改善田間小氣候

節水灌溉技術對土壤溫室氣體排放產生影響，導致稻田的氣溫和濕度均發生變化。節水灌溉條件下，土壤經常與空氣接觸，使得土壤通透性增強，土壤含氧量增加，土壤好氣微生物活躍，有機質分解增多，礦化速度提高，土壤的氧化還原電位提高，厭氧菌生長受到抑制，甲烷菌的產生和生存環境受到破壞，使稻田的溫室效應降低[19]，改善田間小氣候[6]。

3.4? 減輕水稻病蟲害

近年來，盤錦灌區水稻主要病蟲害為稻瘟病、紋枯病、稻飛虱和二化螟。節水灌溉通過合理安排灌排水次數，改變稻田高溫高濕的狀況，降低株間空氣濕度，增大水稻成長期間的晝夜溫差，抑制病原菌的繁殖與傳播，從而減少病蟲害的發生率、減輕病蟲害[6，20]。

4? 節水灌溉技術研究趨勢展望

灌溉方式對水稻和稻田生態環境的影響較為復雜，涉及多種因素（作物、土壤和氣象等）。發展兼顧經濟性與生態性的節水灌溉技術，應考慮區域水源狀況、水稻品種、種植結構、土地規模、土壤狀況、生產習慣、農業生產者等因素[21，22]。接下來可對水稻節水灌溉技術加強以下幾個方面的研究：

一是考慮水資源量的轉化關系，并根據水稻不同生長時期的需水量，對水稻各生育階段灌溉水量進行優化配置，從而提高灌溉用水效率。灌溉過程中大氣降水、地表水和地下水之間具有轉化關系。水稻生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期的需水量分別為107.2 mm、172.8 mm、247.9 mm和77.0 mm，全生長季作物需水量均值為605.1 mm[23]。

二是研究節水灌溉對水稻根系的形態和構型特性的影響[4]。水稻吸收水分可能取決于根系的形態和構型，因此需要研究根的形態學特征。

三是探明節水灌溉條件下水肥耦合效應對水稻根系生長和產量的影響及其機理[24]。目前關于水肥耦合對水稻根系影響的研究還比較少，水分和養分又是決定水稻產量的兩個重要因素，適宜的水肥耦合模式可通過調控稻田根際氮形態和溶氧量等環境因子，促進良好根系形態構建，進而提高水稻群體質量和產量[25]。

四是充分利用計算機設備[26]，并加強產學研合作，圍繞產業鏈，通過建立實質性利益聯結機制，推動高校、科研院所等科研機構與企業進行多目標、多學科深度合作，解決制約節水農業產業發展的關鍵問題。

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收稿日期：2022-08-31

作者簡介：申祺（1993-），女，研究實習員，主要從事農田水利方面研究。