申祺　鐘順成　朱紫檀　張曉寧　黃裕普　孫馳

摘? 要：盤錦市水資源形勢嚴(yán)峻，在水稻生產(chǎn)中發(fā)展節(jié)水灌溉是應(yīng)對水資源短缺的有效措施?？偨Y(jié)了盤錦灌區(qū)應(yīng)用的水稻節(jié)水灌溉模式，綜述了節(jié)水灌溉對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量的影響及對稻田生態(tài)環(huán)境的影響，并對節(jié)水灌溉技術(shù)的研究趨勢進(jìn)行了展望，以期為水稻生產(chǎn)提質(zhì)增效、水稻綠色栽培提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：盤錦灌區(qū);節(jié)水灌溉;水稻;稻田生態(tài)環(huán)境

Effects of Water-saving Irrigation on Ecological Environment of Rice and Paddy Fields in Panjin Irrigation District

SHEN Qi ， ZHONG Shun-cheng ， ZHU Zi-tan ， ZHANG Xiao-ning ， HUANG Yu-pu ， SUN Chi

（Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization， Panjin Liaoning 124010， China）

Abstract： The situation of water resources in Panjin City is severe. Developing water-saving irrigation in rice production is an effective measure to deal with the shortage of water resources. This paper summarizes the application of water-saving irrigation models for rice in Panjin Irrigation District， summarizes the effects of water-saving irrigation on rice growth， yield and ecological environment， and prospects the research trend of water-saving irrigation technology， in order to provide theoretical and practical basis for improving the quality and efficiency of rice production and the green cultivation of rice.

Key words： Panjin Irrigation District; Water-saving irrigation; Rice; Ecological environment of rice field

水稻是我國重要的糧食作物之一，其生產(chǎn)耗水量大且水分利用效率低，會(huì)造成水資源浪費(fèi)。盤錦市是遼寧省主要的鹽堿地水稻產(chǎn)區(qū)，具備發(fā)展優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)的生態(tài)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，然而該區(qū)域年蒸發(fā)量大于降水量，且農(nóng)業(yè)灌溉每公頃用水量遠(yuǎn)低于遼寧省平均水量，水資源不足[2]。發(fā)展節(jié)水灌溉是應(yīng)對水資源短缺的有效措施，節(jié)水灌溉技術(shù)通過改變原有的水循環(huán)規(guī)律，可對水稻生長發(fā)育和稻田生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。針對盤錦灌區(qū)區(qū)域缺水的狀況，開展節(jié)水灌溉對水稻及稻田生態(tài)環(huán)境影響的研究，對緩解水資源供需矛盾、實(shí)現(xiàn)水稻提質(zhì)增效和綠色栽培[1]、保障糧食安全具有重要意義。

1? 水稻節(jié)水灌溉技術(shù)模式

水稻是盤錦灌區(qū)的主要農(nóng)作物，種植主要分布在盤山灌區(qū)和大洼灌區(qū)，對應(yīng)采用的節(jié)水灌溉技術(shù)主要為控制灌溉[3]和間歇灌溉。

1.1? 控制灌溉

控制灌溉以水稻各生育階段水分敏感程度為依據(jù)調(diào)節(jié)灌溉供水量[4]，水資源消耗量低，且消耗結(jié)構(gòu)更加合理[5]，其技術(shù)要點(diǎn)為：返青期田間保持1～2 cm淺水層，其他生育階段將土壤含水率控制在土壤飽和含水率的60%～80%，上限為飽和含水率[4]。

1.2? 間歇灌溉

間歇灌溉是按一定時(shí)間間隔向溝或畦供水，利用波涌流在溝畦里推進(jìn)以濕潤土壤的灌水方式[6]。針對盤錦灌區(qū)鹽堿地的特點(diǎn)，實(shí)施淺濕結(jié)合、適時(shí)烤田的灌溉技術(shù)，具體技術(shù)要點(diǎn)如下：

返青期田間保持5～6 cm水層。分蘗期實(shí)行淺濕間歇灌溉，即一次灌水3～5 cm，直到表層土壤含水量為飽和含水量的70%～80%時(shí)再進(jìn)行下一次灌水;灌區(qū)最長間歇時(shí)間為4～6 d。分蘗末期根據(jù)水稻的分蘗進(jìn)程適時(shí)排水烤田，排水烤田可對控制無效分蘗、促進(jìn)生理轉(zhuǎn)化、改善根際土壤條件、防治黑根和預(yù)防生育后期根系早衰起到重要作用。抽穗開花期田間水層可控制在5～6 cm，但針對土質(zhì)偏黏、潛水位偏高的情況應(yīng)安排1～2次曬田。灌漿成熟期實(shí)行間歇灌溉模式，同時(shí)注重改善土壤通透性，最終實(shí)現(xiàn)活稈成熟。

此外，為使淺濕灌溉技術(shù)具有良好的針對性和適應(yīng)性，遼寧省鹽堿地利用研究所又提出強(qiáng)度間歇灌溉和輕度間歇灌溉兩種模式，分別應(yīng)用于灌排條件好、土壤肥力高的區(qū)域和灌排條件較差、土壤肥力一般的區(qū)域[7]。

2? 節(jié)水灌溉對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

2.1? 控制灌溉對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

控制灌溉會(huì)對水稻不同生育階段的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。蔣天琦[8]研究發(fā)現(xiàn)，控制灌溉條件下粳稻在分蘗期、拔節(jié)期、開花期、乳熟期和完熟期的根體積比淹水灌溉高。王秋菊等[9]研究發(fā)現(xiàn)，控制灌溉提高了水稻分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期和成熟期的根系干重。陳偉[10]以遼寧中部地區(qū)為例，對水稻的分蘗、拔節(jié)孕穗、抽穗開花和乳熟四個(gè)生育階段進(jìn)行控制灌溉，發(fā)現(xiàn)控制灌溉提高了水稻分蘗期、拔節(jié)期的株高和抽穗期、乳熟期的分蘗數(shù)。李蔚然等[11]于2019年在實(shí)驗(yàn)基地農(nóng)田進(jìn)行節(jié)水灌溉初步試驗(yàn)，控制灌溉和淹水灌溉方式下水稻生育期各項(xiàng)指標(biāo)對比表明，控制灌溉可增加水稻根系長度和穗長、提高有效穗數(shù)。

許多研究表明，控制灌溉使水稻增產(chǎn)。陳偉[10]研究發(fā)現(xiàn)，抽穗期和乳熟期連續(xù)控制灌溉提高了水稻產(chǎn)量。李蔚然等[11]和李丹等[12]的研究表明，全生育期采用控制灌溉技術(shù)能夠提高水稻產(chǎn)量。增產(chǎn)的主要原因是：控制灌溉一方面充分發(fā)揮了水稻生長的補(bǔ)償效應(yīng)，促進(jìn)了根系發(fā)育;另一方面使水稻有效分蘗加快形成，有效穗數(shù)提高，水稻大穗形成及籽粒充實(shí)得到保證，結(jié)實(shí)率和粒重增加[4]。

2.2? 間歇灌溉對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

間歇灌溉也會(huì)對水稻不同生育階段的生長發(fā)育和產(chǎn)量產(chǎn)生影響。劉宇鋒[13]的研究表明，間歇灌溉處理提高了水稻全生育期的根系活力、單株根干重、單株根體積，降低了拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期的水稻單株根數(shù)。張紹文[14]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，間歇灌溉生育后期根干重及地上部干重大于淹水灌溉處理，間歇灌溉全生育期根冠比、根直徑和表面積高于淹水灌溉處理。周崢嶸等[15]發(fā)現(xiàn)，間歇灌溉處理下的水稻孕穗期單株根干重、根體積和根冠比低于淹水灌溉處理，總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量也低于淹水灌溉處理。因此，有關(guān)間歇灌溉對水稻根系、產(chǎn)量的研究，結(jié)果未必一致。

3? 節(jié)水灌溉對稻田生態(tài)環(huán)境的影響

3.1? 減輕水體污染

由于稻田過量施用肥料，氮、磷等元素隨稻田滲漏水和地表排水流失，會(huì)導(dǎo)致水體污染[6，16]。節(jié)水灌溉不僅能減少隨稻田滲漏水和地表排水流失的氮、磷濃度（減少幅度為20%～40%）[16]，且能有效減少多環(huán)芳烴在地下水中的浸出量[17]，還能提高植株、稻谷、秸稈的氮利用率[18]，從而減輕水體污染。

3.2? 改善土壤理化性質(zhì)

土壤性狀主要包括物理性狀（顏色、質(zhì)地、團(tuán)聚體組成、含水量、容重、總孔隙度等）和化學(xué)性狀（酸堿度、有機(jī)質(zhì)含量、電導(dǎo)率、鹽分總量、有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成、全量礦質(zhì)元素含量等）。節(jié)水灌溉能夠?qū)ν寥赖睦砘再|(zhì)產(chǎn)生影響，濕處理后土壤毛細(xì)管變濕，引起土壤團(tuán)聚體膨脹裂解，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，增加土壤養(yǎng)分磷和鉀的含量;控制灌溉能抑制土壤水分蒸發(fā)，保持土壤的含水率，具有保墑的作用[6]。

3.3? 改善田間小氣候

節(jié)水灌溉技術(shù)對土壤溫室氣體排放產(chǎn)生影響，導(dǎo)致稻田的氣溫和濕度均發(fā)生變化。節(jié)水灌溉條件下，土壤經(jīng)常與空氣接觸，使得土壤通透性增強(qiáng)，土壤含氧量增加，土壤好氣微生物活躍，有機(jī)質(zhì)分解增多，礦化速度提高，土壤的氧化還原電位提高，厭氧菌生長受到抑制，甲烷菌的產(chǎn)生和生存環(huán)境受到破壞，使稻田的溫室效應(yīng)降低[19]，改善田間小氣候[6]。

3.4? 減輕水稻病蟲害

近年來，盤錦灌區(qū)水稻主要病蟲害為稻瘟病、紋枯病、稻飛虱和二化螟。節(jié)水灌溉通過合理安排灌排水次數(shù)，改變稻田高溫高濕的狀況，降低株間空氣濕度，增大水稻成長期間的晝夜溫差，抑制病原菌的繁殖與傳播，從而減少病蟲害的發(fā)生率、減輕病蟲害[6，20]。

4? 節(jié)水灌溉技術(shù)研究趨勢展望

灌溉方式對水稻和稻田生態(tài)環(huán)境的影響較為復(fù)雜，涉及多種因素（作物、土壤和氣象等）。發(fā)展兼顧經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)性的節(jié)水灌溉技術(shù)，應(yīng)考慮區(qū)域水源狀況、水稻品種、種植結(jié)構(gòu)、土地規(guī)模、土壤狀況、生產(chǎn)習(xí)慣、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者等因素[21，22]。接下來可對水稻節(jié)水灌溉技術(shù)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：

一是考慮水資源量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并根據(jù)水稻不同生長時(shí)期的需水量，對水稻各生育階段灌溉水量進(jìn)行優(yōu)化配置，從而提高灌溉用水效率。灌溉過程中大氣降水、地表水和地下水之間具有轉(zhuǎn)化關(guān)系。水稻生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期的需水量分別為107.2 mm、172.8 mm、247.9 mm和77.0 mm，全生長季作物需水量均值為605.1 mm[23]。

二是研究節(jié)水灌溉對水稻根系的形態(tài)和構(gòu)型特性的影響[4]。水稻吸收水分可能取決于根系的形態(tài)和構(gòu)型，因此需要研究根的形態(tài)學(xué)特征。

三是探明節(jié)水灌溉條件下水肥耦合效應(yīng)對水稻根系生長和產(chǎn)量的影響及其機(jī)理[24]。目前關(guān)于水肥耦合對水稻根系影響的研究還比較少，水分和養(yǎng)分又是決定水稻產(chǎn)量的兩個(gè)重要因素，適宜的水肥耦合模式可通過調(diào)控稻田根際氮形態(tài)和溶氧量等環(huán)境因子，促進(jìn)良好根系形態(tài)構(gòu)建，進(jìn)而提高水稻群體質(zhì)量和產(chǎn)量[25]。

四是充分利用計(jì)算機(jī)設(shè)備[26]，并加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，通過建立實(shí)質(zhì)性利益聯(lián)結(jié)機(jī)制，推動(dòng)高校、科研院所等科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)進(jìn)行多目標(biāo)、多學(xué)科深度合作，解決制約節(jié)水農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

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收稿日期：2022-08-31

作者簡介：申祺（1993-），女，研究實(shí)習(xí)員，主要從事農(nóng)田水利方面研究。