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摘要通过田间试验研究了浅水-间歇灌溉（SIT）、湿润-间歇灌溉（MIT）、淹灌（CSF）条件下寒地稻田的0～15 cm地温和水稻产量构成因素。结果表明，SIT、MIT田间建立浅水层或无水层，有利于0～15 cm的土壤温度的提升。由于SIT和MIT处理显著提高了每穴有效穗数，因而最终分别较CSF增产8.6%和11.9%，但SIT和MIT处理间差异不显著。
关键词寒地井灌稻田；浅水-间歇灌溉；湿润-间歇灌溉；地温；产量构成因素
中图分类号S275.8；S275.9文献标识码A文章编号0517-6611（2014）36-12840-03
AbstractSoil temperature of 0 to 15 cm soil layer and yield structure of rice were studied in a cold paddy field at Sanjiang Plain in 2011， under shallow waterintermittent irrigation （SIT）， moistureintermittent irrigation （MIT） and continuous flooding irrigation conditions （CSF）. The results showed that shallow aquifers and anhydrous layer of SIT irrigation and MIT irrigation were beneficial to the enhancement of soil temperature of 0 to 15 cm soil layer. The yield of rice under SIT and MIT was respectively 8.6% and 11.9% higher than that under CSF， and the difference was significant. And the research showed that intermittent irrigation （SIT， MIT） achieved to increase yield mainly through significant increasing in effective panicles per plant. Yieldincreasing under MIT was slightly better than that under SIT， but the difference was not significant.
Key wordsWell irrigation rice in cold area； Shallow waterintermittent irrigation； Moistureintermittent irrigation； Soil temperature； Yield structure
2006年黑龙江垦区水稻种植面积达87万 hm2，其中井灌面积达68万 hm2以上，占垦区水稻面积近80%[1]。井灌水稻年用地下水量占整个农业年用水量的90%以上，大水漫灌以及人为地、无节制地浪费地下水资源势必造成“吊泵”和“漏斗”现象[2-3]。另一方面，水稻是喜温作物，适宜的生长温度为25～35 ℃，用4～10 ℃的井水灌溉，严重影响水稻生长发育和产量[4-5]。因此，研究者提出了多种灌溉技术来解决该地区井水低温和浪费用水的问题[6-8]，探讨其对稻田地温和水稻产量构成的影响。结果表明，采用浅水-间歇灌溉技术和湿润-间歇灌溉技术2种灌溉方式可显著降低稻田蒸散和渗漏，使水稻在减小耗水量的情况下显著提高产量和水分利用效率[8]。鉴于此，笔者研究了上述2种灌溉技术对寒地井灌稻田地温和产量性状的影响，以期为水稻节水灌溉研究提供参考。
1试验区概况与研究方法
1.1试验区概况
试验于2011年在中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站农田综合试验场进行。该试验场位于三江平原腹地。站区中心地理坐标为47.35°N、133.31°E，海拔55.6 m，具有温带大陆性季风气候，年平均气温为1.9 ℃，7月平均气温为22.0 ℃，全年最高气温为37.0 ℃，最低温度为-38.0 ℃，无霜期为125 d左右，年降水量为600 mm左右，且主要集中在7～9月，占全年降水量的60%[9]。供试水稻田是1995年由沼泽化草甸开垦而来的耕地，为全年一熟一冬休闲型，属于寒地稻田，土壤理化性质：容重1.18 g/cm3，孔隙度59.00%，有机质含量2.90%，pH6.53，饱和含水率37.20%。
1.2研究方法
1.2.1田间小区试验。
试验设3种灌水处理：浅水-间歇灌溉（SIT）、湿润-间歇灌溉（MIT）和对照淹灌（CSF），每种灌水处理3次重复，共9个试验小区，小区设置为10.0 m×9.5 m，不同灌水处理的小区用加宽加高的田埂隔开，重复小区之间用PVC隔水板隔开。3种灌溉的具体处理方法为：返青期即水稻根未扎稳之前（5月26日至6月8日），稻田有个缓苗过程，该过程3种灌溉处理小区的稻田采用相同的灌溉方式，都是先不灌水，然后少灌水（3 cm左右）；分蘖期，SIT试验小区实行每日傍晚定额灌溉一次，定额量为灌溉后使田面水深保持在3 cm，MIT试验小区实行每日傍晚定额灌溉一次，定额量为灌溉后使田面水深保持在1 cm，CSF小区实施传统的深水淹灌方式，田间水位始终保持在5～10 cm；水稻生长中后期（拔节孕穗、抽穗开花、乳熟期），SIT、MIT试验小区采取间歇灌溉处理，SIT小区水层上限为3 cm，下限为土壤饱和含水率的70%～80%，MIT小区水层上限为1 cm，下限为土壤饱和含水率的70%～80%，CSF小区依然实施传统的深水淹灌方式，田间水位始终保持在5～10 cm；乳熟期末8月中旬，SIT、MIT试验小区及CSF小区全部人工排水晒田。 使用按固定流量出水的抽水机进行灌溉和排水，然后通过记录灌溉用时来计算灌溉水量；田间水层或土壤蓄水变化量通过标尺读数法或环刀取土法获得；通过设在试验站内的气象观测场记录降雨量；每5 d观测一次各试验小区的株高，并随时记录水稻生长发育状况。各小区施肥、除草及防虫均采取当地的常规管理方法。
1.2.2地温的测量。
插秧后每天通过多点土壤温度记录仪（JL04）全天侯自动观测SIT、MIT以及CSF小区的0 cm泥温（T0）、5 cm地温（T5）、10 cm地温（T10）、15 cm地温（T15）。温度测量精度为±0.2 ℃，监测步长为1 h。
利用Excel 2003软件对试验数据进行处理并作图，运用Origin软件进行统计分析。
1.2.3考种测产。
水稻收获时每个试验小区取5个1 m2样方，按样方分别考种，考种项目包括每穴有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重等。计算每一个样方的理论产量。每个试验小区单打单收，晒干扬净后，测定实际籽实产量。
2结果与分析
2.1土壤温度日变化规律
阴天时，各层土壤温度变化相对平缓，不同深度、不同灌溉方式对土温的影响均不明显[1]，因此选择晴天来分析不同灌溉方式不同深度的土壤温度变化情况。由表1可知，晴天时，在0 cm处，MIT小区的平均泥温略高于SIT和CSF小区，但相差不大；在5、10、15 cm处，SIT灌溉小区的平均地温分别比SCF小区淹灌高出0.5、06、0.6 ℃，MIT灌溉小区的平均地温分别比对照淹灌高出13、1.5、1.7 ℃。
2.2土壤温度的季节变化规律
选择14：00时刻的温度来说明土壤温度的季节变化过程。由图1可知，0 cm泥温和5 cm温度受外界环境影响，季节变化最剧烈，10、15 cm土温的季节变化相对平稳，但总体0～15 cm温度变化规律趋于一致。总体上，SIT、MIT灌溉小区的0～15 cm地温均高于对照CSF小区，0、5、10、15 cm处，SIT灌溉小区平均地温分别高出CSF
小区0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉小区平均地温分别高出CSF小区0.8、1.5、1.9、2.1 ℃。不同生育期不同灌溉处理对不同深度土层温度的影响程度是不同的。分蘖期，SIT、MIT灌溉小区与对照CSF小区10、15 cm的温度差异较0、5 cm土层的温度差异大，说明浅水层或无水层温灌溉对深层10～15 cm土层温度的增温效果较表层0～5 cm的增温效果好。而拔节孕穗、抽穗开花期，SIT、MIT灌溉小区与对照CSF小区0、5 cm的温度差异较10、15 cm土层的温度差异大，可能是由于该时期作物叶面积指数逐渐增大，截留了部分太阳辐射，较大幅度地减小了太阳辐射对深层10～15 cm土层温度的影响。
2.3水稻产量及其构成要素
由表2可知，SIT、MIT灌溉处理对水稻产量构成产生了一定的影响，具体表现为SIT和MIT的每穴穗数、每穗实粒数以及每穗粒数均比对照高，表明SIT、MIT灌溉有利于增加每穴有效穗数和每穗实粒数，特别是较显著地增加了每穴有效穗数，相比对照CSF，SIT、MIT灌溉的每穴有效穗数分别增加了7.7%、9.3%，SIT、MIT灌溉处理和CSF灌溉处理的单株有效穗数差异显著。说明SIT、MIT灌溉促进水稻有效分蘖的物质生产，形成合理的高产群，控制无效分蘖，使水稻光和产物用于穗生长，每穗粒数增多，增大了水稻的“库”容，这与前人节水灌溉的研究结果较一致[10-11]。
另外，不同灌溉方式下理论产量和实际产量均为MIT>SIT>CSF。SIT和MIT的理论产量分别比对照CSF增产78%和10.3%，SIT和MIT的实际产量分别比对照CSF增产8.6%和11.9%。单因素方差分析表明，SIT、MIT灌溉和传统CSF的理论产量和实际产量均差异显著，MIT灌溉处理的理论产量和实际产量均略高于SIT灌溉处理，但差异不显著。
3结论
研究不同灌溉处理下寒地稻田0～15 cm地温的变化规律表明：晴天时，在0 cm处，MIT小区的平均泥温略高于SIT和CSF小区，但相差不大，在5、10、15 cm处，SIT灌溉小区的平均地温分别比对照CSF高出0.5、0.6、0.6 ℃，MIT灌溉小区的平均地温比分别比对照CSF高出1.3、1.5、1.7 ℃，SIT、MIT各层土壤平均地温分别比对照CSF高出0.5、1.2 ℃；整个生育期，SIT、MIT灌溉小区的0～15 cm地温均高于对照CSF小区，0、5、10、15 cm处，SIT灌溉平均地温分别高于CSF 0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉平均地温分别高于CSF 08、1.5、1.9、2.1 ℃。总体说来，SIT、MIT灌溉前期田间建立浅水层或无水层，有利于0～15 cm的表层土壤温度的提升，尤其对以冷水灌溉的井灌稻区有着重要意义。
井水低温是我国寒地井灌稻区水稻产量提高的重要限制因子，该试验对不同灌溉处理水稻产量及其构成的分析表明，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的理论产量和实际产量均显著高于传统淹灌，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的实际产量分别增加8.6%、11.9%。SIT灌溉、MIT灌溉增加了每穴有效穗数和每穗实粒数，特别是较显著地增加了每穴有效穗数，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的每穴有效穗数分别增加7.7%、9.3%。试验结果表明，SIT、MIT灌溉的增产效果较显著。
参考文献
[1] 曹印龙.三江平原井灌稻区节水增温试验研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2008.
[2] 付强，粱川，杨广林，等.三江平原井灌水稻区土壤渗透规律研究[J].农业系统科学与综合研究，2001，17（4）：260-263.
[3] 刘东，马永胜，付强.三江平原井灌水稻区地下水动态变化规律研究[J].灌溉排水学报，2006，25（5）：42-46.
[4] 孙世臣，洛育，刘化龙，等.生育期冷水灌溉对寒地水稻主要农艺性状的影响[J].黑龙江农业科学，2007（4）：14-16.
[5] 杨丽敏，孙海正，赵海新，等.节水灌溉对寒地水稻生长发育的影响[J].黑龙江农业科学，2010（9）：102-106.
[6] 孙彦坤，曹印龙，付强，等.寒地井灌稻区节水灌溉条件下土壤温度变化及水稻产量效应[J].灌溉排水学报，2008，27（6）：67-70.
[7] ZHANG H，XUE Y G，WANG Z Q，et al.An Alternate wetting and moderate soil drying regime improves root and shoot growth in rice[J].Crop Science，2009，49（6）：2246-2260.
[8] NIE X，WANG Y Y，LIU X T，et al.Influence of intermittment irrigation on water consumption and yield of cold rice in Northeast China[J].Journal of Food，Agricultural & Environment，2011，9（3/4）：315-320.
[9] 陈刚起.三江平原沼泽研究[M].北京：中国科学出版社，1996：15-26.
[10] 杨建吕，王志琴，刘立军，等.旱种水稻生育特性与产量形成的影响[J].作物学报，2002，28（1）：11-17.
[11] 黄文江，黄义德，王纪华，等.水稻旱作对其生长量和经济产量的影响 [J].干旱地区农业研究，2003，21（4）：15-19.
关键词寒地井灌稻田；浅水-间歇灌溉；湿润-间歇灌溉；地温；产量构成因素
中图分类号S275.8；S275.9文献标识码A文章编号0517-6611（2014）36-12840-03
AbstractSoil temperature of 0 to 15 cm soil layer and yield structure of rice were studied in a cold paddy field at Sanjiang Plain in 2011， under shallow waterintermittent irrigation （SIT）， moistureintermittent irrigation （MIT） and continuous flooding irrigation conditions （CSF）. The results showed that shallow aquifers and anhydrous layer of SIT irrigation and MIT irrigation were beneficial to the enhancement of soil temperature of 0 to 15 cm soil layer. The yield of rice under SIT and MIT was respectively 8.6% and 11.9% higher than that under CSF， and the difference was significant. And the research showed that intermittent irrigation （SIT， MIT） achieved to increase yield mainly through significant increasing in effective panicles per plant. Yieldincreasing under MIT was slightly better than that under SIT， but the difference was not significant.
Key wordsWell irrigation rice in cold area； Shallow waterintermittent irrigation； Moistureintermittent irrigation； Soil temperature； Yield structure
2006年黑龙江垦区水稻种植面积达87万 hm2，其中井灌面积达68万 hm2以上，占垦区水稻面积近80%[1]。井灌水稻年用地下水量占整个农业年用水量的90%以上，大水漫灌以及人为地、无节制地浪费地下水资源势必造成“吊泵”和“漏斗”现象[2-3]。另一方面，水稻是喜温作物，适宜的生长温度为25～35 ℃，用4～10 ℃的井水灌溉，严重影响水稻生长发育和产量[4-5]。因此，研究者提出了多种灌溉技术来解决该地区井水低温和浪费用水的问题[6-8]，探讨其对稻田地温和水稻产量构成的影响。结果表明，采用浅水-间歇灌溉技术和湿润-间歇灌溉技术2种灌溉方式可显著降低稻田蒸散和渗漏，使水稻在减小耗水量的情况下显著提高产量和水分利用效率[8]。鉴于此，笔者研究了上述2种灌溉技术对寒地井灌稻田地温和产量性状的影响，以期为水稻节水灌溉研究提供参考。
1试验区概况与研究方法
1.1试验区概况
试验于2011年在中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站农田综合试验场进行。该试验场位于三江平原腹地。站区中心地理坐标为47.35°N、133.31°E，海拔55.6 m，具有温带大陆性季风气候，年平均气温为1.9 ℃，7月平均气温为22.0 ℃，全年最高气温为37.0 ℃，最低温度为-38.0 ℃，无霜期为125 d左右，年降水量为600 mm左右，且主要集中在7～9月，占全年降水量的60%[9]。供试水稻田是1995年由沼泽化草甸开垦而来的耕地，为全年一熟一冬休闲型，属于寒地稻田，土壤理化性质：容重1.18 g/cm3，孔隙度59.00%，有机质含量2.90%，pH6.53，饱和含水率37.20%。
1.2研究方法
1.2.1田间小区试验。
试验设3种灌水处理：浅水-间歇灌溉（SIT）、湿润-间歇灌溉（MIT）和对照淹灌（CSF），每种灌水处理3次重复，共9个试验小区，小区设置为10.0 m×9.5 m，不同灌水处理的小区用加宽加高的田埂隔开，重复小区之间用PVC隔水板隔开。3种灌溉的具体处理方法为：返青期即水稻根未扎稳之前（5月26日至6月8日），稻田有个缓苗过程，该过程3种灌溉处理小区的稻田采用相同的灌溉方式，都是先不灌水，然后少灌水（3 cm左右）；分蘖期，SIT试验小区实行每日傍晚定额灌溉一次，定额量为灌溉后使田面水深保持在3 cm，MIT试验小区实行每日傍晚定额灌溉一次，定额量为灌溉后使田面水深保持在1 cm，CSF小区实施传统的深水淹灌方式，田间水位始终保持在5～10 cm；水稻生长中后期（拔节孕穗、抽穗开花、乳熟期），SIT、MIT试验小区采取间歇灌溉处理，SIT小区水层上限为3 cm，下限为土壤饱和含水率的70%～80%，MIT小区水层上限为1 cm，下限为土壤饱和含水率的70%～80%，CSF小区依然实施传统的深水淹灌方式，田间水位始终保持在5～10 cm；乳熟期末8月中旬，SIT、MIT试验小区及CSF小区全部人工排水晒田。 使用按固定流量出水的抽水机进行灌溉和排水，然后通过记录灌溉用时来计算灌溉水量；田间水层或土壤蓄水变化量通过标尺读数法或环刀取土法获得；通过设在试验站内的气象观测场记录降雨量；每5 d观测一次各试验小区的株高，并随时记录水稻生长发育状况。各小区施肥、除草及防虫均采取当地的常规管理方法。
1.2.2地温的测量。
插秧后每天通过多点土壤温度记录仪（JL04）全天侯自动观测SIT、MIT以及CSF小区的0 cm泥温（T0）、5 cm地温（T5）、10 cm地温（T10）、15 cm地温（T15）。温度测量精度为±0.2 ℃，监测步长为1 h。
利用Excel 2003软件对试验数据进行处理并作图，运用Origin软件进行统计分析。
1.2.3考种测产。
水稻收获时每个试验小区取5个1 m2样方，按样方分别考种，考种项目包括每穴有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重等。计算每一个样方的理论产量。每个试验小区单打单收，晒干扬净后，测定实际籽实产量。
2结果与分析
2.1土壤温度日变化规律
阴天时，各层土壤温度变化相对平缓，不同深度、不同灌溉方式对土温的影响均不明显[1]，因此选择晴天来分析不同灌溉方式不同深度的土壤温度变化情况。由表1可知，晴天时，在0 cm处，MIT小区的平均泥温略高于SIT和CSF小区，但相差不大；在5、10、15 cm处，SIT灌溉小区的平均地温分别比SCF小区淹灌高出0.5、06、0.6 ℃，MIT灌溉小区的平均地温分别比对照淹灌高出13、1.5、1.7 ℃。
2.2土壤温度的季节变化规律
选择14：00时刻的温度来说明土壤温度的季节变化过程。由图1可知，0 cm泥温和5 cm温度受外界环境影响，季节变化最剧烈，10、15 cm土温的季节变化相对平稳，但总体0～15 cm温度变化规律趋于一致。总体上，SIT、MIT灌溉小区的0～15 cm地温均高于对照CSF小区，0、5、10、15 cm处，SIT灌溉小区平均地温分别高出CSF
小区0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉小区平均地温分别高出CSF小区0.8、1.5、1.9、2.1 ℃。不同生育期不同灌溉处理对不同深度土层温度的影响程度是不同的。分蘖期，SIT、MIT灌溉小区与对照CSF小区10、15 cm的温度差异较0、5 cm土层的温度差异大，说明浅水层或无水层温灌溉对深层10～15 cm土层温度的增温效果较表层0～5 cm的增温效果好。而拔节孕穗、抽穗开花期，SIT、MIT灌溉小区与对照CSF小区0、5 cm的温度差异较10、15 cm土层的温度差异大，可能是由于该时期作物叶面积指数逐渐增大，截留了部分太阳辐射，较大幅度地减小了太阳辐射对深层10～15 cm土层温度的影响。
2.3水稻产量及其构成要素
由表2可知，SIT、MIT灌溉处理对水稻产量构成产生了一定的影响，具体表现为SIT和MIT的每穴穗数、每穗实粒数以及每穗粒数均比对照高，表明SIT、MIT灌溉有利于增加每穴有效穗数和每穗实粒数，特别是较显著地增加了每穴有效穗数，相比对照CSF，SIT、MIT灌溉的每穴有效穗数分别增加了7.7%、9.3%，SIT、MIT灌溉处理和CSF灌溉处理的单株有效穗数差异显著。说明SIT、MIT灌溉促进水稻有效分蘖的物质生产，形成合理的高产群，控制无效分蘖，使水稻光和产物用于穗生长，每穗粒数增多，增大了水稻的“库”容，这与前人节水灌溉的研究结果较一致[10-11]。
另外，不同灌溉方式下理论产量和实际产量均为MIT>SIT>CSF。SIT和MIT的理论产量分别比对照CSF增产78%和10.3%，SIT和MIT的实际产量分别比对照CSF增产8.6%和11.9%。单因素方差分析表明，SIT、MIT灌溉和传统CSF的理论产量和实际产量均差异显著，MIT灌溉处理的理论产量和实际产量均略高于SIT灌溉处理，但差异不显著。
3结论
研究不同灌溉处理下寒地稻田0～15 cm地温的变化规律表明：晴天时，在0 cm处，MIT小区的平均泥温略高于SIT和CSF小区，但相差不大，在5、10、15 cm处，SIT灌溉小区的平均地温分别比对照CSF高出0.5、0.6、0.6 ℃，MIT灌溉小区的平均地温比分别比对照CSF高出1.3、1.5、1.7 ℃，SIT、MIT各层土壤平均地温分别比对照CSF高出0.5、1.2 ℃；整个生育期，SIT、MIT灌溉小区的0～15 cm地温均高于对照CSF小区，0、5、10、15 cm处，SIT灌溉平均地温分别高于CSF 0.3、0.5、0.8、0.8 ℃，MIT灌溉平均地温分别高于CSF 08、1.5、1.9、2.1 ℃。总体说来，SIT、MIT灌溉前期田间建立浅水层或无水层，有利于0～15 cm的表层土壤温度的提升，尤其对以冷水灌溉的井灌稻区有着重要意义。
井水低温是我国寒地井灌稻区水稻产量提高的重要限制因子，该试验对不同灌溉处理水稻产量及其构成的分析表明，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的理论产量和实际产量均显著高于传统淹灌，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的实际产量分别增加8.6%、11.9%。SIT灌溉、MIT灌溉增加了每穴有效穗数和每穗实粒数，特别是较显著地增加了每穴有效穗数，与传统淹灌相比，SIT灌溉、MIT灌溉的每穴有效穗数分别增加7.7%、9.3%。试验结果表明，SIT、MIT灌溉的增产效果较显著。
参考文献
[1] 曹印龙.三江平原井灌稻区节水增温试验研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2008.
[2] 付强，粱川，杨广林，等.三江平原井灌水稻区土壤渗透规律研究[J].农业系统科学与综合研究，2001，17（4）：260-263.
[3] 刘东，马永胜，付强.三江平原井灌水稻区地下水动态变化规律研究[J].灌溉排水学报，2006，25（5）：42-46.
[4] 孙世臣，洛育，刘化龙，等.生育期冷水灌溉对寒地水稻主要农艺性状的影响[J].黑龙江农业科学，2007（4）：14-16.
[5] 杨丽敏，孙海正，赵海新，等.节水灌溉对寒地水稻生长发育的影响[J].黑龙江农业科学，2010（9）：102-106.
[6] 孙彦坤，曹印龙，付强，等.寒地井灌稻区节水灌溉条件下土壤温度变化及水稻产量效应[J].灌溉排水学报，2008，27（6）：67-70.
[7] ZHANG H，XUE Y G，WANG Z Q，et al.An Alternate wetting and moderate soil drying regime improves root and shoot growth in rice[J].Crop Science，2009，49（6）：2246-2260.
[8] NIE X，WANG Y Y，LIU X T，et al.Influence of intermittment irrigation on water consumption and yield of cold rice in Northeast China[J].Journal of Food，Agricultural & Environment，2011，9（3/4）：315-320.
[9] 陈刚起.三江平原沼泽研究[M].北京：中国科学出版社，1996：15-26.
[10] 杨建吕，王志琴，刘立军，等.旱种水稻生育特性与产量形成的影响[J].作物学报，2002，28（1）：11-17.
[11] 黄文江，黄义德，王纪华，等.水稻旱作对其生长量和经济产量的影响 [J].干旱地区农业研究，2003，21（4）：15-19.