聶曉等

摘要通過田間試驗(yàn)研究了淺水-間歇灌溉（SIT）、濕潤(rùn)-間歇灌溉（MIT）、淹灌（CSF）條件下寒地稻田的0～15 cm地溫和水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素。結(jié)果表明，SIT、MIT田間建立淺水層或無水層，有利于0～15 cm的土壤溫度的提升。由于SIT和MIT處理顯著提高了每穴有效穗數(shù)，因而最終分別較CSF增產(chǎn)8.6%和11.9%，但SIT和MIT處理間差異不顯著。

關(guān)鍵詞寒地井灌稻田；淺水-間歇灌溉；濕潤(rùn)-間歇灌溉；地溫；產(chǎn)量構(gòu)成因素

中圖分類號(hào)S275.8；S275.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）36-12840-03

AbstractSoil temperature of 0 to 15 cm soil layer and yield structure of rice were studied in a cold paddy field at Sanjiang Plain in 2011， under shallow waterintermittent irrigation （SIT）， moistureintermittent irrigation （MIT） and continuous flooding irrigation conditions （CSF）. The results showed that shallow aquifers and anhydrous layer of SIT irrigation and MIT irrigation were beneficial to the enhancement of soil temperature of 0 to 15 cm soil layer. The yield of rice under SIT and MIT was respectively 8.6% and 11.9% higher than that under CSF， and the difference was significant. And the research showed that intermittent irrigation （SIT， MIT） achieved to increase yield mainly through significant increasing in effective panicles per plant. Yieldincreasing under MIT was slightly better than that under SIT， but the difference was not significant.

Key wordsWell irrigation rice in cold area； Shallow waterintermittent irrigation； Moistureintermittent irrigation； Soil temperature； Yield structure

2006年黑龍江墾區(qū)水稻種植面積達(dá)87萬(wàn) hm2，其中井灌面積達(dá)68萬(wàn) hm2以上，占?jí)▍^(qū)水稻面積近80%[1]。井灌水稻年用地下水量占整個(gè)農(nóng)業(yè)年用水量的90%以上，大水漫灌以及人為地、無節(jié)制地浪費(fèi)地下水資源勢(shì)必造成“吊泵”和“漏斗”現(xiàn)象[2-3]。另一方面，水稻是喜溫作物，適宜的生長(zhǎng)溫度為25～35 ℃，用4～10 ℃的井水灌溉，嚴(yán)重影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量[4-5]。因此，研究者提出了多種灌溉技術(shù)來解決該地區(qū)井水低溫和浪費(fèi)用水的問題[6-8]，探討其對(duì)稻田地溫和水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響。結(jié)果表明，采用淺水-間歇灌溉技術(shù)和濕潤(rùn)-間歇灌溉技術(shù)2種灌溉方式可顯著降低稻田蒸散和滲漏，使水稻在減小耗水量的情況下顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率[8]。鑒于此，筆者研究了上述2種灌溉技術(shù)對(duì)寒地井灌稻田地溫和產(chǎn)量性狀的影響，以期為水稻節(jié)水灌溉研究提供參考。

1試驗(yàn)區(qū)概況與研究方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2011年在中國(guó)科學(xué)院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗(yàn)站農(nóng)田綜合試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。該試驗(yàn)場(chǎng)位于三江平原腹地。站區(qū)中心地理坐標(biāo)為47.35°N、133.31°E，海拔55.6 m，具有溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為1.9 ℃，7月平均氣溫為22.0 ℃，全年最高氣溫為37.0 ℃，最低溫度為-38.0 ℃，無霜期為125 d左右，年降水量為600 mm左右，且主要集中在7～9月，占全年降水量的60%[9]。供試水稻田是1995年由沼澤化草甸開墾而來的耕地，為全年一熟一冬休閑型，屬于寒地稻田，土壤理化性質(zhì)：容重1.18 g/cm3，孔隙度59.00%，有機(jī)質(zhì)含量2.90%，pH6.53，飽和含水率37.20%。

1.2研究方法

1.2.1田間小區(qū)試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)3種灌水處理：淺水-間歇灌溉（SIT）、濕潤(rùn)-間歇灌溉（MIT）和對(duì)照淹灌（CSF），每種灌水處理3次重復(fù)，共9個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)設(shè)置為10.0 m×9.5 m，不同灌水處理的小區(qū)用加寬加高的田埂隔開，重復(fù)小區(qū)之間用PVC隔水板隔開。3種灌溉的具體處理方法為：返青期即水稻根未扎穩(wěn)之前（5月26日至6月8日），稻田有個(gè)緩苗過程，該過程3種灌溉處理小區(qū)的稻田采用相同的灌溉方式，都是先不灌水，然后少灌水（3 cm左右）；分蘗期，SIT試驗(yàn)小區(qū)實(shí)行每日傍晚定額灌溉一次，定額量為灌溉后使田面水深保持在3 cm，MIT試驗(yàn)小區(qū)實(shí)行每日傍晚定額灌溉一次，定額量為灌溉后使田面水深保持在1 cm，CSF小區(qū)實(shí)施傳統(tǒng)的深水淹灌方式，田間水位始終保持在5～10 cm；水稻生長(zhǎng)中后期（拔節(jié)孕穗、抽穗開花、乳熟期），SIT、MIT試驗(yàn)小區(qū)采取間歇灌溉處理，SIT小區(qū)水層上限為3 cm，下限為土壤飽和含水率的70%～80%，MIT小區(qū)水層上限為1 cm，下限為土壤飽和含水率的70%～80%，CSF小區(qū)依然實(shí)施傳統(tǒng)的深水淹灌方式，田間水位始終保持在5～10 cm；乳熟期末8月中旬，SIT、MIT試驗(yàn)小區(qū)及CSF小區(qū)全部人工排水曬田。

使用按固定流量出水的抽水機(jī)進(jìn)行灌溉和排水，然后通過記錄灌溉用時(shí)來計(jì)算灌溉水量；田間水層或土壤蓄水變化量通過標(biāo)尺讀數(shù)法或環(huán)刀取土法獲得；通過設(shè)在試驗(yàn)站內(nèi)的氣象觀測(cè)場(chǎng)記錄降雨量；每5 d觀測(cè)一次各試驗(yàn)小區(qū)的株高，并隨時(shí)記錄水稻生長(zhǎng)發(fā)育狀況。各小區(qū)施肥、除草及防蟲均采取當(dāng)?shù)氐某Ｒ?guī)管理方法。

1.2.2地溫的測(cè)量。

插秧后每天通過多點(diǎn)土壤溫度記錄儀（JL04）全天侯自動(dòng)觀測(cè)SIT、MIT以及CSF小區(qū)的0 cm泥溫（T0）、5 cm地溫（T5）、10 cm地溫（T10）、15 cm地溫（T15）。溫度測(cè)量精度為±0.2 ℃，監(jiān)測(cè)步長(zhǎng)為1 h。

利用Excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖，運(yùn)用Origin軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.3考種測(cè)產(chǎn)。

水稻收獲時(shí)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)取5個(gè)1 m2樣方，按樣方分別考種，考種項(xiàng)目包括每穴有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。計(jì)算每一個(gè)樣方的理論產(chǎn)量。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)單打單收，曬干揚(yáng)凈后，測(cè)定實(shí)際籽實(shí)產(chǎn)量。

2結(jié)果與分析

2.1土壤溫度日變化規(guī)律

陰天時(shí)，各層土壤溫度變化相對(duì)平緩，不同深度、不同灌溉方式對(duì)土溫的影響均不明顯[1]，因此選擇晴天來分析不同灌溉方式不同深度的土壤溫度變化情況。由表1可知，晴天時(shí)，在0 cm處，MIT小區(qū)的平均泥溫略高于SIT和CSF小區(qū)，但相差不大；在5、10、15 cm處，SIT灌溉小區(qū)的平均地溫分別比SCF小區(qū)淹灌高出0.5、06、0.6 ℃，MIT灌溉小區(qū)的平均地溫分別比對(duì)照淹灌高出13、1.5、1.7 ℃。

2.2土壤溫度的季節(jié)變化規(guī)律

選擇14：00時(shí)刻的溫度來說明土壤溫度的季節(jié)變化過程。由圖1可知，0 cm泥溫和5 cm溫度受外界環(huán)境影響，季節(jié)變化最劇烈，10、15 cm土溫的季節(jié)變化相對(duì)平穩(wěn)，但總體0～15 cm溫度變化規(guī)律趨于一致。總體上，SIT、MIT灌溉小區(qū)的0～15 cm地溫均高于對(duì)照CSF小區(qū)，0、5、10、15 cm處，SIT灌溉小區(qū)平均地溫分別高出CSF

小區(qū)0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉小區(qū)平均地溫分別高出CSF小區(qū)0.8、1.5、1.9、2.1 ℃。不同生育期不同灌溉處理對(duì)不同深度土層溫度的影響程度是不同的。分蘗期，SIT、MIT灌溉小區(qū)與對(duì)照CSF小區(qū)10、15 cm的溫度差異較0、5 cm土層的溫度差異大，說明淺水層或無水層溫灌溉對(duì)深層10～15 cm土層溫度的增溫效果較表層0～5 cm的增溫效果好。而拔節(jié)孕穗、抽穗開花期，SIT、MIT灌溉小區(qū)與對(duì)照CSF小區(qū)0、5 cm的溫度差異較10、15 cm土層的溫度差異大，可能是由于該時(shí)期作物葉面積指數(shù)逐漸增大，截留了部分太陽(yáng)輻射，較大幅度地減小了太陽(yáng)輻射對(duì)深層10～15 cm土層溫度的影響。

2.3水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素

由表2可知，SIT、MIT灌溉處理對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成產(chǎn)生了一定的影響，具體表現(xiàn)為SIT和MIT的每穴穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)以及每穗粒數(shù)均比對(duì)照高，表明SIT、MIT灌溉有利于增加每穴有效穗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)，特別是較顯著地增加了每穴有效穗數(shù)，相比對(duì)照CSF，SIT、MIT灌溉的每穴有效穗數(shù)分別增加了7.7%、9.3%，SIT、MIT灌溉處理和CSF灌溉處理的單株有效穗數(shù)差異顯著。說明SIT、MIT灌溉促進(jìn)水稻有效分蘗的物質(zhì)生產(chǎn)，形成合理的高產(chǎn)群，控制無效分蘗，使水稻光和產(chǎn)物用于穗生長(zhǎng)，每穗粒數(shù)增多，增大了水稻的“庫(kù)”容，這與前人節(jié)水灌溉的研究結(jié)果較一致[10-11]。

另外，不同灌溉方式下理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均為MIT>SIT>CSF。SIT和MIT的理論產(chǎn)量分別比對(duì)照CSF增產(chǎn)78%和10.3%，SIT和MIT的實(shí)際產(chǎn)量分別比對(duì)照CSF增產(chǎn)8.6%和11.9%。單因素方差分析表明，SIT、MIT灌溉和傳統(tǒng)CSF的理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均差異顯著，MIT灌溉處理的理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均略高于SIT灌溉處理，但差異不顯著。

3結(jié)論

研究不同灌溉處理下寒地稻田0～15 cm地溫的變化規(guī)律表明：晴天時(shí)，在0 cm處，MIT小區(qū)的平均泥溫略高于SIT和CSF小區(qū)，但相差不大，在5、10、15 cm處，SIT灌溉小區(qū)的平均地溫分別比對(duì)照CSF高出0.5、0.6、0.6 ℃，MIT灌溉小區(qū)的平均地溫比分別比對(duì)照CSF高出1.3、1.5、1.7 ℃，SIT、MIT各層土壤平均地溫分別比對(duì)照CSF高出0.5、1.2 ℃；整個(gè)生育期，SIT、MIT灌溉小區(qū)的0～15 cm地溫均高于對(duì)照CSF小區(qū)，0、5、10、15 cm處，SIT灌溉平均地溫分別高于CSF 0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉平均地溫分別高于CSF 08、1.5、1.9、2.1 ℃?？傮w說來，SIT、MIT灌溉前期田間建立淺水層或無水層，有利于0～15 cm的表層土壤溫度的提升，尤其對(duì)以冷水灌溉的井灌稻區(qū)有著重要意義。

井水低溫是我國(guó)寒地井灌稻區(qū)水稻產(chǎn)量提高的重要限制因子，該試驗(yàn)對(duì)不同灌溉處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的分析表明，與傳統(tǒng)淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均顯著高于傳統(tǒng)淹灌，與傳統(tǒng)淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的實(shí)際產(chǎn)量分別增加8.6%、11.9%。SIT灌溉、MIT灌溉增加了每穴有效穗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)，特別是較顯著地增加了每穴有效穗數(shù)，與傳統(tǒng)淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的每穴有效穗數(shù)分別增加7.7%、9.3%。試驗(yàn)結(jié)果表明，SIT、MIT灌溉的增產(chǎn)效果較顯著。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹印龍.三江平原井灌稻區(qū)節(jié)水增溫試驗(yàn)研究[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[2] 付強(qiáng)，粱川，楊廣林，等.三江平原井灌水稻區(qū)土壤滲透規(guī)律研究[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2001，17（4）：260-263.

[3] 劉東，馬永勝，付強(qiáng).三江平原井灌水稻區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2006，25（5）：42-46.

[4] 孫世臣，洛育，劉化龍，等.生育期冷水灌溉對(duì)寒地水稻主要農(nóng)藝性狀的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（4）：14-16.

[5] 楊麗敏，孫海正，趙海新，等.節(jié)水灌溉對(duì)寒地水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（9）：102-106.

[6] 孫彥坤，曹印龍，付強(qiáng)，等.寒地井灌稻區(qū)節(jié)水灌溉條件下土壤溫度變化及水稻產(chǎn)量效應(yīng)[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2008，27（6）：67-70.

[7] ZHANG H，XUE Y G，WANG Z Q，et al.An Alternate wetting and moderate soil drying regime improves root and shoot growth in rice[J].Crop Science，2009，49（6）：2246-2260.

[8] NIE X，WANG Y Y，LIU X T，et al.Influence of intermittment irrigation on water consumption and yield of cold rice in Northeast China[J].Journal of Food，Agricultural & Environment，2011，9（3/4）：315-320.

[9] 陳剛起.三江平原沼澤研究[M].北京：中國(guó)科學(xué)出版社，1996：15-26.

[10] 楊建呂，王志琴，劉立軍，等.旱種水稻生育特性與產(chǎn)量形成的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2002，28（1）：11-17.

[11] 黃文江，黃義德，王紀(jì)華，等.水稻旱作對(duì)其生長(zhǎng)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21（4）：15-19.