梁乾平，張玉慶，金子茗

(1.東北農(nóng)業(yè)大學水利與建筑學院，哈爾濱 150030；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)水資源高效利用重點實驗室， 哈爾濱 150030)

1 材料和方法

試驗于2014年5月初至9月末在黑龍江省水稻灌溉試驗中心(慶安站)進行。試驗區(qū)與安邦河提水渠首工程相鄰，地理坐標：東經(jīng)125°44′、北緯45°63′。試驗區(qū)屬于寒溫帶大陸季風氣候，多年平均降雨量577 mm，平均氣溫1.69 ℃，無霜期128 d，日照時數(shù)2 600 h，蒸發(fā)量770 mm。

試驗區(qū)土壤類型為寒地黑土，全氮0.188%，全磷0.083%，全鉀1.89%，有機質(zhì)4.96%。田間持水率約為50%，供試品種為龍慶稻3號，移栽密度26萬穴/hm2，每穴3株。

2014年試驗是采取兩因素四水平全面試驗的方式在小區(qū)里進行，小區(qū)規(guī)格為10 m×10 m，小區(qū)間采用PVC板防滲、其余各面采用水泥修埂及排水管道并鋪設(shè)無紡布進行防滲，兩因素分別為灌溉模式(見表1)、氮肥施用量。設(shè)定的標準為純氮肥為135、105、75、0 kg/hm2，分4次施入。施肥比例為基肥∶孽肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥=5∶2.5∶1∶1.5。P肥作為基肥一次性施入(施P2O5為45 kg/hm2)，K肥分兩次施入(施K2O為80 kg/hm2)，施入比例為基肥∶穗肥=1∶1。試驗各小區(qū)(見表2)采取3次重復(fù)，對照組采取兩次重復(fù)共44個小區(qū)。試驗采用隨機排列的方式進行。

表1 不同灌溉模式水分管理表 %

注：表中灌水下限百分數(shù)為占土壤飽和含水率(θs)的百分數(shù)，灌水上限0為田面無水層。

表2 試驗處理表

灌排水量用水表、水尺測量，耗水量用水尺和土壤水分測定儀測量。從試驗站自動氣象站收集降雨時間、歷時和降雨量資料。各小區(qū)采用五點法烘干后測產(chǎn)。測定結(jié)實率、千粒重等指標。

2 結(jié)論與分析

2.1 不同水氮耦合模式對水稻經(jīng)濟效益的影響

不同水氮耦合模式對水稻經(jīng)濟效益的影響如圖1所示，從圖1可知，水稻經(jīng)濟效益最大值區(qū)域出現(xiàn)在控制灌溉向蓄水控灌過渡與高氮向常氮過渡的交匯處并接近蓄水控灌與常氮，每公頃的收益可達1.2萬元。零處等值線代表投入產(chǎn)出平衡點，等值線為負數(shù)代表每公頃水稻的投入大于產(chǎn)出。從等值線的疏密程度可以看出各因素水平對水稻經(jīng)濟效益的影響大小，當固定灌溉模式，可以看出控制灌溉的等值線密于蓄水灌溉和淹灌，說明不同氮肥施用量對控制灌溉下經(jīng)濟效益的影響大于蓄水控灌、淺水灌溉和淹灌；當固定氮肥施用量，可以看出常氮水平的等值線密于高氮水平、低氮水平、零氮水平，說明不同灌溉模式對常氮水平下經(jīng)濟效益的影響大于高氮水平、低氮水平和零氮水平。

圖1 不同水氮耦合模式下的水稻經(jīng)濟效益

2.2 不同水氮耦合模式對水稻品質(zhì)的影響

將水稻作物的品質(zhì)測試結(jié)果列于(表3)。由表3看出:從糙米率、精米率和整精米率看:各處理區(qū)的糙米率變化幅度78.2%～81.1%,精米率68.89%～ 73.56%,整精米率63.38%～ 69.70%。其中,無氮肥區(qū)和低氮肥區(qū)的各碾米品質(zhì)(碾米品質(zhì)通常指:糙米率、精米率、整精米率)明顯高于高氮肥區(qū),說明適當?shù)氖┯玫视欣谔岣吣朊灼焚|(zhì);但施氮過量則碾米品質(zhì)下降。堊白米率和堊白度表現(xiàn)為:氮肥用量愈高堊白米率和堊白度愈大,呈明顯的規(guī)律性?？梢姷视昧渴怯绊懩朊灼焚|(zhì)、堊白米率和堊白度的主導因素。

表3 氮肥用量對水稻品質(zhì)的影響

2.3 不同灌溉模式對水稻耗水量的影響

不同灌溉模式對水稻的耗水量的大小及耗水規(guī)律的變化有直接的影響，不同灌溉模式下水稻各生育期的累積耗水量見表4，從表4可以看出，不同灌溉模式下累計耗水量從低到高的順序為：控制灌溉486 mm>蓄水控灌527 mm>淺水灌溉598 mm>淹灌727 mm；控制灌溉分別比蓄水控灌、淺水灌溉、淹灌累計耗水量減少7.8%、18.7%、33.1%，蓄水控灌分別比淺水灌溉、淹灌累計耗水量減少11.9%、27.5%，淺水灌溉比淹灌累計耗水量減少17.7%。可以看出控制灌溉和蓄水控灌可以有效的減少水稻耗水量?？刂乒喔群托钏毓嗪乃康臏p少主要是由于某些生育期水稻田面沒有水層，株間蒸發(fā)和滲漏大幅度減少。由不同灌溉模式水稻各生育期時間劃分相同可知，控制灌溉各生育期的耗水強度< 蓄水控灌的耗水強度<淺水灌溉的耗水強度<淹灌的耗水強度。

表4 不同灌溉模式下水稻各生育期的累計耗水量 mm

不同灌溉模式下水稻各生育期耗水量模比系數(shù)見表5，從表5中看出不同灌溉模式下各生育期耗水量占全生育期累計耗水量的百分數(shù)，不同灌溉模式下的耗水規(guī)律基本相同，分蘗期耗水量>拔節(jié)孕穗期耗水量>乳熟期耗水量>黃熟期耗水量>返青期耗水量。

表5 不同灌溉模式下各生育階段耗水量模比系數(shù) %

2.4 不同灌溉模式對水稻灌排定額及降雨利用率的影響

水稻耗水量是由灌水量和有效降雨量兩部分組成的，節(jié)水的途徑有兩方面，一是減少灌溉水量；一是增加降雨的利用率。從表4中可以看出控制灌溉降雨利用率最低為70.8%，淺水灌溉降雨利用率為81.2%，蓄水控灌降雨利用率為83.3%，淹灌降雨利用率最高為87.5%；灌溉水量從低到高的順序為：蓄水控灌1 274 m3/hm2<控制灌溉1 460 m3/hm2<淺水灌溉2 080 m3/hm2<淹灌3 070 m3/hm2；蓄水控灌模式灌溉水量分別比控制灌溉、淺水灌溉、淹灌少12.7%、38.8%、58.5%；控制灌溉模式灌溉水量分別比淺水灌溉、淹灌少29.8%、52.4%；排水量從高到低的順序為：控制灌溉1 400 m3/hm2>淺水灌溉900 m3/hm2>蓄水控灌800 m3/hm2>淹灌600 m3/hm2；排水量從多到少的順序為：控制灌溉1 400 m3/hm2>淺水灌溉900 m3/hm2>蓄水控灌800 m3/hm2>淹灌600 m3/hm2；排水量多不僅會引起有效降雨量的減少、排水模量的增大，而且會帶來人工費的增加，土壤肥力的流失，水體污染等問題。

2.5 不同灌溉模式對水分生產(chǎn)效率及灌溉水生產(chǎn)效率的影響

不同灌溉模式下水分生產(chǎn)效率和灌溉水生產(chǎn)效率見表6，從表6中可以看出水分生產(chǎn)效率從高到低依次為：控制灌溉1.78 kg/m3> 蓄水控灌1.63 kg/m3> 淺水灌溉1.29 kg/m3>淹灌1.06 kg/m3；控制灌溉每立方米水量分別比蓄水控灌、淺水灌溉、淹灌多生產(chǎn)糧食0.15、0.49、0.72 kg；蓄水控灌每立方米水量分別比淺水灌溉、淹灌多生產(chǎn)糧食0.34、0.57 kg；灌溉水生產(chǎn)效率從高到低順序為：蓄水控灌6.86 kg/m3>控制灌溉5.94 kg/m3>淺水灌溉3.68 kg/m3> 淹灌2.28 kg/m3；蓄水控灌每立方米的灌溉水量分別比控制灌溉、淺水灌溉、淹灌多生產(chǎn)糧食0.92、3.18、4.58 kg；控制灌溉每立方米灌溉水量分別比淺水灌溉、淹灌多生產(chǎn)糧食2.26、3.66 kg。

表6 不同灌溉模式下灌溉水生產(chǎn)效率及水分生產(chǎn)效率

3 結(jié) 論

試驗主要是將不同水稻節(jié)水灌溉模式與不同施氮量相耦合，研究不同水氮耦合模式對水稻經(jīng)濟效益和不同灌溉模式對水稻耗水量、水分生產(chǎn)效率、灌溉水生產(chǎn)效率、降雨利用率的影響。通過對實驗結(jié)果分析得出以下結(jié)論：

(1)在所有水氮耦合處理中，蓄水控灌常氮水平的每公頃水稻經(jīng)濟效益最高達到1.1萬元，水稻經(jīng)濟效益最大值區(qū)域出現(xiàn)在控制灌溉向蓄水控灌過渡與高氮向常氮過渡的交匯處并接近蓄水控灌與常氮，每公頃的收益可達1.2萬元。

(2)蓄水控灌和控制灌溉模式都較大幅度的減少了耗水量，蓄水控灌模式與控制灌溉模式相比，降雨利用率增加到83.3%，灌溉水量減少12.7%，減小了灌排模量，減少了渠道占地面積。

(3)蓄水控灌和控制灌溉模式都使水分生產(chǎn)效率和灌溉水生產(chǎn)效率得到了較大幅度的提升，控制灌溉的水分生產(chǎn)效率略大于蓄水控灌的水分生產(chǎn)效率；蓄水控灌的灌溉水生產(chǎn)效率高于控制灌溉的灌溉水生產(chǎn)效率；但由于控制灌溉某些生育期不建立水層使得排水次數(shù)、排水量及人工費的增加。

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