候建偉，張新疆，張 君，孟超然，張皓禹，危常州

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 /兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆石河子　832003)

0　引 言

【研究意義】膜下滴灌水稻目前還處于試驗階段，關(guān)于其耗水規(guī)律的研究很少，其耗水規(guī)律還不是很明確。研究通過設(shè)置不同灌水量處理，研究膜下滴灌水稻耗水規(guī)律，提出適合于新疆膜下滴灌水稻的最優(yōu)灌溉方案，為完善新疆北部膜下滴灌水稻灌溉栽培策略提供理論依據(jù)?！厩叭搜芯窟M展】水稻是一種需水較多的作物[1]，據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)用水量的65%以上用來灌溉水稻。而研究者發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)6 000 kg/hm2水稻，水稻全生育期僅需要消耗水約為4 500 m3/hm2 [2,3]，約占水稻總耗水量20%，其余的灌溉水通過表面蒸發(fā)和深層滲漏損失。因此，水稻節(jié)水栽培技術(shù)對緩解水資源緊張及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重大的意義[4]。該技術(shù)利用滴灌可以把灌溉水輸送到作物根附近的特點，將水分少量多次的輸送至水稻根部，使水稻根系附近土壤的含水量保持在田間持水量的85%～95%； 同時，覆膜可以大量減少土壤表面水分的蒸發(fā)，從而實現(xiàn)節(jié)水的目的。據(jù)新疆天業(yè)集團實踐發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌水稻產(chǎn)量可達12.0 t/hm2 [5]。【本研究切入點】膜下滴灌水稻栽培技術(shù)既不同于常規(guī)淹灌水水稻栽培模式(生育期內(nèi)大部分時間淹水灌溉)，也不同于旱稻的種植模式(生育期間土壤水分變化幅度很大)。旱作水稻的產(chǎn)量比常規(guī)淹灌水水稻低很多，一般在1.6～6.1 t/hm2 [6]，而膜下滴灌水稻產(chǎn)量與常規(guī)淹灌水水稻接近，但有顯著的節(jié)水、節(jié)肥效果，并大幅度提高勞動效率，推廣應(yīng)用前景廣闊。滴灌技術(shù)是新疆普遍采用的高效節(jié)水灌溉技術(shù)[7]，已經(jīng)開展的關(guān)于覆膜旱作水稻耗水規(guī)律的研究[8-13]與覆膜滴灌水稻耗水研究也有顯著區(qū)別，對水稻滴灌條件下的耗水規(guī)律尚無系統(tǒng)的研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】設(shè)置不同膜下滴灌灌水量處理，研究膜下滴灌水稻耗水規(guī)律，提出適合于新疆膜下滴灌水稻的最優(yōu)灌溉方案。

1　材料與方法

1.1　材 料

試驗于2017年在石河子大學(xué)試驗站進行。地理位置為N44°19'26″，E85°59'47″，海拔412 m，年平均日照時間達2 865 h，無霜期170 d，多年平均降雨量207 mm，平均潛在蒸發(fā)量1 660 mm。地下水埋深在8 m以下。供試水稻品種為T-43(OryzasativaL. C.V. T-43)，試驗土壤是灰漠土，土壤平均容重為1.36 g/cm3，田間持水量為34%(體積百分比)。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)含量為29.92 g/kg，全氮含量為1.88 g/kg，堿解氮含量為129.39 mg/kg，有效磷含量為16.52 mg/kg，速效鉀含量為372.68 mg/kg，pH為 8.61。

1.2　方 法

1.2.1試驗設(shè)計

采用單因素完全隨機設(shè)計，設(shè)3個水分處理。處理W1：灌水下限為田間持水量的90%(上限田間持水量的100%)；處理W2：灌水下限為田間持水量的80%(上限田間持水量的90%)；處理W3：灌水下限為田間持水量的70%(上限田間持水量的80%)。灌溉設(shè)計是讓水稻在滴灌條件下，始終處于不同的土壤含水量。指定灌溉上限的原因是因為滴灌是一種非充分灌溉，土壤各點的含水量并非相同，且水分?jǐn)U散有一定時限，因此通過監(jiān)測土壤含水量并確定灌溉量在實際操作中并不可行。如果每個處理灌溉時均補充灌溉達到田持100%，雖然可以減少灌溉次數(shù)，簡化工作量，但實際上，各處理水稻都會在部分時間獲得“最佳”水分條件，這種設(shè)計并非水稻干旱脅迫下的耗水量。在試驗中指定一個灌溉上限，根據(jù)灌溉上限與灌溉下限，通過計算得到灌溉定額，到達灌溉定額即停止灌溉，采用這種方法的優(yōu)點是灌溉控制比較準(zhǔn)確。試驗中各處理的可比性主要表現(xiàn)為：不同處理的土壤含水量一直保持在不同的狀態(tài)。所有灌溉均是為了維持這種差異性。同時設(shè)置不種植水稻作物的裸地對照，但按照水稻種植模式進行覆膜，以監(jiān)控地面蒸發(fā)量進而計算水稻蒸騰量，每個小區(qū)面積3×1.5=4.5 (m2)，試驗占地總面積4.5×18=81 (m2)。各小區(qū)隨機排列，并用塑料布埋深60 cm防止小區(qū)間水分側(cè)滲，PVC探管安裝在小區(qū)中部距離滴灌帶20 cm處，一個小區(qū)里裝兩根PVC管。整個灌水處理期間，采用TDR監(jiān)測0～40 cm土壤的含水量，逐日觀測，降雨和灌水前、后加測1次(測定于每天的10:00～11:00進行)。水稻在苗期保持土壤含水量介于田間持水量85%～100%，從分蘗期開始進行控水處理，逐日測定土壤0～20 cm土壤含水量，土壤平均含水量低于各處理灌溉下限即開始灌溉，至灌溉上限結(jié)束灌溉，并記錄。由于各生育期的灌溉次數(shù)由于土壤含水量、水稻蒸騰強度和土壤蒸發(fā)量有差別，各處理灌溉次數(shù)和灌溉起始時間均有差異。將土壤維持在特定的含水量區(qū)間。最終的灌溉量并非是“等差”的。表1

表1不同水分處理的水稻各生育期的灌水量
Table1The amount of water used for different treatment of rice growth(mm)

處理Treatment苗期Seedling分蘗期Tillering拔節(jié)孕穗期Jointing-booting抽穗揚花期Heading灌漿期Filling成熟期Maturation全生育期WholeperiodW182 7277 8344 4155 6265 2177 81303 5W282 7198 5213 394 1153 3111 1853 15W382 7157 8124 463 0126 7104 5659 0

1.2.2膜下滴灌水稻栽培管理

水稻采用干播濕出方法，于年4月中下旬當(dāng)0～20 cm土層溫度連續(xù)5 d維持在12℃以上時播種。水稻播種前采用旱作水稻常規(guī)方式進行整地，將基肥均勻撒施于土壤表層，然后翻埋于土壤，平整地塊，待播。種植時膜寬為1.45 m，一膜鋪兩條滴灌帶，垂直于滴灌帶兩側(cè)10 cm播種，即“一膜兩管四行”，株行距配置為 20-30-20-30(cm)，株距為10 cm。每穴點播10～12粒種子，播種完成立即灌水。出苗后定苗6株/穴，20.0×104穴/hm2，水稻全生育期人工除草，收獲前10 d停止灌水。全生育期施肥4次，合計N 300 kg/hm2，P2O5270 kg/hm2，K2O 240 kg/hm2。其中氮肥20%基施，80%追施，磷肥、鉀肥、全部基施。施肥方法是將肥料溶于施肥罐中，通過滴灌采用水+肥+水的方式施于土壤中[14]。水表安裝在每個處理的支管上，一個水表記錄一個處理的灌水量。

1.2.3測定指標(biāo)

1.2.3.1土壤含水量

用時域反射儀(TDR)測定土壤含水量，測試深度為0～100 cm，每20 cm深度測定一個讀數(shù)。感應(yīng)器測的讀值即為TDR所反映的土壤體積含水量的值。TDR讀數(shù)1 d觀測一次，降雨和灌水前后加測一次，PVC探管安裝在小區(qū)中部距離滴灌帶20 cm處，一個小區(qū)里裝兩根PVC管。TDR在使用前進行標(biāo)定。標(biāo)定的方法是利用烘干法標(biāo)定土壤含水率與TDR測其土壤體積含水量之間的關(guān)系，得到土壤質(zhì)量含水量(y)與土壤體積含水量(x)之間的函數(shù)關(guān)系式為：

(1)

y是質(zhì)量含水量(%)，x是體積含水量(%)

土壤儲水量是各測定土壤層含水量之和。

(2)

W是1 m土層的儲水量(m3/hm2)，x是土壤的體積含水量(%)。

1.2.3.2作物耗水量

使用水量平衡法計算作物耗水量，依據(jù)相臨兩次土壤水分的測定結(jié)果，計算公式如下：

ETC=Pe+I+G± △W.

(3)

式中：ETc為作物生育期某時段的耗水量(mm)；Pe為時段內(nèi)有效降水量(mm)；I為時段內(nèi)灌水量(mm)；G為時段內(nèi)地下水補給量(mm)。由于實驗區(qū)地下水位在 8 m以下，因而沒有土壤毛管上升水的補充，G= 0；△W為時段內(nèi)土壤儲水量的變化量。

1.2.3.3有效降雨量

降雨量的數(shù)據(jù)來自石河子大學(xué)自動氣象站，有效降雨量采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦經(jīng)驗公式計算[15]，公式如下：

(4)

式中，P0為有效降水量(mm)；TP為總的降雨量(mm)。

1.2.3.4滲漏液收集

為了收集滲漏液，于播種前在60 cm土層下埋設(shè)滲漏液收集裝置(假定灌溉水進入60 cm以下深度水稻根系即不能吸收利用，且由于灌溉密度較大，深層水不能返回淺層土壤)。該裝置上部有均勻分布的直徑為縱橫間距均為5 mm的直徑2 mm的小孔允許滲漏液漏入收集裝置，下部成楔狀利于收集滲漏液。為防止大土塊堵塞鐵皮箱上表面的小孔，在鐵皮箱上表面鋪設(shè)3層120目尼龍網(wǎng)袋。每隔2 d收集一次滲漏液，并詳細(xì)記錄。圖1

圖1滲漏液收集裝置
Fig.1Leakage collection device

1.2.3.5階段水分利用效率

階段水分利用效率WUE階：水分利用效率是指作物某時段(生育期)消耗單位水量所制造的干物質(zhì)量[16]，計算:

WUE階=△Y/△ET.

(5)

式中：WUE階為作物階段水分利用效率(kg/(hm2/mm))；△Y為各個生育期作物干物質(zhì)增量(kg/hm2)；△ET為作物特定生育期耗水量(mm)。

1.3　數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Office工具Excel進行數(shù)據(jù)整理，SPSS PASW Statistics 18.0對樣本數(shù)據(jù)作描述性統(tǒng)計學(xué)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同灌量下滴灌水稻的生物量

2.1.1不同灌量下滴灌水稻的干物質(zhì)積累

研究表明，不同灌量處理的滴灌水稻干物質(zhì)量在每個生育期都表現(xiàn)出極顯著的差異，且每個生育期W1處理的干物質(zhì)顯著大于W2、W3處理的干物質(zhì)，同樣W2處理的干物質(zhì)也顯著大于W3處理的干物質(zhì)，顯示灌水量越大，水稻干物質(zhì)越大。W1處理的干物質(zhì)比W2處理的增加了44.3%，比W3處理的干物質(zhì)增長了86.9%，W2處理的干物質(zhì)比W3處理的增長了29.6%。干物質(zhì)日均增長量和隨著生育期的延后，表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，3個處理的干物質(zhì)日均增長量的順序為：抽穗揚花期>灌漿期>拔節(jié)孕穗期>成熟期>分蘗期>苗期。表2

表2不同水分處理下滴灌水稻的干物質(zhì)積累及水分效率
Table2Dry matter production and irrigation water efficiency of rice under different irrigation patterns

生育期Growthperiod處理Treatment干物質(zhì)Drymatter(kg/hm2)日均增長量Averagedailygrowth(kg/d)水分利用效率WUE(kg/m3)苗期SeedlingW1726 8a1 7a0 8W2431 9b1 0b0 6W3276 5c0 7c0 4分蘗期TilleringW13371 0a8 4a1 0W22377 2b6 2b1 0W31400 9c3 6c0 8拔節(jié)孕穗期Jointing-bootingW18837 1a19 8a1 6W26450 0b14 3b2 0W34346 1c8 8c2 1抽穗楊花HeadingW115287 5a37 8a3 7W212270 2b28 5b6 1W36797 3c19 8c3 6灌漿期FillingW125517 a32 7a3 4W218034 8b26 5ab3 2W313407 3c17 5b5 1成熟期MaturationW129264 4a11 4a2 0W220287 2b7 5b2 3W315657 9c7 6b2 3

注:不同字母表示處理間差異達到 0.05 顯著水平

Note: Different letters represented significant difference at 0.05 level

2.1.2不同灌量下滴灌水稻的產(chǎn)量構(gòu)成

研究表明，不同水分處理下滴灌水稻有效穗數(shù)差異顯著，W1>W2>W3；不同水分處理下的穗粒數(shù)：W1>W2>W3，雖然W1處理的穗粒數(shù)高于W2，但W1和W2處理的穗粒數(shù)差異不顯著；W1、W3和W2、W3兩個處理的穗粒數(shù)差異極顯著；不同水分處理下的千粒重 W1>W2>W3，W1和W2處理的千粒重差異不顯著，W2和W3處理的千粒重差異也不顯著；不同水分處理下的空癟率：W3>W2>W1，顯示增加灌水量，可以降低水稻的空癟率，進而提高水稻的產(chǎn)量。不同水分處理下的產(chǎn)量：W1>W2>W3，W1和W2處理的產(chǎn)量差異不顯著，W1、W2和W3處理的產(chǎn)量差異極顯著，W1處理的水稻產(chǎn)量最高，達到8 828.1 kg/hm2，W1處理的水稻產(chǎn)量比W2處理增加了28.0%，W2處理的水稻產(chǎn)量比W3處理增加了68.1%。W2灌溉量下的產(chǎn)量收獲了W1處理的78.1%，而W3灌溉量只收獲了W1處理的46.5%。不同水分條件對產(chǎn)量結(jié)構(gòu)都構(gòu)成顯著影響。整體而言，W1與W2對水稻產(chǎn)量的影響較小，而W3水稻減產(chǎn)幅度很大，水稻受到嚴(yán)重干旱脅迫。表3

表3不同水分處理下滴灌水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化
Table3Yield and yield components of rice in drip irrigation under different irrigation treatments

處理Treatment有效穗數(shù)Effectivepanicles(穗/m2)穗粒數(shù)Kernelperspike(穗)千粒重Thousandkernelweight(g)空癟率Emptyflatrate(%)實測產(chǎn)Realyield(kg/hm2)理論產(chǎn)Theoreticalyield(kg/hm2)W1385 0a94 2a24 2a13 8b6091 8a8828 1aW2368 0b83 3a22 5ab17 7ab5640 5a6896 7aW3335 3c60 4b20 3b24 0a4723 6b4103 1b

注:不同字母表示處理間差異達到 0.05 顯著水平

Note: Different letters represented significant difference at 0.05 level

2.2　不同灌量下滴灌水稻的耗水量

研究表明，各水分處理的土壤蒸發(fā)量和作物蒸騰量都隨著灌水量的增大而增大。各水分處理的土壤儲存量在苗期和分蘗期都為正值，進入拔節(jié)孕穗期后W3處理土壤儲水量開始出現(xiàn)負(fù)值，這說明水稻進入拔節(jié)孕穗期后灌溉量已經(jīng)不能滿足水稻生長的需求，需要從土壤的吸收水分，抽穗揚花期和灌漿期土壤存儲量都為負(fù)值，說明這兩時期是水稻需水敏感的時期。3個處理的水稻滲漏量的順序為：分蘗期>拔節(jié)孕穗期>灌漿期>苗期>抽穗楊花期>成熟期。W1處理的滲漏是W2處理的1.6倍，是W3處理的3.6倍，說明灌水量越大，滲漏也越大。

不同水分處理下的水稻蒸騰量隨著生育期的延后表現(xiàn)出先增加后降低再增加再降低的趨勢，水稻蒸騰量較大的時期出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期和灌漿期；不同水分處理下的水稻土壤的蒸發(fā)量隨著生育期的延后表現(xiàn)出先增后降低的趨勢，整個生育期W1處理的蒸發(fā)量都大于W2、W3處理的，W2處理的蒸發(fā)量大于W3處理；W1處理的蒸騰量比W2增加了71.2%，W2比W3增加了57.4%；W1的土壤蒸發(fā)量比W2增加了44.7%；W2比W3增加了12.9%；說明灌水量增加，蒸騰的增加幅度小于土壤蒸發(fā)的增加幅度。

隨著灌溉量增加，水稻蒸騰量所占比例逐步增加，而蒸發(fā)所占的比例逐步下降。在W1、W2、W3三個水分處理下，蒸騰量占耗水量的比例為57.7 %、51.3%和42.7 %，而相應(yīng)的蒸發(fā)所占比例為42.6%、46.6 %和54.1 %。表明隨著水分脅迫加重，土壤蒸發(fā)量雖然隨著灌溉量的減少而有所降低，但是蒸騰降低的幅度更大。各處理中，滲漏占耗水量的比例均小于1%(0.9%、0.9%和0.5%)，滴灌條件下土壤水分的深層滲漏幾乎可以忽略。

三種水分處理下，水稻在苗期和分蘗期均為灌水量>水稻耗水量，即水稻在生育前期比較耐旱，70%的灌溉量即可滿足生長發(fā)育的需求。W3從拔節(jié)孕穗期，W1、W2從抽穗揚花期耗水量>灌溉量，且W1在成熟期也表現(xiàn)為耗水量>灌溉量。W2比W3灌水量增加幅度為29.5%，水稻耗水量的增加幅度為31.1%，耗水量增加幅度與灌溉量基本相當(dāng)。W1比W2灌水量增加幅度52.8%，水稻耗水量的增加幅度為58.2%。雖然W1的灌溉量最大，但是各水分條件下，耗水量/灌溉量W1、W2、W3分別為103.6%、100.0%和98.8%，說明灌水量顯著影響作物耗水量，且耗水量隨灌水量增加而變大。表4

表4灌量下水稻耗水組分
Table4Water consumption component of rice in different irrigation(mm)

生育期Growthperiod處理Treatment土壤蒸發(fā)Evaporation土壤存儲Soilstorage土壤滲漏Soilseepage水稻蒸騰Transpiration水稻耗水Consumption苗期SeedlingW152 832 00 910 177 9aW250 434 70 610 177 8aW354 033 10 18 777 2a分蘗期TilleringW150 813 85 8211 1267 7aW251 710 04 1136 1192 3bW351 722 72 484 7138 8c拔節(jié)孕穗期JointingbootingW1114 46 03 0225 1342 5aW294 98 91 4112 1208 5bW374 5-11 60 265 4140 1c抽穗楊花期HeadingW1127 4-15 70 545 1173 0aW263 8-6 70 638 295 9bW339 5-3 60 628 368 3c灌漿期FillingW1117 6-35 82 1182 2301 9aW283 6-27 30 897 0181 5bW378 3-1 40 150 6128 9c成熟期MaturationW1112 2-9 30 075 0187 1aW253 014 50 043 696 6bW354 16 80 043 597 7b合計TotalW1575 2-9 012 3748 51350 1aW2397 434 27 5437 2853 5bW3352 046 03 4277 7651 0c

注:不同字母表示處理間差異達到 0.05 顯著水平

Note: Different letters represented significant difference at 0.05 level

2.3　不同灌量下滴灌水稻耗水強度

研究表明，整個生育期內(nèi)3個水分處理的平均日耗水量分別為W1(11.0 mm/d)、W2(7.0 mm/d)和W3(5.3 mm/d)。3個水分處理下的水稻平均日耗水量差異顯著。膜下滴灌水稻日均耗水量和耗水模比系數(shù)最大的時期在拔節(jié)孕穗期，耗水量分別為W1(18.0 mm/d)、W2(11.0 mm/d)、W3(7.4 mm/d)，階段耗水模數(shù)分別為25.4%、24.4%和21.5%；日均耗水量隨著生育期的延后表現(xiàn)出先增后降的趨勢；灌漿期是滴灌水稻的另外一個需水高峰。各處理雖然灌溉量不同，但灌漿期的模比系數(shù)均達到20%以上。表5

2.4　不同灌量對滴灌水稻的產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率的影響

2.4.1滴灌水稻的階段水分利用效率

研究表明，干物質(zhì)的階段水分利用效率隨著生育期的延后，表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，3個處理的干物質(zhì)階段水分利用效率的順序為：抽穗揚花期>灌漿期>拔節(jié)孕穗期>成熟期>分蘗期>苗期。就不同水分處理間比較，除苗期和分蘗期表現(xiàn)為W1>W2外，其他生育期都是W2>W1。顯然W2雖然灌溉量低于W1，但是其水分利用效率較高。W3在所有生育期水分利用效率均最低，顯示水稻遭受較為嚴(yán)重的干旱脅迫。表6

表5水稻各階段耗水特性
Table5Water consumption of rice at different growth stages

生育期Growthperiod處理Treatment天數(shù)(d)模比系數(shù)(%)耗水強度(mm/d)苗期SeedlingstageW1286 73 3aW2289 12 8bW32811 82 8b分蘗期TilleringstageW12119 612 8aW22122 69 2bW32121 36 6c拔節(jié)孕穗期JointingbootingstageW11925 118 0aW21924 511 0aW31921 57 4b抽穗揚花期HeadingstageW11112 715 7aW21111 38 7bW31110 56 2c灌漿期FillingstageW12122 114 4aW22121 38 64bW32119 86 14c成熟期MaturationstageW12213 78 5aW22211 34 4bW32215 04 4b合計TotalW1122100 011 2aW2122100 07 0bW3122100 005 3c

注:不同字母表示處理間差異達到 0.05 顯著水平

Note: Different letters represented significant difference at 0.05 level

2.4.2滴灌水稻的水分生產(chǎn)效率

研究表明，W1處理的灌水量和產(chǎn)量都最大，但水分生產(chǎn)效率和灌溉水生產(chǎn)效率卻不是最大；W2處理的水分生產(chǎn)效率和灌溉水分生產(chǎn)效率最大，分別為0.81和0.81 kg/m3；W1和W3處理的水分生產(chǎn)效率和灌溉水生產(chǎn)效率沒差異；W2處理的水分生產(chǎn)效率和灌溉水分生產(chǎn)效率為0.81和0.81 kg/m3，比W1的0.65和0.68 kg/m3分別提高了24.6%和19.12%，比W3的0.63和0.62 kg/m3分別提高了28.6%和30.7%。W1處理的灌水量比W2增加了52.8%，即4 503.4 m3/hm2，而產(chǎn)量卻只增加了28%，即1 931.5 kg/hm2；W2處理的灌水量比W3增加了29.5%，即1 941.2 m3/hm2，產(chǎn)量增加了68.1%，即2 793.6 kg/hm2。說明隨著灌水量的增加，產(chǎn)量的增加幅度小于灌水量的增加幅度。不同水分處理下水稻的灌溉水分生產(chǎn)效率及水分生產(chǎn)效率：W2>W1>W3。表6

表6不同水分處理水稻水分生產(chǎn)效率
Table6Different water treatment of rice water production efficiency

處理灌溉水生產(chǎn)效率(kg/m3)水分生產(chǎn)效率(kg/m3)W10 68b0 65bW20 81a0 81aW30 62b0 63b

注:不同字母表示處理間差異達到 0.05 顯著水平

Note: Different letters represented significant difference at 0.05 level

3　討 論

3.1　不同灌溉量下的水稻耗水量與水稻的生長

灌水量大，水稻產(chǎn)量也較高。但是從水分生產(chǎn)效率比較，W2是水分生產(chǎn)效率最高的一個處理。因此，從高效用水的角度，滴灌水稻適宜的灌溉量應(yīng)該介于田間持水量的80%～90%。

在90%、80%、70%的灌溉下限下，滴灌水稻全生育期耗水量分別為1 350.1、853.5、650.1 mm。其中，對于W3處理，苗期、分蘗期、成熟期這3個時期灌溉量大于水稻耗水量，土壤水分處于消耗狀態(tài)，水稻受到嚴(yán)重干旱脅迫。對于W2處理，苗期、分蘗期、拔節(jié)孕穗期和成熟期這4個生育期灌溉量大于水稻耗水量，而抽穗揚花期和灌漿期灌溉量小于水稻耗水量。而對于W1處理，全生育期水稻均為灌溉量>水稻耗水量。因此，滴灌水稻適宜的灌溉量應(yīng)該介于田間持水量的80%～90%。王懷博[19]的研究表明，適宜寧夏引黃灌區(qū)膜下滴灌旱作水稻種植的土壤水分下限的90%，結(jié)果不同可能是由于地域問題引起的。

隨著灌水量的增加，滴灌水稻的蒸騰量和土壤蒸發(fā)量均顯著增加。但蒸騰量的增加幅度較小，而蒸發(fā)量的增加幅度較大。相關(guān)分析表明，不同灌溉量下蒸騰量與實收產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)為0.82，而蒸發(fā)量與水稻產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)為0.78，蒸騰量與產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)顯著大于蒸發(fā)量與產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)，也說明抑制土壤的無效蒸發(fā)而保證水稻騰發(fā)量是滴灌水稻優(yōu)化灌溉的關(guān)鍵。圖2

圖2不同灌量下滴灌水稻蒸騰、蒸發(fā)量與產(chǎn)量的相關(guān)性
Fig.2Correlation analysis of transpiration, evaporation and yield of drip irrigation rice under different irrigation dosage

隨著灌水量的增加，滴灌水稻的滲漏量顯著增加。但灌水量的增加幅度明顯的低于滲漏量的增加幅度 (W1灌水量是W2的1.5倍，是W3的2.0倍，但W1滲漏量是W2的1.6倍，是W3的3.6倍)，顯示過多的水分投入會導(dǎo)致滲漏的增加，降低水分生產(chǎn)力?？傮w而言，滲漏損失在滴灌條件下發(fā)生的數(shù)量和比例均很小。何海兵等[17]的研究表明滴灌水稻的深層滲漏很少，膜下滴灌水稻耗水主要途徑不包括滲漏。

3.2　北疆滴灌水稻的最優(yōu)灌溉方案

水稻作為一種沼生植物，在滴灌條件下，90%田間持水量下限的灌溉量獲得了最高產(chǎn)量，80%的田間持水量灌溉下限的灌溉量下的產(chǎn)量收獲了90%田間持水量灌溉下限的78.1%，而70%田間持水量灌溉下限的灌溉量下的產(chǎn)量只收獲了90%田間持水量灌溉下限的46.5%。但是，從水分生產(chǎn)率比較，W2是三個處理中最高的。而從不同生育期看，三個灌溉處理對各生育期的水分滿足程度是不同的。

雖然苗期3個水分處理下水稻的耗水量：W1>W2>W3，滲漏：W1>W2>W3，但是水稻干物質(zhì)的日均增長量和水分生產(chǎn)效率也是：W1>W2>W3，灌溉量與生產(chǎn)效率是同步的，因此，水稻苗期的最佳灌水量應(yīng)該采用W1苗期的灌溉量，即82.7 mm；分蘗期：3個水分處理下水稻的耗水量：W1>W2>W3，滲漏：W1>W2>W3，水稻干物質(zhì)的日均增長量和水分利用效率也是：W1>W2>W3，但是W1處理水稻的耗水量比W2增長了39.2%，滲漏比W2增長了41.5%，而干物質(zhì)增長了41.8%，日均干物質(zhì)增長量增加了58.5%。季飛等[18]認(rèn)為分孽期適當(dāng)調(diào)控水分對水稻產(chǎn)量影響小，分孽期只要使土壤水分下限不低于飽和含水量的70%，植株正常生長和產(chǎn)量都不會受很大影響，而且還能促進生理轉(zhuǎn)化，抑制無效分孽，防止倒伏，抑制病蟲害，在千粒重和平均穗長等產(chǎn)量指標(biāo)上還優(yōu)于對照處理。綜合考慮，水稻分蘗期的最佳灌量應(yīng)該采用W2分蘗期的灌溉量，即198.5 mm；拔節(jié)孕穗期3個水分處理下水稻的耗水量：W1>W2>W3，滲漏：W1>W2>W3，W1處理水稻的耗水量比W2處理增加了64.3%，干物質(zhì)增長了44.7%，日均增長量增加了40.2%，這說明W1處理有大量的水分并沒有形成產(chǎn)量，而是被浪費掉了，水分利用效率也比W2低，所以水稻拔節(jié)孕穗期的最佳灌量應(yīng)該采用W2處理的灌溉量，即213.3 mm；抽穗揚花期和灌漿期水稻的干物質(zhì)日均增長都達到次高和最高值，說明此時期是水稻需水的敏感時期，雖然W1處理的耗水量在這兩時期都比W2的高，滲漏：W1>W2>W3，干物質(zhì)和干物質(zhì)日均增長量都是最高，所以此兩時期應(yīng)該采用W1處理的灌量，即155.6和265.2 mm；成熟期：水稻進入成熟期以后耗水量減少，W1處理水稻的耗水量比W2、W3增長了93.7%和91.5%，但干物質(zhì)W1比W2增長了44.3%，W2比W3增長了29.57%，且干物質(zhì)日均增長量仍然是W1>W2>W3，但水分利用效率卻是W2處理的最大，所以，成熟期的最佳灌量應(yīng)采取W2處理的灌量，即111.1 mm。水稻滴灌全生育期優(yōu)化灌水量為1 026.4 mm。王懷博[19]在膜下滴灌旱作水稻需水規(guī)律研究中認(rèn)為適宜膜下滴灌旱作水稻種植的土壤含水量應(yīng)保持在田間持水量的90%以上。從需水規(guī)律分析可知，在需水量大的時期(拔節(jié)期、分蘗期和孕穗期)可以按照土壤90%田間持水量灌溉下限處理進行滴灌，在需水量較小的時期(乳熟期)可以按照70%田間持水量灌溉下限進行滴灌，苗期和灌漿期按照80%田間持水量灌溉下限處理進行滴灌。這樣既能滿足膜下滴灌旱作水稻對水分的需求，又能達到節(jié)水的目的。

4　結(jié) 論

在西北干旱地區(qū)，滴灌水稻在90%，80%和70%田間持水量灌溉下限進行灌溉，其灌溉量分別為1 303.5、853.1和659.0 mm。三種灌溉方法下滴灌水稻耗水量最大的時期在拔節(jié)孕穗期，日均耗水量和耗水模比系數(shù)最大的時期也在拔節(jié)孕穗期。高灌溉量下水稻產(chǎn)量較高，但90%田持灌溉下限和80%灌溉下限處理間沒有顯著性差異，水分利用效率為處理80%>90%>70%；通過對各生育期水稻蒸散量、灌溉量以及滲漏量的比較分析并結(jié)合產(chǎn)量，得出較適合于北疆滴灌水稻生長的灌溉方案為苗期82.7 mm、分蘗期198.5 mm、拔節(jié)期213.3 mm、抽穗楊花期155.6 mm、灌漿期265.2 mm和成熟期111.1 mm，全生育期優(yōu)化灌水量為1 026.4 mm。

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