不同水肥模式對水稻需水量及產(chǎn)量的影響
——以洱海流域?yàn)槔?/h1>
2019-01-04 02:35韓煥豪崔遠(yuǎn)來熊嬌嬌沈士洲王樹鵬
水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2018年12期
韓煥豪，崔遠(yuǎn)來，高 蓉，熊嬌嬌，黃 英，沈士洲，王樹鵬，張 雷
(1. 武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430072；2. 云南省水利水電科學(xué)研究院，云南 昆明 650228；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)保所大理農(nóng)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)站，云南 大理 671004)
水稻屬濕生類作物，具有喜濕、耐水的特性，是中國耗水量最多的作物之一[1-3]。水稻田須保持較高的土壤含水率[4]。眾多研究表明，節(jié)水灌溉及適當(dāng)?shù)乃置{迫不僅極大地減少了水稻生育期內(nèi)的需水量(crop evapotranspiration，ETc)，還可以提高水稻產(chǎn)量[5-12]。茆智[5]對水稻不同節(jié)水灌溉模式試驗(yàn)結(jié)果與推廣經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)認(rèn)為，與傳統(tǒng)的長期淹水灌溉模式相比，采用不同的節(jié)水灌溉模式一般可減少水稻棵間蒸發(fā)量25%～35%，降低蒸騰量10%～15%，水稻增產(chǎn)率達(dá)2%～10%。氮素對水稻生長的影響不亞于水，合理施用氮肥能提高水稻產(chǎn)量及氮素利用率[13-14]。由于氮素營養(yǎng)在稻田生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要作用，氮肥的施用量正逐年增加，在大幅度提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的面源污染問題[15-18]。
除了水、肥單一因子對水稻ETc及產(chǎn)量的影響外，許多學(xué)者也對水肥綜合調(diào)控下的水稻ETc及產(chǎn)量進(jìn)行了研究[19-21]。水、肥與水稻生長相互影響和制約，不同水、肥模式對水稻的長勢和產(chǎn)量影響不同。綜合來看，節(jié)水灌溉及多次施肥模式下的水稻ETc較小且產(chǎn)量較高[19]。
本文于2016年、2017年在云南典型區(qū)洱海流域進(jìn)行了水、肥綜合調(diào)控模式下的水稻ETc及產(chǎn)量等試驗(yàn)研究，以期為洱海流域乃至云南高原水稻水、肥高效利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)區(qū)概況
洱海流域地處低緯高原，屬低緯高原季風(fēng)氣候，四季溫和，年平均氣溫為15.1 ℃；干濕季分明，冬干夏雨，85%～96%的降雨集中在5—10月，年平均降雨量為1041 mm。 試驗(yàn)區(qū)位于大理州喜洲鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)保所大理農(nóng)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)站內(nèi)。土壤容重為1.14 g/cm3，容積飽和含水率為55%，容積田間持水率為47.2%。土壤為粉砂質(zhì)壤土，平均粒徑為19.26 um。水稻供試品種為云粳27，2016年水稻生育期為5月27日—9月26日，全生育期共122 d；2017年水稻生育期為5月28日—9月27日，全生育期共122 d。
1.2 處理設(shè)計(jì)
試驗(yàn)在試驗(yàn)小區(qū)中進(jìn)行，各小區(qū)面積54.0 m2(長12.0 m，寬4.5 m)，各小區(qū)用埋深40 cm的塑料薄膜包裹的田埂隔開防止串水和側(cè)滲。田埂高和寬均為40 cm。灌溉由水泵抽水，并通過管道供水到各小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)的出水口安裝水表。每個(gè)小區(qū)安裝水尺進(jìn)行水層變化觀測。
試驗(yàn)設(shè)兩種灌水模式：淹水灌溉W0、間歇灌溉W1，具體水層標(biāo)準(zhǔn)見表1；兩個(gè)施氮水平：農(nóng)民傳統(tǒng)施肥量N0(193 kg/hm2，以純氮計(jì))、70%農(nóng)民施肥量N1(135 kg/hm2)；兩種氮肥施肥方式：一種追肥F1(蘗肥、穗肥比例為70%、30%)、另一種追肥F2(基肥、蘗肥、穗肥比例為50%、30%、20%)。共組合為8個(gè)處理(見表2)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共計(jì)24個(gè)小區(qū)，各小區(qū)隨機(jī)排列。
氮肥品種均為尿素，磷肥品種為鈣鎂磷肥，鉀肥為氯化鉀，磷肥和鉀肥均在蘗肥時(shí)全部施入稻田，施磷(P2O5)、鉀(K2O)量均為62.5 kg/hm2。水稻采用人工收割，收割后種植蠶豆，無需施氮肥。
表1 不同灌溉模式下田間水層控制標(biāo)準(zhǔn)
注：括號內(nèi)為生育期天數(shù)。
表2 不同水肥處理具體組合方式
1.3 觀測內(nèi)容與方法
田間水量平衡要素觀測包括灌水量、排水量、田間耗水量、滲漏量、蒸發(fā)蒸騰量及土壤含水量。灌水量、排水量根據(jù)灌、排水前后田間水層深度的差值計(jì)算，耗水量由田間水層深度變化獲得，小區(qū)安裝有測滲筒觀測田間滲漏量，用逐日田間耗水量減去逐日田間滲漏量即為逐日田間蒸發(fā)蒸騰量(又稱為需水量)，具體計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)[11]。
水稻收割時(shí)每個(gè)小區(qū)取2 m×3 m=6 m2樣方進(jìn)行測產(chǎn)，且各小區(qū)單打單收。
氣象觀測采用站內(nèi)自動(dòng)氣象站觀測數(shù)據(jù)。
2 結(jié)果與分析
2.1 水稻需水規(guī)律
2016年及2017年不同處理下各生育期水稻日均ETc如圖1所示。由圖1可知兩個(gè)水稻季的日均ETc均為先增后減的單峰曲線。
2016年日均ETc峰值出現(xiàn)在抽穗開花期，返青期最小。從返青期到拔節(jié)孕穗期幾乎呈線性增加趨勢。不同處理下的日均ETc差異不大。不同灌溉模式之間差異不大的主要原因是2016年水稻季降雨較多，W1達(dá)不到處理下限，田間水層變化與W0差異不大。不同施肥量及施肥次數(shù)之間差異不大的主要原因是在前茬底肥過多的情況下，追肥對水稻生長影響較小。
由圖1可知， 2016年水稻季日均ETc峰值出現(xiàn)在抽穗開花期，而2017年水稻季日均ETc峰值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期。其主要原因是2016年降雨較多，水稻生育前期日照時(shí)數(shù)相對2017年少，ETc減少。另一個(gè)原因是2016年水稻季前茬底肥過多，經(jīng)過2016年的試驗(yàn)之后底肥減少，避免了因底肥過多水稻貪青而ETc峰值后延。也正是沒有了上茬底肥過多對2017年水稻季產(chǎn)生的干擾，2017年水稻不同處理下全生育期日均ETc差異較明顯。W0處理全生育期日均ETc為4.70 mm，W1處理為4.57 mm，W1處理比W0減少0.13 mm。N0處理全生育期日均ETc為4.74 mm，N1為4.53 mm，N1比N0減少0.21 mm。F2處理全生育期日均ETc為4.66 mm，F(xiàn)1為4.61 mm，F(xiàn)1比F2減少0.05 mm。F2處理下的水稻生育期前半段日均ETc小于F1，穗肥施加之后日均ETc超過了F1，而2016年水稻季的這種現(xiàn)象不明顯。
參考作物蒸發(fā)蒸騰量(reference crop evapotranspiration，ET0)是各種氣象要素的綜合反映，其精確計(jì)算對于各地區(qū)節(jié)水及農(nóng)業(yè)水資源的高效利用有很重要的意義[22]。圖2是2016年及2017年水稻季各生育期ET0的變化曲線，由圖可知2016年水稻季的ET0變化不大，除返青期稍大之外，其余生育期均在4.40 mm/d上下波動(dòng)，各生育期ETc因氣象變化產(chǎn)生的差異較小，這也是2016年水稻季水稻各生育期日均ETc出現(xiàn)在抽穗開花期的原因之一，抽穗開花期是水稻營養(yǎng)生長和生殖生長并行、ETc最大的時(shí)期。而2017年水稻季ET0從返青期開始到黃熟期幾乎以相同的比例持續(xù)減少，水稻生育前期高溫少雨，生育后期低溫多雨，這也是2017年水稻季水稻ETc峰值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期的原因之一，拔節(jié)孕穗期ET0和水稻地上生物量均較大，最終綜合下來ETc最大。
圖2 水稻各生育期ET0
2.2 作物系數(shù)
作物系數(shù)為作物蒸發(fā)蒸騰量與ET0的比值，即：
(1)
式中：Kc為作物系數(shù)；ET0為參考作物蒸發(fā)蒸騰量，mm；ETc為水稻生育期內(nèi)的需水量，mm。
2016年及2017年水稻作物系數(shù)變化曲線如圖3所示。由圖3可知兩個(gè)水稻季各生育期的Kc變化趨勢與圖1所示的ETc變化趨勢基本一致。
圖3 水稻各生育期作物系數(shù)
對于2016年水稻季，拔節(jié)孕穗期與抽穗開花期Kc相差較小且是整個(gè)生育期的峰值，在1.15左右。2017年水稻季Kc最大值出現(xiàn)在抽穗開花期，在1.25左右，大于2016年。乳熟期各處理水稻Kc差異最大，表現(xiàn)為F2處理大于F1處理，主要是從抽穗開花期之后F1處理下的水稻Kc下降幅度要大于F2處理，F(xiàn)2處理下的穗肥使得水稻成熟期延后，而沒施穗肥的F1處理在抽穗開花期之后把葉片的養(yǎng)分迅速向穗部轉(zhuǎn)移，成熟期提前。
2016年及2017年水稻季各處理全生育期Kc多數(shù)在1.1左右，W1N1F2和W1N1F1處理的Kc在1.0左右。N0處理下2016年水稻季的Kc大于2017年水稻季，而N1處理下則小于2017年水稻季。而不同灌溉模式和施肥次數(shù)對Kc的影響則沒有一定的規(guī)律。
2.3 水量平衡要素及產(chǎn)量
2.3.1 田間水量平衡分析
2016年及2017年水稻季不同水肥處理下稻田水量平衡要素如表3所示。從表3可知2016年水稻季降雨量幾乎是2017年的2倍，這也是2016年水稻季灌水量較少排水量較多的主要原因。2016年和2017年水稻季各處理平均灌水量分別為223.0 mm和342.5 mm，平均排水量分別為826.9 mm和215.4 mm，2016年水稻季約是2017年的4倍。從降雨量和排水量的對比可以發(fā)現(xiàn)，2016水稻季的單次降雨量較大。
從不同灌溉模式來看，2016年水稻季W(wǎng)1和W0處理下的灌水量差異不大，而2017年水稻季W(wǎng)0處理比W1處理灌水量平均多210.0 mm。W1和W0處理下2016年水稻季的排水量差異不大，而2017年水稻季W(wǎng)0處理下的排水量是W1處理的2倍，可見W1處理在平水年可減少灌水量及排水量。
2016年和2017年水稻季各處理平均滲漏量分別為220.3 mm和169.7 mm，2016年水稻季比2017年多50.6 mm。一是因?yàn)榻涤贻^多，田面水層長時(shí)間維持在較高水平，下滲速率較大；二是經(jīng)過2016年水稻季的種植，2017年水稻季試驗(yàn)小區(qū)耕作層的致密性較2016年好，下滲速率減弱。從不同灌溉模式來看，W1模式的滲漏量明顯小于W0模式，特別是降雨較少的2017年水稻季。在田間沒有水層或土壤含水率較低的情況下滲漏量明顯減少。
表3 不同水肥處理下稻田水量平衡要素
2.3.2 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響
由表4可知2017年水稻季各處理下的水稻產(chǎn)量均比2016年高。2016年及2017年水稻季各處理下水稻平均產(chǎn)量分別為9.82 t/hm2和11.32 t/hm2，2017年水稻季平均比2016年水稻季增產(chǎn)2.50 t/hm2，增產(chǎn)比例達(dá)25.5%。主要是因?yàn)?016年水稻季底肥較多，營養(yǎng)生長旺盛且持久，轉(zhuǎn)移到穗部的養(yǎng)分較少，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率偏低。且由于底肥的干擾，2016年水稻季不同處理的水稻產(chǎn)量差異不如2017年水稻季顯著。
2016年水稻季產(chǎn)量最高的是W1N0F1處理，10.73 t/hm2；產(chǎn)量最低的是W0N1F2處理，9.16 t/hm2。W1和W0處理的水稻平均產(chǎn)量分別為10.00 t/hm2和9.63 t/hm2，W1比W0的平均產(chǎn)量多0.37 t/hm2，增產(chǎn)3.8%。N0和N1處理的平均產(chǎn)量分別為10.15 t/hm2和9.48 t/hm2，N0比N1處理的產(chǎn)量多0.67 t/hm2，N1比N0減產(chǎn)6.6%。N0處理下，F(xiàn)2處理比F1的產(chǎn)量高；N1處理下，F(xiàn)1比F2處理的產(chǎn)量高。除N0F2處理外，其余處理下均是W1模式下的水稻產(chǎn)量比W0高。綜合來看，2016年水稻季W(wǎng)1N0F2和W1N1F1處理下對水稻產(chǎn)量形成最有利。但考慮到前茬種植底肥遺留較多，N0處理不宜在稻季繼續(xù)被采用。
2017年水稻季產(chǎn)量最高的是W1N1F2處理，12.22 t/hm2；產(chǎn)量最低的是W0N1F1處理，10.11 t/hm2，W1N1F2處理比W0N1F1增產(chǎn)20.9%。W1和W0處理的水稻平均產(chǎn)量分別為11.63 t/hm2和11.02 t/hm2，W1比W0的平均產(chǎn)量多0.61 t/hm2，增產(chǎn)5.5%。N0和N1處理的平均產(chǎn)量分別為11.48 t/hm2和11.16 t/hm2，N0比N1處理的產(chǎn)量多0.32 t/hm2，N1比N0減產(chǎn)2.9%。F2和F1處理的水稻平均產(chǎn)量分別為11.88 t/hm2和10.78 t/hm2，F(xiàn)2處理比F1平均增產(chǎn)1.10 t/hm2，增產(chǎn)比例達(dá)10.2%，可見間歇灌溉及兩次追肥均可增加水稻產(chǎn)量。
綜合2016年和2017年水稻季可知，在不同水文年間歇灌溉相對傳統(tǒng)淹水灌溉均可提高水稻產(chǎn)量，提高比例在3.8%～5.5%之間。在減量施肥且兩次施肥的模式下不僅可以提高水稻產(chǎn)量，還可以降低化肥施用量，避免面源污染產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)?？蔀槎Ａ饔蜻^量施肥問題的解決提供一定的參考和理論支持。
3 結(jié) 論
(1)不同灌溉模式、施肥量對水稻全生育期ETc影響較大，而不同施肥次數(shù)對ETc的影響較小。底肥過多或多次施肥的情況會(huì)造成水稻貪青使得水稻需水強(qiáng)度峰值延后。
(2)水稻各生育期Kc變化趨勢與日均ETc變化趨勢基本一致，與施肥量關(guān)系較大。不同灌溉模式和施肥次數(shù)對Kc的影響沒有一定的規(guī)律。乳熟期各處理水稻Kc差異最大。
(3)間歇灌溉模式在平水年可顯著減少灌水及排水，在不同水文年均可提高水稻產(chǎn)量。減量施肥且兩次施肥的模式不僅可以提高水稻產(chǎn)量，還可以降低化肥施用量，避免面源污染產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
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韓煥豪，崔遠(yuǎn)來，高 蓉，熊嬌嬌，黃 英，沈士洲，王樹鵬，張 雷
(1. 武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430072；2. 云南省水利水電科學(xué)研究院，云南 昆明 650228；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)保所大理農(nóng)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)站，云南 大理 671004)
水稻屬濕生類作物，具有喜濕、耐水的特性，是中國耗水量最多的作物之一[1-3]。水稻田須保持較高的土壤含水率[4]。眾多研究表明，節(jié)水灌溉及適當(dāng)?shù)乃置{迫不僅極大地減少了水稻生育期內(nèi)的需水量(crop evapotranspiration，ETc)，還可以提高水稻產(chǎn)量[5-12]。茆智[5]對水稻不同節(jié)水灌溉模式試驗(yàn)結(jié)果與推廣經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)認(rèn)為，與傳統(tǒng)的長期淹水灌溉模式相比，采用不同的節(jié)水灌溉模式一般可減少水稻棵間蒸發(fā)量25%～35%，降低蒸騰量10%～15%，水稻增產(chǎn)率達(dá)2%～10%。氮素對水稻生長的影響不亞于水，合理施用氮肥能提高水稻產(chǎn)量及氮素利用率[13-14]。由于氮素營養(yǎng)在稻田生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要作用，氮肥的施用量正逐年增加，在大幅度提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的面源污染問題[15-18]。
除了水、肥單一因子對水稻ETc及產(chǎn)量的影響外，許多學(xué)者也對水肥綜合調(diào)控下的水稻ETc及產(chǎn)量進(jìn)行了研究[19-21]。水、肥與水稻生長相互影響和制約，不同水、肥模式對水稻的長勢和產(chǎn)量影響不同。綜合來看，節(jié)水灌溉及多次施肥模式下的水稻ETc較小且產(chǎn)量較高[19]。
本文于2016年、2017年在云南典型區(qū)洱海流域進(jìn)行了水、肥綜合調(diào)控模式下的水稻ETc及產(chǎn)量等試驗(yàn)研究，以期為洱海流域乃至云南高原水稻水、肥高效利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)區(qū)概況
洱海流域地處低緯高原，屬低緯高原季風(fēng)氣候，四季溫和，年平均氣溫為15.1 ℃；干濕季分明，冬干夏雨，85%～96%的降雨集中在5—10月，年平均降雨量為1041 mm。 試驗(yàn)區(qū)位于大理州喜洲鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)保所大理農(nóng)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)站內(nèi)。土壤容重為1.14 g/cm3，容積飽和含水率為55%，容積田間持水率為47.2%。土壤為粉砂質(zhì)壤土，平均粒徑為19.26 um。水稻供試品種為云粳27，2016年水稻生育期為5月27日—9月26日，全生育期共122 d；2017年水稻生育期為5月28日—9月27日，全生育期共122 d。
1.2 處理設(shè)計(jì)
試驗(yàn)在試驗(yàn)小區(qū)中進(jìn)行，各小區(qū)面積54.0 m2(長12.0 m，寬4.5 m)，各小區(qū)用埋深40 cm的塑料薄膜包裹的田埂隔開防止串水和側(cè)滲。田埂高和寬均為40 cm。灌溉由水泵抽水，并通過管道供水到各小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)的出水口安裝水表。每個(gè)小區(qū)安裝水尺進(jìn)行水層變化觀測。
試驗(yàn)設(shè)兩種灌水模式：淹水灌溉W0、間歇灌溉W1，具體水層標(biāo)準(zhǔn)見表1；兩個(gè)施氮水平：農(nóng)民傳統(tǒng)施肥量N0(193 kg/hm2，以純氮計(jì))、70%農(nóng)民施肥量N1(135 kg/hm2)；兩種氮肥施肥方式：一種追肥F1(蘗肥、穗肥比例為70%、30%)、另一種追肥F2(基肥、蘗肥、穗肥比例為50%、30%、20%)。共組合為8個(gè)處理(見表2)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共計(jì)24個(gè)小區(qū)，各小區(qū)隨機(jī)排列。
氮肥品種均為尿素，磷肥品種為鈣鎂磷肥，鉀肥為氯化鉀，磷肥和鉀肥均在蘗肥時(shí)全部施入稻田，施磷(P2O5)、鉀(K2O)量均為62.5 kg/hm2。水稻采用人工收割，收割后種植蠶豆，無需施氮肥。
表1 不同灌溉模式下田間水層控制標(biāo)準(zhǔn)
注：括號內(nèi)為生育期天數(shù)。
表2 不同水肥處理具體組合方式
1.3 觀測內(nèi)容與方法
田間水量平衡要素觀測包括灌水量、排水量、田間耗水量、滲漏量、蒸發(fā)蒸騰量及土壤含水量。灌水量、排水量根據(jù)灌、排水前后田間水層深度的差值計(jì)算，耗水量由田間水層深度變化獲得，小區(qū)安裝有測滲筒觀測田間滲漏量，用逐日田間耗水量減去逐日田間滲漏量即為逐日田間蒸發(fā)蒸騰量(又稱為需水量)，具體計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)[11]。
水稻收割時(shí)每個(gè)小區(qū)取2 m×3 m=6 m2樣方進(jìn)行測產(chǎn)，且各小區(qū)單打單收。
氣象觀測采用站內(nèi)自動(dòng)氣象站觀測數(shù)據(jù)。
2 結(jié)果與分析
2.1 水稻需水規(guī)律
2016年及2017年不同處理下各生育期水稻日均ETc如圖1所示。由圖1可知兩個(gè)水稻季的日均ETc均為先增后減的單峰曲線。
2016年日均ETc峰值出現(xiàn)在抽穗開花期，返青期最小。從返青期到拔節(jié)孕穗期幾乎呈線性增加趨勢。不同處理下的日均ETc差異不大。不同灌溉模式之間差異不大的主要原因是2016年水稻季降雨較多，W1達(dá)不到處理下限，田間水層變化與W0差異不大。不同施肥量及施肥次數(shù)之間差異不大的主要原因是在前茬底肥過多的情況下，追肥對水稻生長影響較小。
由圖1可知， 2016年水稻季日均ETc峰值出現(xiàn)在抽穗開花期，而2017年水稻季日均ETc峰值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期。其主要原因是2016年降雨較多，水稻生育前期日照時(shí)數(shù)相對2017年少，ETc減少。另一個(gè)原因是2016年水稻季前茬底肥過多，經(jīng)過2016年的試驗(yàn)之后底肥減少，避免了因底肥過多水稻貪青而ETc峰值后延。也正是沒有了上茬底肥過多對2017年水稻季產(chǎn)生的干擾，2017年水稻不同處理下全生育期日均ETc差異較明顯。W0處理全生育期日均ETc為4.70 mm，W1處理為4.57 mm，W1處理比W0減少0.13 mm。N0處理全生育期日均ETc為4.74 mm，N1為4.53 mm，N1比N0減少0.21 mm。F2處理全生育期日均ETc為4.66 mm，F(xiàn)1為4.61 mm，F(xiàn)1比F2減少0.05 mm。F2處理下的水稻生育期前半段日均ETc小于F1，穗肥施加之后日均ETc超過了F1，而2016年水稻季的這種現(xiàn)象不明顯。
參考作物蒸發(fā)蒸騰量(reference crop evapotranspiration，ET0)是各種氣象要素的綜合反映，其精確計(jì)算對于各地區(qū)節(jié)水及農(nóng)業(yè)水資源的高效利用有很重要的意義[22]。圖2是2016年及2017年水稻季各生育期ET0的變化曲線，由圖可知2016年水稻季的ET0變化不大，除返青期稍大之外，其余生育期均在4.40 mm/d上下波動(dòng)，各生育期ETc因氣象變化產(chǎn)生的差異較小，這也是2016年水稻季水稻各生育期日均ETc出現(xiàn)在抽穗開花期的原因之一，抽穗開花期是水稻營養(yǎng)生長和生殖生長并行、ETc最大的時(shí)期。而2017年水稻季ET0從返青期開始到黃熟期幾乎以相同的比例持續(xù)減少，水稻生育前期高溫少雨，生育后期低溫多雨，這也是2017年水稻季水稻ETc峰值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期的原因之一，拔節(jié)孕穗期ET0和水稻地上生物量均較大，最終綜合下來ETc最大。
圖2 水稻各生育期ET0
2.2 作物系數(shù)
作物系數(shù)為作物蒸發(fā)蒸騰量與ET0的比值，即：
(1)
式中：Kc為作物系數(shù)；ET0為參考作物蒸發(fā)蒸騰量，mm；ETc為水稻生育期內(nèi)的需水量，mm。
2016年及2017年水稻作物系數(shù)變化曲線如圖3所示。由圖3可知兩個(gè)水稻季各生育期的Kc變化趨勢與圖1所示的ETc變化趨勢基本一致。
圖3 水稻各生育期作物系數(shù)
對于2016年水稻季，拔節(jié)孕穗期與抽穗開花期Kc相差較小且是整個(gè)生育期的峰值，在1.15左右。2017年水稻季Kc最大值出現(xiàn)在抽穗開花期，在1.25左右，大于2016年。乳熟期各處理水稻Kc差異最大，表現(xiàn)為F2處理大于F1處理，主要是從抽穗開花期之后F1處理下的水稻Kc下降幅度要大于F2處理，F(xiàn)2處理下的穗肥使得水稻成熟期延后，而沒施穗肥的F1處理在抽穗開花期之后把葉片的養(yǎng)分迅速向穗部轉(zhuǎn)移，成熟期提前。
2016年及2017年水稻季各處理全生育期Kc多數(shù)在1.1左右，W1N1F2和W1N1F1處理的Kc在1.0左右。N0處理下2016年水稻季的Kc大于2017年水稻季，而N1處理下則小于2017年水稻季。而不同灌溉模式和施肥次數(shù)對Kc的影響則沒有一定的規(guī)律。
2.3 水量平衡要素及產(chǎn)量
2.3.1 田間水量平衡分析
2016年及2017年水稻季不同水肥處理下稻田水量平衡要素如表3所示。從表3可知2016年水稻季降雨量幾乎是2017年的2倍，這也是2016年水稻季灌水量較少排水量較多的主要原因。2016年和2017年水稻季各處理平均灌水量分別為223.0 mm和342.5 mm，平均排水量分別為826.9 mm和215.4 mm，2016年水稻季約是2017年的4倍。從降雨量和排水量的對比可以發(fā)現(xiàn)，2016水稻季的單次降雨量較大。
從不同灌溉模式來看，2016年水稻季W(wǎng)1和W0處理下的灌水量差異不大，而2017年水稻季W(wǎng)0處理比W1處理灌水量平均多210.0 mm。W1和W0處理下2016年水稻季的排水量差異不大，而2017年水稻季W(wǎng)0處理下的排水量是W1處理的2倍，可見W1處理在平水年可減少灌水量及排水量。
2016年和2017年水稻季各處理平均滲漏量分別為220.3 mm和169.7 mm，2016年水稻季比2017年多50.6 mm。一是因?yàn)榻涤贻^多，田面水層長時(shí)間維持在較高水平，下滲速率較大；二是經(jīng)過2016年水稻季的種植，2017年水稻季試驗(yàn)小區(qū)耕作層的致密性較2016年好，下滲速率減弱。從不同灌溉模式來看，W1模式的滲漏量明顯小于W0模式，特別是降雨較少的2017年水稻季。在田間沒有水層或土壤含水率較低的情況下滲漏量明顯減少。
表3 不同水肥處理下稻田水量平衡要素
2.3.2 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響
由表4可知2017年水稻季各處理下的水稻產(chǎn)量均比2016年高。2016年及2017年水稻季各處理下水稻平均產(chǎn)量分別為9.82 t/hm2和11.32 t/hm2，2017年水稻季平均比2016年水稻季增產(chǎn)2.50 t/hm2，增產(chǎn)比例達(dá)25.5%。主要是因?yàn)?016年水稻季底肥較多，營養(yǎng)生長旺盛且持久，轉(zhuǎn)移到穗部的養(yǎng)分較少，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率偏低。且由于底肥的干擾，2016年水稻季不同處理的水稻產(chǎn)量差異不如2017年水稻季顯著。
2016年水稻季產(chǎn)量最高的是W1N0F1處理，10.73 t/hm2；產(chǎn)量最低的是W0N1F2處理，9.16 t/hm2。W1和W0處理的水稻平均產(chǎn)量分別為10.00 t/hm2和9.63 t/hm2，W1比W0的平均產(chǎn)量多0.37 t/hm2，增產(chǎn)3.8%。N0和N1處理的平均產(chǎn)量分別為10.15 t/hm2和9.48 t/hm2，N0比N1處理的產(chǎn)量多0.67 t/hm2，N1比N0減產(chǎn)6.6%。N0處理下，F(xiàn)2處理比F1的產(chǎn)量高；N1處理下，F(xiàn)1比F2處理的產(chǎn)量高。除N0F2處理外，其余處理下均是W1模式下的水稻產(chǎn)量比W0高。綜合來看，2016年水稻季W(wǎng)1N0F2和W1N1F1處理下對水稻產(chǎn)量形成最有利。但考慮到前茬種植底肥遺留較多，N0處理不宜在稻季繼續(xù)被采用。
2017年水稻季產(chǎn)量最高的是W1N1F2處理，12.22 t/hm2；產(chǎn)量最低的是W0N1F1處理，10.11 t/hm2，W1N1F2處理比W0N1F1增產(chǎn)20.9%。W1和W0處理的水稻平均產(chǎn)量分別為11.63 t/hm2和11.02 t/hm2，W1比W0的平均產(chǎn)量多0.61 t/hm2，增產(chǎn)5.5%。N0和N1處理的平均產(chǎn)量分別為11.48 t/hm2和11.16 t/hm2，N0比N1處理的產(chǎn)量多0.32 t/hm2，N1比N0減產(chǎn)2.9%。F2和F1處理的水稻平均產(chǎn)量分別為11.88 t/hm2和10.78 t/hm2，F(xiàn)2處理比F1平均增產(chǎn)1.10 t/hm2，增產(chǎn)比例達(dá)10.2%，可見間歇灌溉及兩次追肥均可增加水稻產(chǎn)量。
綜合2016年和2017年水稻季可知，在不同水文年間歇灌溉相對傳統(tǒng)淹水灌溉均可提高水稻產(chǎn)量，提高比例在3.8%～5.5%之間。在減量施肥且兩次施肥的模式下不僅可以提高水稻產(chǎn)量，還可以降低化肥施用量，避免面源污染產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)?？蔀槎Ａ饔蜻^量施肥問題的解決提供一定的參考和理論支持。
3 結(jié) 論
(1)不同灌溉模式、施肥量對水稻全生育期ETc影響較大，而不同施肥次數(shù)對ETc的影響較小。底肥過多或多次施肥的情況會(huì)造成水稻貪青使得水稻需水強(qiáng)度峰值延后。
(2)水稻各生育期Kc變化趨勢與日均ETc變化趨勢基本一致，與施肥量關(guān)系較大。不同灌溉模式和施肥次數(shù)對Kc的影響沒有一定的規(guī)律。乳熟期各處理水稻Kc差異最大。
(3)間歇灌溉模式在平水年可顯著減少灌水及排水，在不同水文年均可提高水稻產(chǎn)量。減量施肥且兩次施肥的模式不僅可以提高水稻產(chǎn)量，還可以降低化肥施用量，避免面源污染產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
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