不同灌溉方式下水稻产量和节水减排效果分析

来源 :安徽农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BLGKLING
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 2016—2019年对水稻开展不同灌溉方式的比较试验,研究不同灌溉方式下的节水减排效果和水稻产量。结果表明:结合不同灌溉方式下灌水量、排水量、灌水次数、水分利用率以及水稻产量等指标,可知间歇灌溉应用效果更好。间歇灌溉方式下早稻和晚稻的灌水量分别为(201.5±34.8)和(240.9±42.1)mm,水分生产率分别为1.35和1.38 kg/m3,产量分别为(6 189.0±373.5)和(6 409.0±682.5)kg/hm2。间歇灌溉结合70%化学肥料+30%菌肥的配比下,水稻产量更高。该研究结果可为水稻高效生产提供理论依据。
  关键词 间歇灌溉;常规灌溉;薄浅湿晒灌溉;雨养灌溉;节水减排
  中图分类号 S-274  文献标识码 A  文章编号 0517-6611(2021)12-0212-04
  doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.056
  开放科学(资源服务)标识码(OSID):
  Analysis of Rice Yield and Water Saving and Emission Reduction Effects under Different Irrigation Methods
  LIANG Mei ying1, SU Shi hua1, LIU Sheng feng2 et al
  (1.Guilin Irrigation Experiment Center Station, Guilin, Guangxi 541105;2. College of Water Resources and Environmental Engineering, East China University of Technology, Nanchang,Jiangxi 330013)
  Abstract From 2016 to 2019, the comparison experiment on rice under different irrigation methods was conducted, so as to investigate the effects of water saving, emission reduction and rice yield under different irrigation methods.The results showed that the application effect of intermittent irrigation was better in combination with indicators such as irrigation volume, drainage volume, irrigation frequency, water use efficiency, and rice yield under different irrigation methods. The irrigation volume of intermittent irrigation technology for early rice and late rice were (201.5±34.8) and (240.9±42.1)mm respectively, the water productivity was 1.35 and 1.38 kg/m3 respectively, the rice yield was (6 189.0±373.5) and (6 409.0±682.5) kg/hm2  respectively.Under the ratio of intermittent irrigation combined with 70% chemical fertilizer and 30% bacterial fertilizer, rice yield was higher. The study results could provide the theoretical basis for efficient rice production.
  Key words Intermittent irrigation;Conventional irrigation;Thin shallow wet dry irrigation;Rain fed irrigation;Water saving and emission reduction
  水稻是我国主要的粮食作物之一,在我国南方水稻种植面积占全国水稻种植总面积的78.9%[1]。水稻是一种喜水作物,整个生育过程需要消耗大量的水[2]。近年来,随着城市化和工业化进程的加快,农业供水量受到一定程度的削减,但水稻作为一种重要的粮食作物,研究水稻的节水减排灌溉显得尤为重要。
  目前,国内外学者对水稻灌溉技术的关注持续不减。从20世纪六七十年代开始,我国水稻的灌溉方式逐步由深水灌溉向浅水灌溉过渡,出现了“薄、浅、湿、晒”、蓄雨型灌溉、间歇淹水灌溉、“半旱栽培”灌溉等模式[3-6]。笔者研究了常规灌溉、薄浅湿晒、间歇灌溉和雨养灌溉4种不同灌溉方式对水稻产量及节水减排效果的影响。
  1 材料与方法
  1.1 研究区概况
  试验于2016—2019年在桂林市农田灌溉试验中心站内试验场地进行,其中2016—2018年对4种不同灌溉方式的节水减排进行同步试验,2019年对间歇灌溉進行不同肥料配比试验(早稻一般在4月22日至7月20日,晚稻一般在7月25日至10月28日)。该试验场地(110°10′E,25°16′N)位于漓江流域内,属于亚热带季风气候,全年无霜期309 d,年均降水量1 926 mm,年平均气温19.0 ℃。试验场地内划分12个试验区,每个区长15 m,宽5 m,面积75 m2,单向排列,田块两端均为水泥板明渠和明沟,灌排前后分开,测量田间水层深度并进行对比,试验过程中各试验区农艺措施完全一致,单收单核产量。   1.2 试验方案
  1.2.1 不同灌溉方式对比。
  首先从节水减排及产量方面分析常规灌溉、薄浅湿晒、间歇灌溉和雨养灌溉的优越性。这4种灌溉方式的生育期划分及水层设计见表1。
  1.2.2 间歇灌溉试验方案。在水稻试验不同灌溉方式筛选后,以间歇灌溉方式为例,进一步研究其施肥类型和方法对水稻生长及产量的影响,试验面积为75 m2,其中分基肥(375.0 kg/hm2)、分蘖肥(300.0 kg/hm2)和攻穗肥(375.0 kg/hm2)分3次施放,占比为5∶4∶5,水层设计与表1中的间歇灌溉相一致。间歇灌溉的施肥配比见表2。
  1.3 测定方法
  1.3.1 气象数据。气象数据由桂林市农田灌溉试验中心站内小型气象监测站提供,包括气温、降水量、风速等指标。
  1.3.2 试验田灌水量和排水量。每天08:00对各试验田水层深度进行观测,并根据各灌溉方式的要求进行及时调控。
  1.3.3 排水水质。试验期间,每隔5~7 d测定一次农田排水总氮、总磷指标(施肥期加密)。
  1.3.4 土壤含氮量。土样取样时间:基肥施放前1 d第1次取样以及基肥施放后第2天为第2次取样,此后每间隔5 d取一次样直至施放分蘖肥前停止;同样,在分蘖肥施放的前一天取样,在分蘖肥施放后第2天取样,此后每10 d取一次样至攻穗肥施放前停止;在攻穗肥施放前一天取一次样,在攻穗肥施放后第2天取一次样,此后每隔10 d取满3次停止取样。取样采用蛇形布点法,每个试验单元布设4个点,随机布点。取样深度为15 cm,土片厚度为1 cm,每片土样约100 g,其测定方法参照《土壤质量全氮的测定凯氏法》(HJ 717—2014)。
  1.3.5 水稻含氮量。其取样时间与取土样时间一致,取样水稻主干茎部分约2 cm2和水稻叶片部分约2 cm2。使用水稻氮素快速测定仪测定水稻植株的含氮量。
  2 结果与分析
  2.1 不同灌溉方式试验
  2.1.1 节水减排分析。2016—2018年研究区早稻和晚稻的降水量分别为(833.7±338.2)和(389.4±269.8)mm,统计试验期间不同灌溉方式下节水减排效果。由表3可知,4种灌溉方式下灌水量和排水量均受到降水的影响,早稻的降水量较大,总体上早稻排水量比晚稻大。在不同灌溉方式下,雨养灌溉所需的灌水量最少,其次为间歇灌溉;在总氮和总磷排放负荷量方面,早稻间歇灌溉下总氮、总磷排放负荷均最小,分别为(0.75±0.39)和(0.72±0.33) kg/hm2;晚稻间歇灌溉下总氮排放负荷最小,雨养灌溉下总磷排放负荷最小。在灌水次数方面,雨养灌溉最少,其次为间歇灌溉。
  以早稻为例,相比于常规灌溉,薄浅湿晒、间歇灌溉和雨养灌溉的灌水量分别减少21.7%、36.9%和71.9%,灌水次数分别减少19.8%、36.6%和82.2%,排水量分别减少1.0%、4.2%和18.3%,总氮排放负荷分别减少21.6%、35.3%和17.2%,总磷排放负荷分别减少25.4%、42.9%和27.0%。由此可见,间歇灌溉在节水减排方面更具优越性。
  2.1.2 节水高产分析。在保证水稻产量的情况下,最大限度减少水资源使用量很有必要。2016—2018年4种不同灌溉方式下耗水量和产量见表4。
  由表4可知,在相同灌溉方式下晚稻的产量优于早稻。对于同一种水稻类型,间歇灌溉下水稻产量最高,薄浅湿晒次之,雨养灌溉下水稻产量最低。这是因为雨养灌溉主要依靠降水来补充田间水分,这样可能会在水稻重要的需水时期出现缺水情况,如抽穗开花期缺水不仅会减弱光合作用,而且会降低植株体内碳水化合物含量,影响籽粒形成。间歇灌溉和薄浅湿晒应考虑到水稻各生育期需水情况以及人为控制灌溉量,这更有利于水稻生长。
  对耗水量而言,早稻和晚稻在4种不同灌溉方式下的变化趋势呈现一致性,常规灌溉下耗水量最大,薄浅湿晒次之,雨养灌溉下耗水量最小。雨养灌溉的耗水量最少,但其产量最低。常规灌溉耗水量最大,但其水稻产量低于薄浅湿晒和间歇灌溉。
  水稻产量与水分生产率、降水利用率有一定的关系。4种灌溉方式的降水利用率和水分利用率如图1所示。从图1可以看出,在各水稻类型中间歇灌溉下的水稻水分生产率最高,早稻和晚稻分别为1.35和1.38 kg/m3。雨养灌溉下的灌溉水分生产率在各水稻类型中均最高,早稻和晚稻分别为6.26和3.09 kg/m3,这也许是因为该灌溉方式下稻田水分有时过于干旱,因此灌溉水分生产率较高。其次为间歇灌溉下的灌溉水分生产率,早稻和晚稻分别为3.07和2.66 kg/m3。降水利用率在不同水稻类型下呈现的变化趋势一致,雨养灌溉下降水利用率最高,间歇灌溉次之,而常规灌溉下降水利用率最低。我国南方属于亚热带季风气候,有雨热同期的特点,在主汛期是水稻主要生育期,提高降水利用率、减少稻田排水有利于减少稻田的氮磷排放、降低农业面源污染的程度,也可起到防洪减排的作用[2,7]。
  2.2 间歇灌溉不同施肥方式效果比较
  对4种灌溉方式下节水减排效果及水稻产量进行对比,不同水稻类型中间歇灌溉模式下水稻产量最高,薄浅湿晒次之,雨养灌溉模式下水稻产量最低;从灌水量、灌水次数、排水量及耗水量来看,常规灌溉模式下最高,薄浅湿晒次之,雨养灌溉最低。间歇灌溉下水稻产量远高于雨养灌溉,因此选择间歇灌溉进行不同施肥方式效果的對比试验。经过12次取样检测,不同肥料下土壤含氮量和水稻含氮量见图2。
  土壤中含氮量通常是衡量土壤氮素基础肥力的一个重要指标。由图2(a)可知,F3配比下,土壤含氮量总体最高,其次为F2。各肥料配比下,在第6次取样(分蘖中前期)时土壤含氮量达到最高,F3、F2、F1、F5和F4分别为3.05、3.03、2.91、2.79和2.59 g/kg,此后土壤含氮量逐渐降低并趋于稳定,说明水稻在不断吸收土壤中的氮素。   水稻植株含氮量对水稻生长具有重要作用,特别是在分蘖期,其含氮量对植株分蘖十分关键[8]。同时,水稻植株中含氮量的测定对于氮肥的精确施用及提高氮肥利用效率具有重要意义[9-11]。由图2(b)可知,水稻植株含氮量呈递减趋势,在F3配比下水稻含氮量相对于其他肥料配比较高,在第12次取样(黄熟期)时不同肥料下的水稻含氮量均达到最低。
  各肥料配比下水稻产量如图3所示。在肥料配比F3下水稻产量最高,达到14 758.85 kg/hm2;其次为F2,水稻产量为13 165.11 kg/hm2;在F4肥料配比下水稻产量最低,为9 642.81 kg/hm2。
  3 讨论与结论
  3.1 讨论
  该研究结果表明间歇灌溉能够保证水稻产量,起到节水减排作用,减少排水量、灌水量和灌水次数,提高水分生产率和降水利用效率[12-13]。吴汉等[14]对间歇灌溉进行了研究,结果发现与常规灌溉相比排水量减少了7.50%~43.94%,灌水量减少了31.00%~43.94%,灌水次数也有所减少,水分生产率提高了43.02%~98.74%。赵宏亮等[15]研究表明间歇灌溉有利于提高水稻产量以及水分利用效率,同时间歇灌溉也有利于土壤对氮素的保持,防止肥力流失,进而提高产量以及防止农业面源污染[16]。该研究结果与前人研究基本一致。
  该试验还研究了不同灌溉方式下的总氮、总磷排放负荷。早稻间歇灌溉下总氮、总磷排放负荷最小,分别为(0.75±0.39)和(0.72±0.33)kg/hm2。晚稻間歇灌溉下总氮排放量负荷最小。雨养灌溉下总磷排放量负荷最小,其次为间歇灌溉。这主要是因为间歇灌溉提高了降水利用率,增加了降水的停留时间,减少了稻田排水量,实现了减少排水水体中氮磷排放量的目标[13]。
  3.2 结论
  (1)与常规灌溉相比,早晚稻采用薄浅湿晒、间歇灌溉和雨养灌溉均能有效减少灌水量、排水量和灌水次数。以早稻为例,与常规灌溉相比,间歇灌溉、薄浅湿晒和雨养灌溉灌水
  量分别减少21.7%、36.9%和71.9%,灌水次数分别减少19.8%、36.6%、82.2%,排水量分别减少1.0%、4.2%和18.3%,总氮排放负荷分别减少21.6%、35.3%和17.2%,总磷排放负荷分别减少25.4%、42.9%和27.0%,加上考虑到间歇灌溉下水稻产量最高、雨养灌溉最低,因此间歇灌溉在不同水稻类型下节水减排效果较好,且产量较高,具有良好的应用价值。
  (2)在间歇灌溉施肥配比中,F3施肥配比下水稻产量最高,较F5施肥配比下的水稻产量提高了28.6%。
  参考文献
  [1] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2018.
  [2] 陈凯文,俞双恩,李倩倩,等.不同水文年型下水稻节水灌溉技术方案模拟与评价[J].农业机械学报,2019,50(12):268-277.
  [3] 徐芬芬,曾晓春,石庆华,等.不同灌溉方式对水稻生长与产量的影响[J].江西农业大学学报,2005,27(5):653-658.
  [4] 覃万国.“薄、浅、湿、晒”灌溉技术对杂交水稻的增产效果[J].中国农村水利水电,1996(11):17-18.
  [5] 靳德明,王维金,陈国兴.栽培稻节水种植技术研究利用展望[J].湖北农业科学,2001,40(5):5-7.
  [6] 余青.不同节水灌溉方式对水稻生长的影响[J].安徽农业科学,2012,40(36):17904-17906,17970.
  [7] 王传娟,王少丽,陈皓锐,等.稻田水量调控模拟计算及分析[J].中国农村水利水电,2016(8):137-143.
  [8] 凌启鸿,张洪程,丁艳锋.水稻精确定量栽培理论与技术[M].北京:中国农业出版社,2007.
  [9] 黄洁,朱德峰,陈惠哲,等.水稻叶片含氮量无损快速测定方法[J].中国稻米,2017,23(2):18-20.
  [10] 聂鹏程,袁石林,章伟聪,等.基于光谱技术的水稻叶片氮素测定仪的开发[J].农业工程学报,2010,26(7):152-156.
  [11] TANAKA A,TORIYAMA K,KOBAYASHI K.Nitrogen supply via internal nutrient cycling of residues and weeds in lowland rice farming[J].Field crops research,2012,137:251-260.
  [12] 朱士江,孙爱华,张忠学,等.不同节水灌溉模式对水稻分蘖、株高及产量的影响[J].节水灌溉,2013(12):16-19.
  [13] 邓海龙,谢亨旺,刘方平,等.江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探[J].灌溉排水学报,2020,39(4):116-123.
  [14] 吴汉,柯健,何海兵,等.不同间歇时间灌溉对水稻产量及水分利用效率的影响[J].灌溉排水学报,2020,39(1):37-44.
  [15] 赵宏亮,王麒,孙羽,等.秸秆还田下灌溉方式对水稻产量及水分利用率的影响[J].核农学报,2018,32(5):959-969.
  [16] 余双,崔远来,王力,等.水稻间歇灌溉对土壤肥力的影响[J].武汉大学学报(工学版),2016,49(1):46-53.
其他文献
目的 研究急性酒精中毒(ABS)患者血小板减少的临床特征及检测意义.方法 回顾性选择本院收治的80例ABS患者为中毒组,另选择同期于本院行健康体检的80例健康者为正常组.分别检
妇产科承担着帮助产妇分娩、监测产妇妊娠、治疗女性生殖疾病等重任,是一个不可缺少的重要科室,科室工作情况直接影响着妇女生殖健康和身体健康.随着医疗水平的逐步提升,外科
期刊
胎膜早破听上去似乎是个离我们很遥远的词汇,但在准妈妈们孕育新生命的过程中,尤其是在孕晚期、临产前这个阶段,最容易出现胎膜早破的现象.胎膜早破是指胎膜破裂发生在临产之
期刊
摘要 近年来,随着短视频和直播的大众化,再借助“网络红人”“网络明星”等以及各个社交平台的优势,网络直播带货成为一种热门的营销方式。同时,疫情的冲击也致使农产品的网络直播营销快速走进大众视野。直播带货的方式在很大程度上解决了农产品销售难、营销渠道单一等问题,但在其发展过程中也面临着产品质量、供应服务等亟需解决的问题。通过对农产品的网络直播营销进行经销定位,分析农产品网络直播营销的特殊属性。在此基础
摘要 随着我国新型城镇化建设速度的不断加快,特色小镇逐渐兴起并受到了越来越广泛的关注和重视,尤其是近几年,特色小镇的发展更是热火朝天。但随着发展方向和涉及领域的不断扩大,特色小镇如何进一步提升发展质量、与当地特色更好地融合等一系列问题也逐渐凸显。通过对特色小镇的特点及发展现状进行梳理研究,参考特色小镇的政策优势及经济影响,归纳总结出特色小镇在发展过程中容易出现的共性和特性问题,并针对特色小镇的发展
通过深入分析中药资源普查成果的特征,从省级需求的角度对中药资源普查成果省级管理系统进行设计。在WPF框架下采用地理信息技术,开发实现数据资源的整合、汇总统计、查询检索和专题制图等业务功能。系统的建设有利于实现全省中药资源成果的一体化管理,为省级中药资源的合理开发和利用提供基础保障。
摘要 农业科研是建设现代农业的基础,随着党和政府对农业科研的重视,各级财政对农业科研资金投入力度的加大,农业科研的规模和强度空前提升,由此农业科研副产品的产出数量和种类也日益繁多,已经成为农业科技产出过程中不容回避的一项内容。在分析农业科研副产品及特点的基础上,结合农业科研单位的审计实践和科研副产品的特点,对农业科研副产品管理中存在的问题进行了系统剖析,进一步提出加强科研副产品管理的对策,为促进农
目的 分析对于自然分娩初产妇进行心理护理在预防产后抑郁和促进功能恢复中的护理效果.方法 对照组产妇为常规护理,观察组联合应用心理护理.结果 观察组产后30d EPDS抑郁评分
摘要 [目的]研究茶树根系的生长规律。[方法]设计了基于CI-600的茶树根系生长监测试验,采用微根管法监测茶树根系形态的生长数据,花花草草监测仪检测土壤水分,希玛手持式温湿度计记录环境温度,并结合Office Excel和SPSS 25.0进行数据分析,寻找茶树根系生长的最佳土壤水分含量和环境温度条件。[结果]茶树的根数量、根长度、根面积和根体积均与15%~35%的土壤水分存在高度正相关关系。茶
摘要 明清两朝陕西茶大致经历从汉中茶、泾阳茶到紫阳茶的阶段,每一阶段茶对于当时经济政治文化都产生了重要的作用,其制茶技艺各有特点。明清时期陕西茶品牌嬗变是由茶马贸易制度的演变、人口迁徙融合、内在文化濡化等因素造成的,陕西茶的发展有利于推动统一的多民族国家形成,有利于促使制茶技艺简化,有利于陕西地区经济水平的发展。  关键词 汉中茶;泾阳茶;紫阳茶;茶马贸易  中图分类号 S-058- 文献标识码