楊謙 李京詠 戴林秀 竇志 高輝

（揚(yáng)州大學(xué)/江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)/糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇揚(yáng)州225009；第一作者：1121897444@qq.com；*通信作者：gaohui@yzu.edu.cn）

水稻在我國糧食安全保障體系中占有重要地位。灌溉方式對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和抗倒性及水資源高效利用等均具有重要影響。不同地區(qū)、不同自然條件下的灌溉方式差異明顯。當(dāng)前我國水稻灌溉的主要方式有：1）淹水灌溉，即水稻插秧開始一直保持3～5 cm 水層，黃熟期后自然落干至收割[1]；2）“薄、淺、濕、曬”模式，即返青期淺水、分蘗期2~3 cm 水層、莖蘗數(shù)達(dá)預(yù)期穗數(shù)的80%~90%時(shí)就曬田、拔節(jié)至抽穗期3~5 cm 水層、灌漿期干干濕濕的水分管理模式[2]；3）控制灌溉（調(diào)虧灌溉），即保持5～25 mm 水層返青活棵，在之后的各生育期根據(jù)根層土壤含水量及土壤表相，確立灌水時(shí)間、灌水次數(shù)和灌水定額的一種灌溉技術(shù)[3]；4）半深水灌溉，即秧苗返青后根據(jù)水稻株高逐步建立20～40 cm 水層，在收割前7～10 d 降低水位的灌溉方式，主要用于稻漁共生種養(yǎng)模式，保障魚、蝦、蟹等水產(chǎn)動(dòng)物在稻田生長(zhǎng)活動(dòng)所需水分[4]；5）干濕交替灌溉，即在一段時(shí)間內(nèi)保持淺水層，自然落干后再復(fù)水，如此往復(fù)[5]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在水稻節(jié)水灌溉與水資源高效利用等方面展開了深入的研究，并取得了多方面進(jìn)展。本文綜述了不同灌溉方式對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和抗倒性影響的研究進(jìn)展，可為水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色高效生產(chǎn)與水資源高效利用提供參考。

1 灌溉方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

水分管理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有重要影響。吳海兵等[6]比較了淹水灌溉和干濕交替灌溉方式下的水稻產(chǎn)量表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)干濕交替灌溉較淹水灌溉雖降低了水稻有效穗數(shù)，但在結(jié)實(shí)期可促進(jìn)同化物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，加速籽粒灌漿，因此顯著提高了千粒重和結(jié)實(shí)率，進(jìn)而增產(chǎn)3.48%。覃萬國[7]研究表明，“薄、淺、濕、曬”模式可給水稻創(chuàng)造良好的田間氣候效應(yīng)，有效協(xié)調(diào)了水稻群體與個(gè)體發(fā)育，使群體結(jié)構(gòu)合理、個(gè)體發(fā)育健壯，獲得比常規(guī)灌溉下更高的穗粒數(shù)和千粒重，從而提高了水稻產(chǎn)量。朱士江等[8]研究了不同節(jié)水灌溉模式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量表現(xiàn)為干濕交替灌溉＞控制灌溉＞淹水灌溉。孟憲峰[3]研究發(fā)現(xiàn)，控制灌溉水稻的理論產(chǎn)量比常規(guī)灌溉提高4.6%，實(shí)收產(chǎn)量比常規(guī)灌溉提高5.0%～10.0%。陳林榮[4]研究了半深水灌溉對(duì)雜交秈稻產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)灌溉相比，半深水灌溉下水稻莖稈常有高位分蘗發(fā)生，消耗了母莖的營(yíng)養(yǎng)，減少了營(yíng)養(yǎng)器官同化物向穗部轉(zhuǎn)移，降低了水稻千粒重和結(jié)實(shí)率，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)5.2%～18.5%。上述研究結(jié)果表明，與淹水灌溉、半深水灌溉相比，“薄、淺、濕、曬”模式、控制灌溉和干濕交替灌溉均能在不同程度上提高水稻產(chǎn)量，同時(shí)減少灌溉用水量，降低灌溉成本，提高水資源利用率。而在稻漁共生種養(yǎng)模式下，由于要兼顧水稻生長(zhǎng)發(fā)育及魚、蝦、蟹等水產(chǎn)動(dòng)物在稻田中的生長(zhǎng)活動(dòng)，因此采取半深水灌溉方式。實(shí)踐中，宜從選用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗倒伏水稻品種、提高水稻群體質(zhì)量、合理確定半深水灌溉時(shí)期與水層深度等方面入手，降低半深水灌溉對(duì)水稻產(chǎn)量形成的不利影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“水稻不減產(chǎn)、多收一季魚（蝦、蟹）”目標(biāo)。

2 灌溉方式對(duì)稻米品質(zhì)的影響

2.1 對(duì)加工品質(zhì)的影響

加工品質(zhì)體現(xiàn)了稻谷對(duì)加工的適應(yīng)性，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括糙米率、精米率和整精米率。蔡一霞等[9]研究得出，當(dāng)間歇灌溉的低限水勢(shì)≤-30 kPa 時(shí)，整精米率降低8.9%～14.1%，而當(dāng)?shù)拖匏畡?shì)為-15 kPa 時(shí)，整精米率則提高0.6%～1.9%。呂艷東[10]也發(fā)現(xiàn)，全生育期進(jìn)行水勢(shì)下限-10 kPa 的控水灌溉處理整精米率提高2.3%～5.7%。呂銀斐等[11]研究表明，干濕交替灌溉下整精米率高于淹水灌溉，且堊白粒率和堊白度低于淹水灌溉。黃書勤[12]以龍慶稻21 和綏粳18 為材料研究發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)淹水灌溉，輕干濕交替灌溉可顯著提高供試水稻品種的精米率和整精米率，對(duì)糙米率無顯著影響，但重干濕交替灌溉處理結(jié)果相反。趙雪涵[13]研究發(fā)現(xiàn)，控制灌溉的糙米率、精米率及整精米率均顯著高于淹水灌溉?？梢?，與常規(guī)灌溉和淹水灌溉相比，控制灌溉和適宜的干濕交替灌溉可改善稻米的加工品質(zhì)。

2.2 對(duì)外觀品質(zhì)的影響

外觀品質(zhì)是決定稻米市場(chǎng)價(jià)格的重要性狀，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括堊白粒率、堊白度、堊白大小和透明度。劉立軍等[14]以揚(yáng)稻6 號(hào)和武運(yùn)粳3 號(hào)為材料，觀察到在結(jié)實(shí)期進(jìn)行輕干濕交替處理（低限土壤水勢(shì)-20 kPa）有利于提升稻米透明度，且堊白大小、堊白粒率和堊白度顯著低于常規(guī)灌溉處理，而在重干濕交替處理（低限土壤水勢(shì)-40 kPa）下稻米透明度顯著降低，堊白大小、堊白粒率和堊白度均顯著高于常規(guī)灌溉處理。羅炳順等[15]研究表明，與常規(guī)灌溉相比，干濕交替灌溉促進(jìn)了籽粒淀粉合成相關(guān)酶活性及其基因的表達(dá)，提高了籽粒灌漿速率，使籽粒灌漿更加充分，從而減少堊白發(fā)生，改善稻米外觀品質(zhì)。但熊若愚等[16]比較不同灌溉方式下雙季晚秈稻堊白性狀，發(fā)現(xiàn)干濕交替灌溉與常規(guī)灌溉間稻米外觀品質(zhì)差異不顯著，而持續(xù)淹水灌溉下成熟水稻籽粒淀粉體排布緊密，相互之間空隙少，稻米堊白粒率下降13.6%～28.25%，堊白度下降9.1%～29.8%，從而顯著提高稻米的外觀品質(zhì)。李向陽等[17]研究發(fā)現(xiàn)，控制灌溉處理下的稻米堊白度和堊白粒率與常規(guī)灌溉并無顯著差異。綜合而言，與常規(guī)灌溉相比，輕干濕交替灌溉可改善稻米外觀品質(zhì)，重干濕交替灌溉則劣化稻米外觀品質(zhì)，控制灌溉對(duì)稻米外觀品質(zhì)影響不大，持續(xù)淹水灌溉可顯著提高稻米外觀品質(zhì)。

2.3 對(duì)蒸煮食味品質(zhì)的影響

蒸煮食味品質(zhì)是稻米的主要品質(zhì)性狀之一，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度、RVA譜特征值和食味值等。黃書勤[12]指出，在干濕交替灌溉條件下，隨著土壤水勢(shì)的下降，稻米食味值隨之降低，但直鏈淀粉含量卻呈上升趨勢(shì)，同時(shí)RVA 譜的最高黏度和崩解值顯著提高。曾凡華[18]認(rèn)為，與常規(guī)灌溉相比，重度干濕交替灌溉能在一定程度上改善田間小氣候，降低水稻群體內(nèi)部濕度，減輕病蟲害發(fā)生，且增強(qiáng)淀粉的合成與積累，因此提高RVA 譜的最高黏度、熱漿黏度和崩解值，改善RVA 黏滯性譜特性。周嬋嬋等[19]研究表明，與淺水層灌溉相比，結(jié)實(shí)期輕干濕交替處理可提高稻米的崩解值和最終黏度，降低消減值，改善稻米的食味品質(zhì)。趙雪涵[13]研究發(fā)現(xiàn)，與淹水灌溉相比，干濕交替灌溉降低了稻米的糊化溫度，使米飯蒸煮更容易，從而改善稻米蒸煮品質(zhì)。郭群善等[20]研究表明，灌溉方式與施氮量對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響存在顯著的互作效應(yīng)，且無論在何種氮素水平下，控制灌溉下稻米的直鏈淀粉含量均顯著低于常規(guī)灌溉，進(jìn)而提高稻米食味品質(zhì)。上述研究表明，相較于淹水灌溉，控制灌溉和干濕交替灌溉可改善稻米蒸煮食味品質(zhì)。

2.4 對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是蛋白質(zhì)含量及其氨基酸組成。彭世彰等[21]研究表明，控制灌溉下稻米蛋白質(zhì)含量比常規(guī)灌溉約提高2.7%。劉建等[22]認(rèn)為，在干旱條件下或土壤含水量低時(shí)，糙米中的蛋白質(zhì)含量較高。SONG 等[23]指出，相較于常規(guī)灌溉，輕干濕交替灌溉能增加稻米氨基酸和酚酸含量，降低脂類和生物堿含量，提高稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。周嬋嬋等[19]發(fā)現(xiàn)，輕干濕交替灌溉顯著提高了必需和非必需氨基酸總量。熊若愚[24]研究得出，間歇灌溉處理下的稻米蛋白質(zhì)含量比常規(guī)灌溉處理降低10.3%～19.2%，不利于稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善。程建平等[25]比較淹水灌溉、間歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培4 種灌溉模式對(duì)稻米品質(zhì)影響發(fā)現(xiàn)，隨著稻田灌水量的減少，蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)，稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也隨之上升。由上可知，控制灌溉、輕干濕交替灌溉提高了稻米蛋白質(zhì)含量，但稻米蛋白質(zhì)含量越高則食味品質(zhì)越劣，影響米飯適口性。

3 灌溉方式對(duì)水稻抗倒性的影響

水稻抗倒伏能力與莖稈形態(tài)、節(jié)間配置、莖粗與壁厚、莖鞘充實(shí)度、基部莖稈解剖性狀和組分密切相關(guān)。彭世彰等[26]發(fā)現(xiàn)，控制灌溉處理下水稻基部第1、第2節(jié)間長(zhǎng)度顯著小于常規(guī)灌溉，而基部第1、第2 節(jié)間充實(shí)度和莖稈壁厚均高于常規(guī)灌溉，更符合水稻抗倒伏的要求。楊磊等[27]比較了間歇灌溉和淹水灌溉下的水稻抗倒性，發(fā)現(xiàn)與淹水灌溉相比，間歇灌溉下水稻基部節(jié)間粗度增加4.49%～6.99%，干物質(zhì)充實(shí)度增加6.29%～9.69%，抗折強(qiáng)度增加11.0%～17.4%，顯著提高水稻莖稈的抗倒伏能力。吳海兵等[6]觀察到，結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉管理在水稻彎曲力矩上與淹水灌溉管理無顯著差異，但基部3 個(gè)節(jié)間的抗折力較淹水灌溉管理提高6.9%～41.6%，倒伏指數(shù)約降低13.2%～17.5%，另外，干濕交替管理下配合合理的鉀肥施用措施可進(jìn)一步提高產(chǎn)量和抗倒伏能力。郭相平等[28]比較了深水淹灌、淺水勤灌、控制灌溉和蓄水-控灌下的水稻莖稈抗倒伏性狀，發(fā)現(xiàn)蓄水-控灌和控制灌溉處理較深水淹灌和淺水勤灌處理更抗倒伏，其原因是蓄水-控灌和控制灌溉處理增強(qiáng)了水稻基部莖稈莖粗、莖壁厚等物理性狀及增加了莖鞘部分干物質(zhì)分配比例，提高了莖稈充實(shí)度和機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)了抗折力；而水稻地上部鮮質(zhì)量雖有所增加，導(dǎo)致彎曲力矩增大，但低于抗折力提高的幅度，最終倒伏指數(shù)降低，抗倒伏能力增強(qiáng)。鄧環(huán)[29]比較不同灌溉方式發(fā)現(xiàn)，間歇灌溉、淹水灌溉的水稻株高顯著大于半干旱栽培和干旱栽培，說明株高的差異可能與干物質(zhì)積累有關(guān)，水分供應(yīng)不足不僅延長(zhǎng)了水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，還影響了株高的增高。GAO 等[30]探究了半深水灌溉對(duì)雜交秈稻莖稈抗倒性的影響，與對(duì)照相比，不同時(shí)期半深水灌溉處理降低了深兩優(yōu)136、徽兩優(yōu)絲苗、萬象優(yōu)982 基部莖鞘的木質(zhì)素和纖維素含量，同時(shí)降低了基部第2 節(jié)間維管束數(shù)量和大小，使莖稈基部節(jié)間抗折力顯著下降，導(dǎo)致倒伏指數(shù)升高、抗倒伏能力下降，不同時(shí)期半深水灌溉的效應(yīng)大小因具體品種而異。由此可見，控制灌溉和干濕交替灌溉增強(qiáng)了水稻基部莖稈的充實(shí)度和機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而提升了水稻抗倒伏能力，而淹水灌溉和半深水灌溉降低了莖稈基部節(jié)間抗折力，增加了倒伏風(fēng)險(xiǎn)。

4 展望

在水資源緊缺的背景下，探求適應(yīng)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)與增強(qiáng)抗倒伏能力的灌溉方式是水稻栽培學(xué)界普遍關(guān)注的問題?！氨?、淺、濕、曬”模式、干濕交替灌溉、控制灌溉等節(jié)水灌溉方式提高了水資源利用效率，對(duì)于實(shí)現(xiàn)水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)綠色高效生產(chǎn)具有重要意義。未來應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：1）因區(qū)域水源條件和土壤保水能力鑒選適宜當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)的灌溉方式；2）培育和篩選特別適宜缺水地區(qū)節(jié)水灌溉方式和稻漁綜合種養(yǎng)半深水灌溉下種植的水稻品種；3）注重灌溉方式與養(yǎng)分管理互作效應(yīng)的研究，通過科學(xué)的水分管理方式提高水稻對(duì)肥料的吸收和利用率；4）深化半深水灌溉下水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗倒節(jié)水栽培技術(shù)研究；5）研發(fā)與應(yīng)用適用于水稻大面積生產(chǎn)的智能灌溉技術(shù)等。