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专家支招：南方注意水肥管理预防后期病虫害
来源：农民日报　 14:49:45　中国农药网
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　　中国水稻研究所研究员方福平
　　严重干旱对南方中晚稻生产的影响主要体现在两个方面：一是部分丘陵山区一季稻因无水灌溉造成干涸裂口，影响水稻正常生长发育，严重田块死苗绝收；二是部分地区双季晚稻难以栽插，种植面积下降。
　　干旱、高温影响一季稻生产
　　高温热害是南方水稻尤其是长江中下游一季中籼稻最主要的气象灾害之一。高温引起不实的主要原因是抽穗开花期的雄性器官受危害，导致花药不开裂，或柱头上花粉数量减少，或花粉活力下降，导致结实率下降，空粒增多。影响南方一季稻播种从西南的3月下旬到长江中下游的6月上旬，抽穗开花、孕穗期也从7月中下旬到9月上中旬，因此，从今年高温持续时间看，尽管各地农业部门采取适度调整了一季稻播期、提高品种耐热性能等应对措施，但由于高温时间长强度大，热害还是对一季稻生长也造成了较大的影响。特别是部分地区干旱与高温同时发生，对抽穗开花期在8月上中旬的不耐高温水稻品种产量影响较大，严重田块绝收。
　　据农业部水稻专家组调查分析，今年高温干旱对一季稻生产的不利影响显著轻于2003年，主要原因是：第一，近年来已陆续淘汰了耐热性较差的品种，大面积种植的品种耐热性明显增强；二是高温之前没有台风在东部沿海登陆，各类山塘、中小型水库蓄水较为充足，灌溉用水情况总体较好；三是各主产区主动调整播期，抽穗开花期尽量避开了8月上中旬。因此，预计今年高温热害造成结实率下降的幅度不高于5%，较为严重的田块降幅约在10%左右。
　　水肥管理要干湿结合
　　随着台风&尤特&、&潭美&的陆续抵达和影响，南方高温干旱得到了较大程度缓解。为确保中晚稻丰收，各地要因地、因种、因苗做好分类管理，并将各项增产措施落实到位。对已进入抽穗开花、灌浆结实的一季稻，高温过后在水肥管理上，要做到干湿交替灌溉到成熟；喷施尿素、磷酸二氢钾等叶面肥，促进籽粒灌浆，提高千粒重。对江苏、浙江、安徽等地安排在9月上旬抽穗的中粳稻，晒田结束后要及时复水，间歇灌溉；看苗施好穗粒肥，特别对叶色偏淡的田块，可增施尿素2~5公斤，以保叶增粒重。对南方双季晚稻来说，目前已处于分蘖末期至拔节期，必须切实加强水肥管理，促弱苗转壮。在病虫害防控方面，及时根据病虫情报，防治好稻飞虱、二化螟、稻纵卷叶螟、纹枯病、稻瘟病、稻曲病等主要病虫害。坚持收割前一周断水，切忌断水过早，避免结实不良、产量下降和米质变差。此外，南方晚稻生产还应根据气象预报及时制定预案，预防后期低温冷害、台风等重大灾害。
　　政策保障减轻灾害
　　四条建议：一是明确将旱灾和高温热害列入种植业保险内容。根据《中央财政种植业保险保费补贴管理办法》，旱灾是补贴险种之一。但是，仅有安徽等少数省份实施了旱灾和热害保险。因此，建议中央进一步明确各地要将旱灾和高温热害列入种植业保险内容。
　　二是明确将喷施叶面肥作为为常年抗高温热害、低温冷害的技术补贴内容。喷施磷酸二氢钾等叶面肥，可增强植株抗性，促进光合产物运转，促进籽粒灌浆充实，提高千粒重，减轻高温干旱、低温冷害对产量的影响。
　　三是明确将耐高温特性作为品种审定的核心指标。提高品种耐热性是减轻高温危害的关键技术措施之一。如湖北省、安徽省规定中稻品种审定必须经过统一的耐热性鉴定，才能提交省级品种审定，为今年水稻抗高温中发挥了重要作用。为此，建议各地育种单位加强品种耐高温特性鉴定，品种审定部门明确增加耐热性作为中稻、单季晚稻品种审定的核心指标。
　　四是继续优化播期规避高低温危害。一般来说，高温热害常常发生在7月下旬至8月上中旬。因此，建议长江中下游地区易遭遇高温热害的水稻产区，在保证水稻品种在安全齐穗期前抽穗且不影响后茬作物播种的前提下，继续优化水稻播期，尽量不要使抽穗扬花期与高温热害多发期重叠，减轻水稻遭遇高温热害的风险。（农民日报）
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入网咨询： 　　服务投诉：湖北省水稻节水高产灌溉试验研究
　　提& 要“湖北省水稻节水高产灌溉试验研究”课题由湖北省科委批准立项、“世界银行贷款”资助，从1996年~1998年进行试验研究。田间试验在湖北省漳河灌区团林试验站进行。成果包括：水稻节水灌溉田间试验研究，节水灌溉条件下稻田水量平衡原理研究，水稻节水高产灌溉模式及机理研究，水稻水分生产函数及应用研究等。通过对不同年份，不同水稻品种及不同生长季节稻田水量平衡各组成项的实测和分析计算，系统研究了稻田不同灌溉模式下节水的潜力和节水机理，分析了几种灌溉模式下水稻产量形成特点及高产机理。并进一步提出了节水高产的水稻灌溉原理。此外，依据系统的不同生育阶段受旱条件下的水稻产量与水分关系实测资料，提出了湖北省水稻水分生产函数及其参数（敏感性系数与指数），据此，提出了湖北省中稻优化灌溉制度。关键词：水稻&& 节水&& 灌溉原理&& 间歇灌&& 水分生产函数Key words: rice&& water saving&& irrigation principle&& intermittent submerged irrigation&& water production function前&&&&&&&&& 言本课题系世界银行贷款湖北水利项目科研课题之一，编号为SESK——005。该项目在1995年批准立项（世界银行贷款湖北水利项目可行性研究附件四），于1996年开始进行试验，1998年年底完成。本项目的主要研究内容包括两个方面：一是探讨节水、高产、易于推广应用的水稻节水灌溉模式；二是研究用于湖北地区的水稻水分生产函数。近十年来，我国各地根据实验研究和实践，已总结出许多种符合水稻节水.丰富的稻田水管理模式。尽管各地叫法不一，但根据田间水分管理技术，可归纳为“浅、湿、晒”模式，“间歇淹水”模式，“半干旱栽培”模式以及“蓄雨型”模式。国内外研究表明，稻田水分处于“薄水层——湿润——短暂落干”的循环状态对水稻生长发育最有利，对节水也比较有利。但是，如果将稻田适宜水分限制在一个娇小的范围，则导致每次的灌水定额过小、灌水次数过多，十分不利于灌溉用水管理，甚至会产生灌水不均匀、田间水利用系数降低、渠系水利用系数降低等问题。另一方面，稻田节水的重要方面是充分利用降水，在不对水稻生长造成不利影响的条件下，应尽可能地蓄留降水。因此，在大面积种稻区，间歇灌溉模式因灌水定额大、蓄水空间大、渗漏减小而越来越受到重视。Tripath(1986)和Tabbal(1992)等人的研究表明，间歇灌溉模式同传统的淹灌方式比较，可节水34%~49.6%。虽然国内外从80年代中后期就开始进行水稻间歇灌溉和田间水分管理模式试验研究，但对节水的机理和应注意的问题缺乏系统研究，且将主要精力放在节水方面；另一方面，由于稻田水分条件改变，对水稻生长发育起主导作用的稻田环境条件、特别是肥力条件必然发生变化。对这种变化缺乏研究，则无法揭示水稻的丰产机理，从而不利于该项节水技术的推广。探索水稻节水灌溉模式，特别是间歇灌溉模式及其节水高产机理，有助于形成系统的水稻节水灌溉理论，并指导科学的节水灌溉。作物水分生产函数反映作物产量随水量变化的规律，是进行科学的节水灌溉最基本、最重要的函数。在水源不充足的条件下，灌溉工程的评估、规划、设计、用水管理以及水资源开发利用规划、地区水利规划和灌溉经济效益分析计算，都要以它为依据，否则，这些工作带有盲目性，难以达到节水、高效益的目的。因此，发达国家从60年代起就进行专门研究，至70年代，已成为农田灌溉试验研究中的最主要课题。我国从80年代起陆续有数省开展此项研究。但是，国外的发达国家，认为只有水资源充分地区才宜种水稻，实际上这些国家的水稻也只分布于水资源丰富的地区，故他们未开展水稻的水分生产函数的研究。亚洲发展中国家种稻面积较大，少数地区水资源匮乏，由于科技条件有限，也基本上未研究水稻水分生产函数。由于相同的原因，国外也基本上未研究水稻的间歇灌溉问题。我国以往对农作物水分生产函数的研究，也主要集中于研究旱作物。由于水稻与旱作物在水分生理性状、农田水分状况及其调控方式以及节水途径方面均有差异，旱作物的研究成果不能直接用于水稻。由于我国种稻面积大、分布面广，且各地均匀在水资源不足问题，故水稻水分生产函数的研究，对我国有重要的理论与实际意义。进入90年代后，武汉水利电力大学茆智教授领导的课题组率先提出了我国水稻水分生产函数模型及参数。但到目前为止，国内外仍然只有这一系统成果，而该成果所依据的是广西、河北两地的实测资料，尚不能直接应用于湖北等地。因此，研究水稻水分生产函数，不仅对湖北省的水稻节水灌溉具有理论和实用价值，对这一理论的丰富和发展以及推动该项研究向更深、更广的方向发展，也具有重要意义。党的十五大强调，要“大力推进科技兴农，发展高产、优质、高效农业和节水农业”。刚刚召开的十五届三中全会号召“要把推广节水灌溉作为一项革命性措施来抓，大幅度提高水的利用率”。在水危机成为制约我国农业乃至国民经济发展的“瓶颈”时，国内外已经认识到我们所面临的理论和实际难题，无论是广度还是深度都是前所未有的。本项目研究由于经费不足，课题组成员水平不高，其研究和实践范围受到一定限制。成果的主要特点和创新之处在于：1、田间试验手段先进，资料翔实、可靠；试验设计合理，观测项目全面，技术路线正确。2、依据不同灌溉条件下水稻产量及生理机制、稻田水量平衡特点和节水机理的分析研究，提出了节水、高产、并有利于灌溉管理的稻田水分管理模式。3、提出了适合于湖北地区的水稻水分生产函数模型和中稻优化灌溉制度，对于节水灌溉工程规划、设计与管理具有指导意义。4、提出了间歇灌溉条件下稻田水量平衡分析计算原理与方法。在年的田间试验和室内分析研究工作中，张祖莲、李远华、赵长友、薛继亮、王修贵、余峰、李诗宁、周安军、孙爱莲、周磊、陈凤珍等人参加了工作，本项目完成也得益于湖北省水利厅世界银行贷款办公室、漳河水库工程管理局以及湖北省水利水电科研所领导的大力支持。第一章绪论第一节湖北省水资源概况及农业灌溉现状一、水资源概况湖北省地处长江中游，全省自然面积185900平方公里。其中山区面积占54%，丘陵平原占46%。1986年，全省耕地面积5317万亩，其中水田面积占52%。按农业人口计，人均占有耕地面积为1.37万亩。湖北省地处东亚副热带季风区，属亚热带季风性湿润气候。降雨充沛，但降雨在地域、年际间及年内分配极不均匀。年平均降水量总的趋势是自西南、东南向西北逐渐递减，南部为毫米，北部为750~800毫米，南北相差一倍多。降水量年内分配极不均匀，4~9月降水量占年均降水量的70~90%，多雨季节出现的时间各地先后不一。年降水量年际变化大，各地多年平均降水量最大最小值倍比达三倍之多。湖北省水资源的特点是：（1）水资源总量居全国中等偏上水平，湖北省水资源总量多年平均为981.3亿立米，产水模数每平方公里52.8万立米，居全国第十一位。（2）地区分布不均，南多北少，山区多，平原少，南北相差达7倍，山区与平原相差在三倍以上。（3）水资源的分配在季节与年际间变化大，年内有70~90%集中在4~9月，水热同季。但干旱年份往往数月不雨。（4）水资源平均水平比较低，且与耕地分布不相适宜。按全省耕地和人口占有量计算，省境地表水亩均水量仅1687立米，人均水量2020立米，均低于全国和长江流域平均水平，更低于世界人均水量的18.7%，我省自产水资源量并不丰富，仅处于中等水平。由于水资源空间分布不均，形成水资源与耕地不平衡。以地表水资源为例，多年平均径流深大于700毫米的丰水区，地表水资源占全省地表水的41.9%，而耕地只占16.9%；径流小于300毫米的少水区，占全省地表水资源的10.9%，而耕地却占31.4%。以上水资源的特点说明：湖北省水资源比较紧缺，必须有效的利用水资源，以满足国民经济快速发展的需要。表1.1&& 湖北亩均、人均水资源与世界、全国、长江流域比较水量&&&& 地区亩均水量人均水量（立米/亩）（立米/人）全世界235310800全国13002630长江流域25922743江西37264330湖南31543068湖北16872020四川31613188二、湖北省农业灌溉现状湖北省已建灌溉面积万亩以上的灌区共292处，其中设计灌溉面积30万亩以上的灌区共22处。有效灌溉面积2355.2千公顷，占全省总耕地的70.14%。现有水利工程提供的农业灌溉用水量占国民经济各部门总供水量的83.6%。根据1996年《湖北农村统计年鉴》上的统计资料：各种灌溉农作物面积的地区分布情况是：江汉平原的灌溉面积（732.04千公顷）最多，占全省的31.1%。其次是鄂中丘陵平原，灌溉面积558千公顷，占全省的23.7%。鄂西北和鄂西南灌溉系统较少，分别占全省的4.7%和3.2%。在农作物的灌溉供水当中，水稻灌溉用水占90%，全省农业需水量在75%保证率时是275.8亿立米，95%保证率是330.6亿立米。灌溉工程总供水，75%保证率为242.4亿立米，相应保灌面积2242千公顷；95%保证率为241.3亿立米，相应保灌面积1850.7千公顷。总缺水量75%保证率为33.3亿立米，缺水率为12.1%；95%保证率总缺水量为89.2亿立米，缺水率为27.0%。预计2010年，有效灌溉面积由现在的2355.2千公顷增加到2840千公顷，累计增加230.4千公顷，总的水稻面积增加108.7千公顷，中等干旱年灌溉总需水量294.2亿立米。75%保证率情况下的总需水量为320.85亿立米，95%保证率情况下的总需水量为433.97亿立米。75%保证率情况下的总缺水量为45.05亿立米，95%保证率情况下的总缺水量为103.37亿立米。第二节& &本课题研究的目的及意义我国是一个农业大国，农业是国民经济的基础，当前我国农业发展的主要制约因素是水土资源不足。由于耕地资源不足，随着新开荒地难度加大，我国增产农产品的重点已转向提高单位面积产量，而灌溉则是提高单产的重要途径。随着国民经济的迅速发展，人民生活水平的不断提高和人口的迅速增加，工业用水及城市生活用水都将大幅度增加。预计2020年，我国人口将达到14.4~16.1亿，人均占有水量将降至立米，不可避免的要大量挤占农业用水，进一步加剧农业用水的紧缺状况。发展节水灌溉是在水资源条件一定的情况下发展“两高一优”农业的必由之路。节水灌溉即用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产出的一种灌溉模式。由于水稻作为粮食作物的十分重要性和它与水分关系的特殊性，为了既能节约灌水，又能保持我国水稻持续高产，避免盲目的节水灌溉而导致水稻大幅度减产，即最经济地利用水资源和最有效地进行稻田灌溉，需要以一定的水稻节水灌溉理论作指导。水稻是我国最重要的粮食作物之一，也是耗水量最大的灌溉作物之一，水稻灌区的农业用水占到当地总用水量的90%以上。研究水稻节水灌溉理论与技术，探讨高效利用水肥的稻田用水管理原理，进一步研究水稻水分生理机制，不仅有利于节约灌溉用水，也有利于优良生态农业的建立和极大地节省灌溉耗能。此外，发展节水灌溉，还有利于促进人们在用水方面的思想观念更新，加快水费改革，提高用水管理水平，促进建立适合社会主义市场经济体制要求的用水、节水、管水新机制。因此，节水灌溉是农田灌溉乃至农业用水发展史上意义深远的一场重大变革。节水灌溉的途径有：一是提高水的有效利用率；二是采用各种先进的耕作种植技术，减少农作物的耗水量；三是加强灌溉用水管理，合理的利用水资源。本课题研究主要通过对水稻不同生育期的需水规律、稻田水分状况对渗漏量的影响、不同生长期对水分的敏感程度及水稻节水增产的机理研究，探求便于推广应用的节水灌溉模式。同时，通过对水稻节水高产机理的研究，找出水稻水分与产量的函数关系，为制定高产节水灌溉制度提供理论上的依据。第三节&& 国内外研究现状水稻灌溉制度试验在国内进行的较早，大约在50年代就已开始，60年代文革期间中断了一段时间，75年后开始走上正轨。湖北省的灌溉试验站大多进行过次类试验，80年代中期也针对各地的具体情况作过一些专题研究，如1974年在广济梅州站开始灌溉水温试验，1979年在圻春九棵松站进行了晚稻磁化水灌溉试验，1981年四湖丫角站开始水稻受涝试验，1982年在漳河团林站开始水稻耐旱与灌溉效益试验等。有的试验成果也在生产中得到推广应用，如现在水稻普遍实行的“浅水灌溉”灌溉模式。但从理论上没有进行过任何深层次的研究。近10年来，我国各地根据试验研究和实践，已总结出许多种符合水稻节水、丰产的稻田水管理模式。尽管各地叫法不一，但根据田间水分管理技术，可归纳为“浅、湿、晒”模式，“间歇淹水”模式，“半旱栽培”模式以及“蓄雨型”模式。国内外研究表明，稻田水分处于“薄水层——湿润——短暂落干”的循环状态对水稻生长发育最有利，对节水也比较有利。但是，如果将稻田适宜水分限制在一个较小的范围内，则导致每次的灌水定额过小，灌水次数过多，十分不利于灌溉用水管理，甚至会产生灌水不均匀、田间水利用系数降低。另一方面，稻田节水的重要方面是充分利用天然降雨，在不对水稻生长造成不利影响的条件下，尽可能地蓄留降水。因此，在大面积种稻区，间歇灌溉模式因灌水定额大、蓄雨空间大、渗漏减小而越来越受到重视。Tripathi(1986)和Tabbal(1992)等人的研究表面，间歇灌溉模式同传统的掩灌方式相比，可节水34%~43%，而产量不降低。我国福建等地的研究表明，间歇灌溉模式可节水31.7%~49.6%。虽然国内外从80年代中后期就开始进行水稻间歇灌溉和田间水分管理模式试验研究，但对于节水的机理和推广应用技术缺乏系统研究，且将主要精力放在节水方面；另一方面，由于稻田水分条件的改变，对水稻生产发育起主导作用的稻田环境条件、特别是肥力条件必然发生变化，对这种变化的研究国内外才刚开始。作物水分生产函数反映作物产量随水量变化的规律，是进行科学节水灌溉的依据。在水源不充足或农业用水与国民经济其他部门的用水发生矛盾时，如何最有效的开发利用水资源及灌溉工程评估、规划、设计、用水管理及灌溉经济效益分析等均以水分生产函数为依据，否则，这些工作带有盲目性，难以达到节水、高效益的目的。因此，发达国家从60年代起就进行专门的研究，在70年代，已成为农田灌溉试验中最主要的课题。亚洲发展中国家种稻面积较大，少数地区水资源缺乏，由于科技条件有限，也基本上未研究水稻水分生产函数。我国也仅有武汉水电大学在年在河北唐海及广西桂林作过类似的试验。由于以上两个地区因其气候特性与土壤质地均与湖北相差较大，湖北的气候条件及种植习惯较好的代表了中南地区的情况，所以，我们本次进行的试验弥补了国内的空白，为水分生产函数在空间上的分布提供了依据。国内外水分生产函数模型的研究主要是针对旱作物，基本上可分为二大类：（1）相加模型，以Blank模型（1976）为代表，（2）相乘模型，以Jensen模型（1979）为代表。在这两类模型的基础上，80年代又产生了一些改进相加模型与乘加结合模型，其中用的较广泛的有Stewart模型与Singh模型（1987）等。武汉水电大学对水稻水分生产函数的研究成果说明：Jensen模型较适合我国南方双季稻及北方中稻。但是否适合我国中部地区及模型的参数值尚需实验验证。本课题的研究是针对我省乃至全国水稻节水灌溉的实际需要，探讨间歇灌溉的原理，制定最大程度的利用降雨，便于实施管理应用的节水高产灌溉制度。本课题自1996年开始至1998年结束，历时三年。通过课题组成员的艰辛努力及水利厅世行项目办和漳河工程管理局世行项目办的大力支持和热情关怀，基本上已完成实验大纲要求，达到预期的目标，并根据目前灌溉实验最新方向，增加了一项新的内容，即田面无水层时的渗漏量随时间变化规律的研究。此项研究在国内也才起步，还没有成熟的成果，在试验方法及手段上也处于摸索阶段。许多问题有待深入探讨，需要在更多的年份内进行试验与检验。第二章&& 试验处理及试验方法“湖北省水稻节水高产灌溉试验研究”是”湖北省利用世界银行贷款水利项目”科研课题之一。湖北省水利水电科学研究所自1996年4月承担本课题以来，通过对湖北省大型灌区及试验站的考查,根据湖北省农业种植及灌溉现状资料分析，在水利厅世行项目办的协助下，选定湖北省漳河工程管理局团林灌溉试验站作为课题协助单位,从年，进行了为期三年的灌溉试验。一,试验站基本情况团林灌溉试验站位于鄂中荆门市南18公里团林镇，漳河水库三干渠灌区中上游。地理位置处于东经111°15′,北纬30°50′，海拔高程在80~110米之间。该地区地形起伏，为典型的丘陵地带。土壤为黄土及中性夹黄土,质地粘重、有机制少，PH值为6.5~7.0。孔隙率为45.5%，干土容重为1.33~1.44。当地气候温暖，年无霜期260天.年平均气温16℃，最高月平均气温27.7℃出现在8月份;最低月平均气温3.9℃，出现在元月份。年降雨量700~1100毫米，多年平均年降雨量947毫米，特别干旱年份降雨量280毫米。年平均蒸发量(20厘米蒸发皿)毫米。年日照总时数小时。漳河灌区主要种植的农作物有：水稻、棉花、柑桔、芝麻、油菜籽等，自然条件对湖北省大多山丘陵区具有一定的代表性。团林灌溉试验站共有试验观测人员6人，二层楼的办公室及生活用房一栋.现有一个标准气象观测园，12个有底测坑,及灌溉小区10亩。另有少量常用观测仪器(游标测针，环刀，烘箱，潜水泵等)，根据不具备完成世界银行贷款科研课题”湖北省水稻节水高产灌溉试验”的基本条件。二、试验基础设施的改扩建湖北省水利水电科研所自1996年承担该课题以来，根据课题需要，结合试验站的实际情况，在资金比较紧缺的情况下,对试验站基础设施进行改建及添置一些必要的观测仪器设备。进行的主要改建及扩建工作如下：1、旧测坑的改建团林灌溉试验站原有不标准有底旧测坑12个。测坑边壁较厚，下大雨时边壁外的雨水大量流入测坑内，使得计量不准。后将边壁四周的混凝土墙打掉约20cm，嵌入高50cm的钢板，为了减少热辐射效应，在钢板的四周刷上白色油漆。对几个渗漏的旧测坑全部挖除泥土，采用防渗新材料进行防渗处理。基本上能满足灌溉制度试验的要求，但由于离院墙较近，保护区范围不够，观测资料要作些修正处理。2、新测坑的增建为了完成该课题，根据试验大纲的要求，新建面积2*2m2，深1.3m有底测坑12个。新建测坑位于气象园东侧。新建的测坑底部及四周边墙均为钢筋混凝土结构，四周上部为高50cm的刚板，钢板与混凝土墙之间采用螺栓联结，为了防止渗漏，在刚板及混凝土接触面涂抹聚胺脂防渗材料。测坑底部设10~15cm的碎石滤层及侧向排水管。3、新建大型蒸漏器及测筒为了进行水稻间歇灌溉原理研究，我们在新建测坑的西侧新建了40个直径为1.0米、高1米的混凝土套筒。蒸渗器为圆形，采用厚1.5mm的锌铁皮制作，内径为0.618m（填土面积0.3m2），高0.8m,下设15cm厚的碎石滤层，排水管采用1寸有孔PVC塑料管，底部设测向排水管，平时关闭，根据试验需要定时开管排水。蒸渗器内分层填入深60cm的原状土。另外新建一座约200m2的钢架遮雨棚，上盖玻璃钢瓦，下设钢轨及滚轮。特别研制定做称量为500kg、感量为20g的绗架式活动吊称2台。4、试验小区建设选择冲田和塝田各一块，分别布置5*7m2的试验小区各8块。为了与有底测坑做对比试验，观测有水层及无水层时渗漏量的变化规律，各小区四周采用防渗油毡外加二层塑料薄膜做成的不过水田埂，其埋深在稻田的梨底层以下，严格做到各小区之间不产生侧向渗漏。新建及改建的各项试验设施见“测坑及测筒平面布置图”。第二节&& 试验处理设计一、水稻节水高产灌溉模式处理设计本试验对早稻、中稻、晚稻设计了三种灌溉处理。三种处理的主要区别是通过水层深度来控制的，即不同的适宜水分下限，使作物受到不同程度的干旱，延缓灌溉时间及最大限度的利用降雨；不同的适宜水分上限，使不同的灌溉制度处理的灌水定额不同，找出便于用水管理的优化灌溉制度；不同的最高允许蓄水位，既导致不同程度的利用降雨量，考查作物耐淹的能力及有效降雨的利用程度，为既减少灌溉用水量又减少灌区排水费用及降低排水标准提供依据。三种灌溉制度处理为浅灌、湿润灌溉及非充分灌溉，其水层深度控制标准见表2.1~2.3。表2.1&&&&&&&&&&&&&&&& 浅灌处理设计&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm处理稻别返青期分蘖前期分蘖后期拔节孕穗期抽穗开花期乳熟期黄熟期Ⅰ早稻5~30~400~30~500~30~5010~50~705~40~600~35~60落干Ⅱ中稻5~40~500~30~500~30~5010~50~805~40~700~40~60Ⅰ’晚稻5~40~600~35~500~30~5010~50~705~40~600~30~50表2.2&&&&&&&&&&&&&&& 湿润灌溉处理设计&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm处理稻别返青期分蘖前期分蘖后期拔节孕穗期抽穗开花期乳熟期黄熟期Ⅰ早稻0~30~40-10~30~50-10~30~50-5~40~60-10~30~60-15~30~50落干Ⅱ中稻0~40~50-10~30~60-10~30~50-5~40~70-10~30~70-15~30~50Ⅲ’晚稻5~40~60-5~30~60-10~30~50-5~40~60-10~30~60-15~30~50表2.3&&&&&&&&&&&&&&& 间歇灌溉处理设计&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm处理稻别返青期分蘖前期分蘖后期拔节孕穗期抽穗开花期乳熟期黄熟期Ⅰ早稻0~30~40-15~30~50-20~20~50-10~30~60-15~30~60-20~30~50落干Ⅱ中稻0~40~50-20~25~50-20~20~50-15~30~60-15~30~70-30~15~50Ⅲ’晚稻0~40~60-15~30~550-20~20~50-20~25~60-20~25~60-30~10~40注：①表中数据为适宜水分下限~适宜水分上限~最高允许蓄水位。②对浅灌处理，分蘖后期视土壤条件、气候条件及作物长势适时晒田，早稻晒田3~7天，中稻晒田5~10天，晚稻一般不晒田；对湿润灌处理，晒田时间分别比浅灌少1~3天；对间歇灌溉的处理，晒田时间视田间土壤水分状况而定（晒田期间土壤水分下限可以低至—40mm）。③水分下限为负数，表示稻田土壤水分相对于饱和状态的亏缺值，虽表明水层在田面以下，但不指地下水位相当于田面的差值。是否达到下限标准，用同期的浅灌处理的腾发量累计计算确定。二、水分生产函数试验处理设计关于水稻受旱试验，国内外目前大多采用干旱天数作为抗旱指标。这是因为，干旱天数作为抗旱指标比较直观；其次，干旱天数易于掌握控制。但该指标无法控制气象条件对耗水量的影响，从而，使得控制标准不统一。因为不同的气象条件下作物的耗水量不同；同样是受旱天数，由于气象条件不同，对土壤、作物造成的干旱程度不同，从而减产率也不同。为了克服这些影响，本试验采用土壤湿度作为控制指标。即用可移动的防雨棚绝天然雨，通过特制称采用称重法控制土壤水分的下限。当该处理进入受旱生育期后，排干表面水层，使土壤进入饱和含水状态；通过称重，当土壤水分下限消耗至设计的下限标准时，立即灌水，浸泡一昼夜，让土壤充分饱和，然后排干水层，接着受旱，如此反复，直至该生育期结束。非受旱生育阶段采用浅灌灌水方式处理。早、中、晚稻共分10个处理，各处理水分下限指标见表2.4，各处理的适宜水分上限及最高允许蓄水位与灌溉制度试验中的浅灌处理相同。水分生产函数处理见表2.4。表2.4&&&&&&&&&&&& 水分生产函数处理设计处各生育期水分下限指标理返青分蘖拔节孕穗抽穗开花乳熟黄熟1.早（晚）正常50000落&&&&&&& 干2.中稻正常500003.早（晚）稻分蘖期受旱50.7θs0004.中稻分蘖期受旱50.7θs0005.早（晚）稻拔节受旱500.7θs006.中稻拔节受旱500.7θs007.早（晚）稻抽穗期受旱5000.7θs08.中稻抽穗期受旱5000.7θs09.早（晚）稻乳熟期受旱50000.7θs10.中稻乳熟期受旱50000.7θs注：θs为饱和含水量第三节&& 试验与观测方法一、试验方法及试验区布置1、灌溉制度试验方法及试验区布置灌溉制度共做了三种稻别的试验，即早稻、双季晚稻和中稻。试验的主要内容是测量水稻各生育的蒸发蒸腾量、降雨利用量以及水稻生理、生态指标和考种测产。灌溉制度试验是在面积为2*2m2、深1.3m的标准坑中进行的。测坑下部设有纵横排水管（采用PVC管上凿孔而成），上铺10~15cm碎石、砂滤料，上部再分层填入的原状土，测坑靠廊道一侧设排水闸阀。早稻及双季晚稻在同一测坑内进行。每种处理重复三次，早稻、中稻、双季晚稻共布置18个测坑，测坑的位置及结构图见附图。2、水分生产函数试验方法及试验区布置水分生产函数试验的主要内容是精确测定各处理的水稻在各生育阶段的蒸发蒸腾量、水稻生理、生态指标以及考种测定。水分生产函数在内径为0.618m（填土面积为0.3m2）、高0.8m的大型蒸渗器内进行。蒸渗器为圆形，采用1.5mm厚的锌铁皮制成，外设钢筋圈，增强刚度。蒸渗器内底部设排水管，外接排水闸阀，上铺设15cm厚的碎石及砂滤料垫层。测筒场地上设有可行走式钢架防雨棚，两侧安装有轨道，可很方便的推移。水分生产函数试验考虑湖北省水资源具体情况及天气状况，以农民可以接受的干旱程度为标准，拟订控制水分下限位0.7θs（θs为饱和含水量）。每个处理重复三次。早稻、双季晚稻采用同一测筒，共设置40个测筒。测筒采用地埋式双套筒方式安装，器内土面与地面齐平，套筒外空地种植草皮。测筒的布置及结构见附图3、稻田无水层时渗漏试验的方法及布置稻田无水层时渗漏试验主要是通过对有底测坑与无侧向渗漏的小区之间同样处理的同期耗水量的比较，找出田面无水层时渗漏量随时间的变化规律。此试验在有底测坑与小区之间进行。选择灌溉制度试验区的有底测坑2个，塝田、冲田各一块。在塝田及冲田内各布置8个小区，面积为5*7m2，各小区之间及小区与保护带之间的田埂采用防渗油毡外加一层塑料薄膜做成不透水田埂。1个有底测坑对应4个小区，在有水层时小区及测坑其水分控制标准相同；在无水层做渗漏试验时，测坑及小区耗水量采用复水法测定，小区与测坑的耗水量差值即为渗漏量。二、主要项目的观测方法1、测坑中水稻蒸发蒸腾量及小区中蒸发蒸腾量与渗漏量之和：有水层时，用观测的水层深度成果按水量平衡方程计算确定，水层深度用ZHD—60型电测针观测；无水层时用复水法确定。2、蒸渗器中水稻蒸发蒸腾量：有水层时，同时用称重法及观测水层深度用水平衡方程确定，水层深度用ZHD—60型电测针观测；无水层时，利用称量为500kg感量为20g的特制活动吊称采用称重法测定。3、水稻稻田渗漏量：有水层或无水层时，均用有底测坑与小区同期观测的蒸发蒸腾量之差确定。有水层时采用ZHD—60型电测针观测水深；无水层时用复水法确定蒸发蒸腾量。4、产量：各测坑、测筒、小区中的产量单打单收，按面积换算实测产量。5、生理生态指标动态调查：叶面积指数采取定点定苗定期（一般10天）量取叶片度及宽度，用叶面积乘以换算系数确定：分蘖数、株高、绿叶片数均采用定点定苗定期观测。6、考种测产及生育期调查：按《灌溉试验规范》（SL13—90）要求进行。7、水温、土温及泥湿：用曲管和直管温度计测定。8、各种气象要素：按《地面气象观测规范》要求测定，其中水面蒸发皿采用80cm型或E601，并用ZHD型测针测定蒸发量。第三章&& 节水灌溉条件下稻田水量平衡研究无论是节水灌溉工程的规划、设计、流域规划，还是节水灌溉管理，或灌溉水资源不足条件下的水量优化分配与调度，均需要进行稻田水量平衡分析计算。在节水灌溉条件下，稻田经常无水层，稻田渗漏量将十分复杂；同时，水稻蒸发蒸腾量由于受土壤水分胁迫，其分析计算也不同于传统方法。因此，节水灌溉条件下稻田水分平衡研究是国内外专家目前共同关心的课题。第一节&& 水稻蒸发蒸腾量研究实行节水灌溉或者间歇灌溉，稻田土壤将在一定阶段内受到不同程度的干旱，从而引起水稻蒸发蒸腾量的变化。研究充分灌溉与间歇灌溉（土壤受旱）条件下水稻耗水规律、土壤干旱所导致的水稻蒸发蒸腾量变化规律，是开展合理的水稻节水灌溉的主要依据。一、水稻蒸发蒸腾量变化规律及影响因素水稻蒸发蒸腾量或耗水量是指植株蒸腾与棵间水面或土面（无水层时）蒸发之和。在正常灌溉条件下，水稻蒸发蒸腾量主要受气象因素的影响，同时又受水稻本身的适当条件。在节水灌溉条件下，由于水稻生态系统中最活跃的因素—水分状况的改变，导致所有其它环境因素及其生态作用发生变化。第一，在田面无水层时，棵间蒸发量减小；第二，当稻田较长时间无水层时，水稻吸水力最强的“浮根”不能吸水，根系吸水力减弱；第三，稻田干旱，根部周围土壤进入根系的水力梯度改变，土壤水分进入根系的阻力增大，也使根系吸水更加困难。此时，由于稻田空气湿度减小，根据水汽扩散理论，大气的潜在蒸发蒸腾能力反而更强，植株体内很快形成水分胁迫现象。这种由稻田水分亏缺而引起的生态系统的改变，必然引起“土壤—植物—大气”水分传输系统内的水力梯度调整及水稻其他生理功能变化，如叶气孔开度减小，叶面积生长受阻。因此，水稻蒸发蒸腾量会减小。不同处理水稻全生育期典型蒸发蒸腾量见图3.1~3.5。图3.1&& 1996年中稻日均蒸发蒸腾量图水稻在全生育期内的耗水规律可通过水稻日平均蒸发蒸腾量在全生育期内的变化过程进行分析。以上的日均蒸发蒸腾量图表现了以下规律：1、耗水强度的主要影响因素之一是气象条件据分析，作物需水量与太阳辐射量的大小是成比例的，辐射能量的大小及其变化可用气温来衡量。因此，气温是影响土壤蒸发和作物蒸发蒸腾量的重要因素。对水稻的生育期而言，从5月~10月，气温的变化过程是低—高—低，耗水强度的变化也是低—高—低。中稻的耗水高峰在8月，96年由于6月下旬至7月上旬一直降雨，相对于气温较低，所以耗水量也较小；晚稻的生育期为8~10月，9月中旬以后气温急剧下降，所以耗水量变化趋势也与之相同；早稻的耗水高峰在5月下旬至6月上旬。2、耗水强度的主要影响因素之二是作物长势，其中主要是叶面积指数。在同样的气象条件下，叶面积指数越高，耗水强度越大。在中稻生育期的7月下旬及8月上旬、中旬，属于中稻的拔节孕穗及抽穗开花期，叶面积指数达到最大值，所以蒸发蒸腾量也达到最大值，并且在分蘖期，叶面积指数增加较快，蒸发蒸腾量也随着增大；8月中旬过后，属于中稻的乳熟期，叶面积指数停止增长并有所下降，蒸发蒸腾量也随之下降；对于早稻，6月上、中旬属于拔节孕穗期，叶面积指数最大，蒸发蒸腾量也最大。3、耗水强度与灌溉处理技术有关从图3.1~3.5可知，浅灌、湿润灌、间歇灌三种灌水技术中，一般情况下，间歇灌日均耗水量最小，浅灌最大，湿润灌介于两者之间，这是因为灌水技术不同，导致土壤含水量不同及改变了农田小气候，引起作物长势的区别，间接地影响了作物耗水量。由于三种灌溉处理的水分下限均不足以引起显著的水分胁迫，不会引起水稻生理机制发生变化。因此，这种由于灌溉处理引起的水稻蒸发蒸腾量变化不明显。这也是本研究的主要观点之一。二、水稻蒸发蒸腾量分析计算在正常灌溉条件下，由于影响水稻蒸发蒸腾量的主要因素是气象条件，同时受水稻本身的适当调节，其计算方法主要有经验公式法和半经验公式法两类，在我国有代表性的公式为：ET=α*EO+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.1）ET=Β*T+C&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3.2）ET=a*t+bh+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.3）ET=a*t+b*v+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.4）及& ET=KC*ETO&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&（3.5）在（3.1）及（3.2）式中，ET为某时段水稻蒸发蒸腾量（mm）。EO为同期水面蒸发量（mm）,T为同期积温（℃）；在（3.3）~（3.5）式中，ET为某时段内日平均水稻蒸发蒸腾量（mm/d），t为日平均气温（℃），h为日平均日照时数（hrs），v为日平均风速（m/s），KC为作物系数，ETO为日平均参考作物蒸腾量（mm/d）；α、β、a、b均为经验系数，C为经验常数。式（3.1）~（3.4）虽为经验公式，但均有一定的理论基础，且计算简便。我国过去几十年的实践证明，这些公式的计算精度完全可以满足设计和管理要求。由于这类公式中的回归系数需要通过长系列实测的水稻蒸发蒸腾量资料与其他资料进行分析求证，且各地不能采用相同值，这类公式的应用受限制。因此，国内外广泛采用的水稻正常灌溉条件下的蒸发蒸腾量计算公式是（3.5）式。其中，各地均有可供采用的KC值，而ETO可通过彭曼（Penman）公式计算。依据1979年联合国粮农组织（FAO）推荐的彭曼公式所计算的ETO值，我国各地均已绘制出分月ETO等值线图。在节水灌溉，特别是水分胁迫条件下，影响水稻蒸发蒸腾量的因素有多种，但仍然可分为三类，即大气因素，植物因素和土壤水分因素。水稻蒸发蒸腾量计算式总可以表达为：ET=f1(AO)*f2(P)*f3(S)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3.6)式中：ET—节水灌溉条件下水稻蒸发蒸腾量（mm）；f1(AO)—大气因素函数项；f2(P)—水稻植株因素函数项；f3(S)—土壤因素函数项。（一）大气因素函数项对于大气因素函数项f1(AO)，可采用联合国粮农组织最新推荐采用的修正彭曼（Penman）公式，即式中：ETOi—第I日参考作物藤发量（mm/d）；△I—温度~饱和水汽压关系曲线上在Ti处的切线斜率（KPa*℃-1）；Ti——第i日平均气温（℃）eai——第i日饱和水汽压（KPa）；Rni—第I日净辐射（MJ/m2*d）;Rni=Rns-Rnl&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3.10)Rns—净短波辐射（MJ/m2*d）；Rnl—净长波辐射（MJ/m2*d）；Rns=0.77（0.19+0.38ni/Ni）Rai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3.11)ni—第I日实际日照时数（h）；Ni=7.64Ws&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3.12)Ws—日照时数角（rad）；Ws=arccos（-tanφ*tanδ）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&（3.13）φ—地理纬度（rad）；δ—日倾角（rad）；δ=0.409*sin（0.0172J—1.39）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.14）J—第i日的日序数（公元1日为1，逐日累加）；Rai—大气边缘太阳辐射（MJ/m2*d）；Rai=3.17*dr（Ws*sinφ*sinδ+cosφ*cosδ*sinWs）&&&&&&&&&&&&&&&& （3.15）dr—日地相对距离；dr=1+0.033cos（0.0172J）& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3.16）Rnl=2.45×10-9*（0.9ni/Ni+0.1）*（0.34-0.14）（二）水稻植株因素函数项对于植物因素函数f2（p），正常灌溉时，水稻植株对蒸发蒸腾量的影响常采用作物系数Kc反映。在节水灌溉条件下，植物因素函数项仍可采用类似方法处理。如果稻田水分严重不足，由于水分胁迫对植株生理机制的影响，需分为三个阶段来考虑，即受旱之前，受旱期间和受旱之后。在一般情况下，第一，由于叶面积与叶气孔的数目成正比，植株蒸腾气孔量的多少，可以用叶面积指数来表示；第二，单个气孔蒸腾面积及蒸腾强度，可以根据叶气孔的行为来分析；第三，植株对棵间蒸发量的影响，也与叶面积大小或叶面覆盖程度有关。因此，植物因素函数项常表示为叶面积指数的函数。根据观测（详见下章），在本课题研究的条件下，水稻叶面积指数在三种水分条件下变化规律性不强。换句话说，由于间歇灌的土壤水分下限最低值也未低于饱和含水率的80%，故不需分三个阶段来考虑。由于叶面积指数LAI的测定十分复杂，资料有限，可采用绿叶覆盖百分率来代替叶面积指数，不仅精度可满足要求，而且实用性强。因此，植物因素函数项可表示为：f2（p）=a+b*C&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（3.30）式中，a,b,n为经验常数、系数、指数；CCVi为第i日绿叶覆盖百分率（%）。根据分析，经验参数可取为：a=0.8~0.9；b=(0.65~0.75)×10-6；n=2.26~2.30那么，只需知道当时的绿叶覆盖百分率（如封行为100%），插秧时约为5%，就可确定f2（p）。（三）土壤因素函数项对于土壤因素函数项f3（S），在常规灌溉方式下，水稻蒸发蒸腾量的计算不考虑此项。在大多数情况下，只要稻田土壤含水量不低于饱和含水率的80%，亦不考虑此项。由于实验中，尽管稻田土壤含水率未低于饱和含水率的80%，但水稻蒸发蒸腾量却有降低的趋势。因此，可用下式计算f3（S）：1，有水层时；f3（S）=KS=ln(1+θi)/ln101,无水层，但θi≥0.8θi第二节&& 节水灌溉条件下稻田渗漏量的研究稻田渗漏量（垂直渗漏量）是稻田水量平衡的最主要因素之一。在淹灌条件下，稻田渗漏量可达到稻田总耗水量的30%~40%以上。尽管稻田渗漏对稻田生态系统环境的改善有利（淋失有毒物质），并将空气中的氧气带入根部，但也有不利的方面，即淋失部分养分。同时，在节水灌溉条件下，由于稻田经常无水层，无需通过渗漏作用将氧气带入水稻根部；由于稻田不是长期处于淹水状态，有毒物质自然减少。因此，最大限度地减少渗漏量是国内外节水灌溉研究的重点内容之一。在稻田有水层时，稻田渗漏量比较稳定，只受稻田水层深度的适当影响。在田面无水层后，稻田渗漏量的变化理论上服从土壤水非饱和渗流规律。虽然极少数文献中有自由排水通量的计算方法，但国内外尚没有成功模拟稻田无水层时，自由排水通量的先例，也没有理论上严密的计算公式。课题组在3年的实验中均将实测稻田无水层时的渗漏量（自由排水通量）作为最重要的观测项目之一，但实测结果规律不强。其主要原因是由于稻田出现干裂现象后，无法准确测定真实的稻田渗漏量，这与国外报道是一致的。根据对实测资料的综合分析，如果稻田不出现裂缝，试验地点岗、塝田的稻田渗漏量可参考表3.1。表3.1&& 漳河灌区岗、塝田稻田渗漏量参考值水分状况水深≥30mm5mm≤水深≤30mm0≤水深≤5mm无水第1天渗漏量（mm/d）3.83.22.82.0水分状况无水第2天无水第3天无水第3天无水第5天渗漏量（mm/d）1.51.10.90.7水分状况无水第6天无水第7天无水第8天渗漏量（mm/d）0.50.30.2在漳河灌区的冲田或地势较平坦地区的稻田，其渗漏量比表3.1中数值可能低得多。此表只说明渗漏量的变化规律，不作为其它条件下取值。第三节&& 稻田降水利用率研究稻田降水利用率不仅直接影响灌溉用水量的大小，从而直接与节水效益相关，而且在很大程度上对降水的径流量和排涝模数产生深远的影响。降水利用率高，则灌溉用水量小，排涝负担轻。目前，在不影响稻正常生长需水要求的前提下，国内外将提高稻田对降水的利用率作为“节水”的重点措施之一。由于过去将水稻节水灌溉研究的重点放在单纯的节约灌溉用水量方面，忽视了对降水利用率的研究，故虽然国内外提出了许多水稻节水灌溉模式，但缺乏对降水利用率的定性研究，我国福建等地对“少灌多蓄”灌溉模式进行过试验研究，但该成果所报道的灌水次数过多（早稻生长期74天，灌水38次；晚稻生育期94天，灌水46次），不利于灌水管理，也不同于本课题的“间歇灌”模式。此外，国内外尚没有将“间歇灌”的模式与排涝模数研究联系起来的先例。由于湖北地区既面临洪涝威胁，又有节水要求，根据灌与排的辨证统一关系，推行科学的节水灌溉模式，可达到不增加排水工程建设投资前提下，大幅度减小排涝模数的效果。根据对3年实测资料的分析，在试验年份，间歇灌溉可提高降水利用率15%~20%（详见下节）；对于湖北地区十年一遇的排涝模数，可减小10%~15%（详见效益分析报告）。第四节&& 不同灌溉条件下稻田水量平衡稻田水量平衡方程为：hi+1=hi+mi-ETi-Ci-Ki &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(3.32)式中：hi+1 ，hi—分别为时段末、时段初的水层深度（mm）pi—降雨量（mm）;mi—灌水量（mm）；ETi—水稻腾发量（mm）；Ci—排水量（mm）；Ki—渗漏量（mm）根据水量平衡方程，对年实测资料整理分析得到不同年份、不同稻别、不同处理条件下典型稻田水量平衡汇总如表3.2~表3.5。表3.2&& 1997年早稻灌溉制度水量平衡表&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm项目处理蒸发蒸腾量渗漏量降雨量排水量降雨利用量灌水量浅&&&&&&& 灌返青期23.921.650.820.530.330.0分蘖初期118.180.031.40.031.4150.0分蘖末期37.37.2209.8186.623.240.0拔节孕穗45.028.03.70.03.780.0抽穗开花54.137.0109.055.453.670.0乳熟50.935.258.333.025.335.0黄熟48.424.6230.1194.735.40.0合计377.7233.6693.1490.2202.9405.0湿&&& 润&&& 灌返青期22.921.650.820.830.030.0分蘖初期125.668.531.40.031.4160.0分蘖末期41.17.2209.8181.628.240.0拔节孕穗44.025.03.70.03.740.0抽穗开花58.632.6109.041.767.380.0乳熟50.931.558.332.925.40.0黄熟41.56.2230.1178.351.80.0合计384.6192.6693.1455.3237.8350.0间&&& 歇&&& 灌返青期26.121.650.819.231.630.0分蘖初期112.768.431.4031.4135.0分蘖末期30.17.2209.8188.121.740.0拔节孕穗32.4243.703.740.0抽穗开花63.827.5109.023.685.445.0乳熟54.431.558.332.825.50.0黄熟34.56.2230.2181.548.60.0合计354.0186.4693.1445.2247.9290表3.3&& 1997年中稻灌溉制度水量平衡表&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&单位：mm项目处理蒸发蒸腾量渗漏量降雨量排水量降雨利用量灌水量浅&&&&&&& 灌返青期41.938.8209.8164.545.340分蘖初期101.571.4157.692.964.7120.0分蘖末期109.242.1266.6164.3102.3100.0拔节孕穗103.942.048.0048.0120.0抽穗开花129.438.2000140.0乳熟94.220.4000120.0黄熟126.016.69.209.20合计706.1269.5691.2421.7269.5640.0湿&&& 润&&& 灌返青期37.739.4209.8156.853.040.0分蘖初期96.862.6154.354.799.680.0分蘖末期118.040.3269.9160.6109.390.0拔节孕穗109.436.848.0048.090.0抽穗开花119.331.2000120.0乳熟86.715.100090.0黄熟121.58.79.209.20合计689.4234.1691.2372.1319.1510.0间&&& 歇&&& 灌返青期41.239.4209.8166.043.840.0分蘖初期100.957.8157.669.588.190.0分蘖末期121.739.1266.6131.9125.085.0拔节孕穗98.332.248.0048.090.0抽穗开花119.532.0000135.0乳熟89.214.700090.0黄熟132.011.29.209.20合计702.8226.4691.2367.4314.1530.034表3.4&& 1997年晚稻灌溉制度水量平衡表&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm项目处理蒸发蒸腾量渗漏量降雨量排水量降雨利用量灌水量浅&&&&&&& 灌返青期48.230.600040.0分蘖初期122.944.2000175.0分蘖末期31.55.58.708.740.0拔节孕穗62.924.20.500.580.0抽穗开花112.268.845.2045.2140.0乳熟60.542.824.9024.960.0黄熟74.012.234.0034.00合计512.2228.3113.30113.3575.0湿&&& 润&& &灌返青期52.330.600040.0分蘖初期119.840.8000175.0分蘖末期32.05.58.708.745.0拔节孕穗56.023.60.500.590.0抽穗开花114.060.345.2045.2120.0乳熟64.334.524.9024.945.0黄熟78.012.234.0034.00合计516.4207.5113.30113.3555.0间&&& 歇&&& 灌返青期55.531.200080.0分蘖初期121.838.4000135.0分蘖末期30.45.58.708.745.0拔节孕穗46.017.40.500.545.0抽穗开花106.850.145.2045.290.0乳熟60.328.724.9024.980.0黄熟72.012.234.0034.00合计492.8183.5113.30113.3515.0表3.5&& 1998年中稻灌溉制度水量平衡表&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm项目处理蒸发蒸腾量渗漏量降雨量排水量降雨利用量灌水量浅&&&&&&& 灌返青期33.026.817.7017.740.0分蘖初期78.557.036.38.736.370.0分蘖末期42.28.236.2036.265.0拔节孕穗149.770.484.0084.0130.0抽穗开花118.673.0323.5160.7162.835.0乳熟93.138.480.149.576.550.0黄熟93.512.242.7042.70合计608.6286.0620.5218.9456.2390.0湿&&& 润&&& 灌返青期32.326.817.7017.740.0分蘖初期72.348.636.34.036.390.0分蘖末期51.38.236.2036.265.0拔节孕穗137.367.684.0084.0100.0抽穗开花114.170.2323.5110.1216.10乳熟84.937.280.1580.061.150.0黄熟115.612.242.7042.742.70合计607.8270.8620.5172.0494.1345.0间&&& 歇&&& 灌返青期31.626.817.7017.740.0分蘖初期73.436.036.3036.350.0分蘖末期49.55.136.2036.270.0拔节孕穗137.160.684.0084.0100.0抽穗开花109.768.5323.5105.9217.60乳熟82.232.080.119.480.10黄熟96.912.242.7042.70合计580.4241.2620.5125.3514.6260.0第四章&& 水稻节水高产灌溉模式及机理研究第一节&& 水稻节水高产灌溉模式从表3.2~3.5（上节）可以看出，间歇灌溉模式可比“浅灌”和“湿润灌”分别节省用水量11.7%~50%和7.8%~32.7%。根据实测，“间歇灌”的灌水次数减少，早稻仅为6次，中稻5次（1998年，相当于丰水年），晚稻8次（1997年，相当于枯水年）。另一方面，三种不同灌水处理的水稻产量见表4.1表4.1&&& 不同灌水处理的水稻产量&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：kg/亩年份处理1996年1997年1998年中稻百分比早稻百分比中稻百分比晚稻百分比中稻百分比浅灌700.5100%353.9100%664.6100%354.4100%570.7100%湿润灌682.397.4%367.0103.7%644.396.9%350.098.8%589.9103.4%间歇灌681.697.3%357.8101.1%630.394.8%336.695.0%577.2101.1%表4.1中，96年中稻由于种植密度较大田高，所以产量明显较高。从表4.1中可看出：不同的灌溉模式对水稻产量无明显不利的影响。事实上，间歇灌溉处理有些小区的产量更高。根据这几种典型处理的稻田水量平衡及其对产量的影响，可以推荐“间歇灌”为适用的节水高产灌溉模式。但有以下两点值得说明：1、水稻插秧至分蘖中期，稻田田面不宜无水层。这是因为实验中发现，若田面无水层，容易引起分蘖不足。2、不同土壤条件、不同地形条件、不同水源条件，稻田适宜水分上下限及最高允许蓄水位应作适当调整。地势越低、土壤愈粘重、水源愈有保障，水分下限可以愈低。第二节 间歇灌溉的节水机理分析虽然国内外对于间歇灌溉的节水潜力观点一致，但对于节水途径和机理认识有差异。Tabbal等人认为，节水的途径主要是减少了渗漏量，而水稻蒸发蒸腾量明显区别，但他也认为如果田面产生明显的干裂缝，则无论渗漏水量，还是灌溉用水量均比传统淹灌条件还要高。Tripathi等人则认为，间歇灌溉处理的节水主要途径为两方面，首先是渗漏量减少，粘土、重壤土和中壤土条件下，分别减少25%、31%和36%；其次是水稻蒸发蒸腾量的减少，传统淹灌处理全生育期水稻日平均蒸发蒸腾量为7.4~9.2mm/d，二间歇灌溉处理仅为6.1~7.1mm/d。通过本课题的试验研究，作者认为主要表现在以下方面：1、适当减少水稻蒸发蒸腾量如前述，除水稻生长的后期外，稻田表层30cm土层内土壤含水率下限均不可能低于饱和含水率的80%。根据国内外的试验研究结果，在这种稻田水分环境条件下，水稻的植株蒸腾速率一般不会降低，这也是稻田短期无水层，不导致水稻受旱减产的生理基础。但另一方面，由于稻田无水层时表层0~5cm土层干燥，棵间蒸发量将减小25%~35%。由于棵间蒸发量占水稻全生育期总的蒸发蒸腾量的比例一般不超过40%，且间歇灌溉处理田面无水层的天数一般不超过全生育期天数（不含黄熟期自然落干）的30%~40%，故水稻蒸发蒸腾量虽可能减少，但通过减少水稻蒸发蒸腾量的节水潜力不大。湖北省漳河站的实测资料表明，绝大多数间歇灌溉处理的水稻蒸发蒸腾总量仅比浅湿灌溉处理低5—~10%。2、降低稻田渗漏量间歇灌溉条件下渗漏量减小的机理包含两个方面，一是稻田平均水层深度降低而使渗漏水头减小，因而渗漏强度下降；二是无水层时稻田土壤含水率虽因大于田间持水率而产生重力水下渗，但这时的自由排水通量显著低于有水层时的渗漏量。对于不同的土壤质地、地形条件和水文地质条件，渗漏量减小的幅度不同，但一般都在30%~40%以上。湖北漳河试验站地处丘陵地区，虽土壤为粘壤土，但渗漏量受地形条件影响很大。一般来说，淹灌条件下的渗漏总量比间歇灌溉处理高50~150mm。1998中稻生育期（除晒田、落干外）间歇灌处理平均有28天无水层。理论上说，田间无水层的天数越多，持续时间越长，渗漏量减少的幅度越大，但由于田面出现干裂缝，在恢复灌水后的渗漏量反而更大。但是，在实验过程中也发现，在田面无水层3~4天后，测坑中有明显的裂缝，而大田中极少出现明显的干裂缝。因此，大面积水稻种植区的渗漏量减少幅度可能超过小区实测值。3、大幅度提高降水利用率从试验处理设计表2.1~2.3可以看出，间歇灌溉处理各阶段最高允许蓄水位不比浅湿灌溉处理高，甚至略有降低，但适宜水位上限与其差值明显加大，这意味着间歇灌溉处理有较大的蓄雨空间。稻田水量平衡结果表明，降水利用率的提高，是稻田灌溉用水量减少的最重要原因之一。1998年中稻本田期降水量为620.5mm，间歇灌溉和浅水灌溉处理的有效降水量分别为514.6mm和456.2mm。其它年份、其它稻类的试验结果与此相仿。因此，由于降水利用率的提高，间歇灌溉处理一般可节省灌溉水10%~40%。第三节 间歇灌溉高产机理分析一、三种处理水稻生长动态调查及间歇灌溉高产机理分析间歇灌溉及浅湿灌溉条件下典型处理的产量见表4.1。从表中可以看出，间歇灌溉条件下不导致水稻减产。这与国内外报道相吻合，也是由间歇灌溉的稻田水分不影响水稻正常生理活动所决定的。同其他水稻节水灌溉模式一样，水稻间歇灌溉的增产机理研究已开始受到越来越多的重视，因为这种研究关系到农民是否对水稻节水灌溉感兴趣，并自觉接受水稻节水灌溉技术，从而推动水稻灌区节水灌溉的普及。在水稻间歇灌溉条件下，稻田处于“淹水—湿润—短暂落干”的水分循环状态，既能满足水稻对田间水分要求较高、耐湿不耐旱的特性，又能使稻田土壤通透性良好，供氧充足，水、肥、气、热条件协调，为水稻生长发育创造了良好的生长条件。广西桂林站的实测资料表明，间歇灌溉处理的土壤Eh值比浅湿灌溉处理高10%~15%，速效氮高25.3%。另一方面，水稻根系既是吸水吸肥的主要器官，又是很多物质同化、转化或合成的场所，根系的生长发育及活力直接影响水稻的营养水平和产量水平。在间歇灌溉条件下，无论早、中、晚稻，漳河站实测水稻根系层深度均比浅湿处理增加5~10cm，分别为40~50cm和30~40cm，且总根数和白根数均比浅湿处理高20%以上，有些处理白根数甚至数倍增加。由于水稻根系吸水吸肥空间加大、活力增强，水稻具有丰产的条件。值得指出的是，在间歇灌溉条件下应根据土壤质地进行水分管理，避免田面过分干裂而拉断根系。水稻间歇灌溉引起水稻丰产的机理，也可以从不同处理水稻生长发育动态及产量形成特点中看出。不同稻别、不同年份、不同灌溉处理条件下水稻生长动态指标及产量构成见表4.2~表4.5。表4.2 1997年早稻动态调查表动态指标处理时间叶面积指数亩茎数（万根/亩）株高（cm）浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉5月10日0.3620.3990.40221.2321.2321.2323.925.125.65月20日0.6350.8500.82324.0126.2924.2729.231.731.15月31日1.9711.9992.27738.6839.9447.0243.840.741.86月10日3.6513.3093.49240.4541.4645.0055.849.250.96月20日4.9134.8405.30039.4339.4342.4760.357.454.57月2日3.9003.5454.67539.4339.4340.9570.567.566.5表4.3 1997年中稻动态调查表动态指标处理时间叶面积指数亩茎数（万根/亩）株高（cm）浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉6月10日0.2470.2360.2535.45.45.43634356月20日0.930.7000.88514.414.413.54644456月30日2.7302.3352.40028.828.825.25658.5587月10日4.8304.9205.42528.828.827.07576787月21日6.7806.8607.02023.421.627.08384857月30日7.0007.0457.30221.621.625.49188908月9日6.5406.7306.79019.819.821.6109112108表4.4 1997年晚稻动态调查表动态指标处理时间叶面积指数亩茎数（万根/亩）株高（cm）浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉8月20日2.282.221.8749.5448.5342.4739.932.335.69月1日4.844.533.7250.0551.5751.5748.847.545.99月10日4.624.694.3550.5648.5348.5357.055.153.59月22日4.264.473.7449.5448.5348.5163.164.360.0表4.5 1998年中稻动态调查表动态指标处理时间叶面积指数亩茎数（万根/亩）株高（cm）浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉浅水灌溉湿润灌溉间歇灌溉6月2日0.3370.3280.3396.006.006.0035.0033.8635.566月10日1.0380.9630.88816.3815.7516.0052.0644.5048.066月20日2.8132.3292.29124.7520.5020.2564.0658.2560.566月30日4.4323.3903.64525.2521.5023.5073.8872.1370.257月10日6.5115.3655.59223.2521.5023.5083.8881.8885.637月31日8.2047.2837.03821.5019.1420.2594.7592.8891.638月10日6.5315.8946.17818.7515.7117.25123.38120.43123.881．蒸发蒸腾量与叶面积指数的关系不同灌溉处理模式的叶面积指数（LAI）动态过程见表4.2~4.5。正常情况下，水稻的叶面积指数是由插秧后逐渐增大，到营养生长末期时达到最大值，也是这一阶段耗水强度上升最快的原因之一。叶面积指数的变化情况符合耗水量的变化情况规律。由于各处理的区别在于水分下限指标的不同，对间歇灌溉，当达到水分下限指标时，相当于水稻受到一定程度的干旱。突然轻旱，使作物由于缺水而抑制细胞生长，而适度的干旱无论是对水稻的分蘖还是对水稻的根系生长和发育似乎均有好处。所以当复水后，由于根系吸水、吸肥能力增强，土壤中养分、有机物合成原料充足，促使叶面积增长更快，此时，作物的耗水量也大。图3.1~3.5中的日腾发量曲线也说明了这种现象。除特别干旱年份外（如97年晚稻），表4.2~4.5中，在水稻生长前期，间歇灌溉的叶面积指数比同期的浅灌和湿润灌的高，但后期都较相近。另外，由于水稻的叶面积指数达到3.5~4.0以后，由于叶片相互遮盖，叶面蒸腾强度和光和作用取决于上部叶片的机能、根系活力和太阳辐射。在间歇灌溉条件下，由于复水后新生叶片较多，即使叶面积指数比浅灌和湿润灌的小，其耗水强度也会与浅灌和湿润灌相近或者更大。这也是有的年份三种处理的耗水量相近的主要原因。2．蒸发蒸腾量与亩茎数及株高的关系在中指密度相同的情况下，亩茎数取决于分蘖率。在分蘖后期，间歇灌溉的晒田的时间比浅灌及湿润灌的长，抑制了水稻的无效分蘖，亩茎数减少，但对后期的有效分蘖数没有影响。根据三年的试验资料分析，三种处理的亩茎数没有多大的区别，尤其是浅灌与湿润灌有时是相等的。二、三种不同灌溉模式对产量的影响从表4.1可知：不同的灌溉制度对产量的影响不大。尤其是早稻，因为早稻的生育期为5/5~21/7日，在这段时间内，天气大多以阴雨为主（特别是湿润年份和丰水年份），且日平均气温较低，导致即使按非充分灌溉进行灌水管理，其水分指标也很少达到下限，而适度的干旱对早稻的有效分蘖及籽粒的成熟有好处。其他年份，其他稻别的产量表明，间歇灌溉处理的产量与浅灌和湿润灌的产量无明显的区别（有的高些，有的低些）。不同灌溉制度模式下的考种测产试验成果见表4.6。表4.6 灌溉制度试验考种测产表年份稻田试验处理基本苗数每蔸分蘖数株高（cm）穗长（cm）穗数每穗粒重千粒重干物质重干籽实重总数有效分蘖率总数有效总数实粒空粒不实粒（%）gKg/亩Kg/亩1996中稻浅灌91212122.525.312111801602012.526.72050700.5湿润灌7101012025.31091691442517.426.11486682.3非充分灌61010108.62577174154201327.11071.5682.31997早稻浅灌71212701912115345817.823.8324.6353.9湿润灌712117016.112115143818.623.5367间歇灌712127516.411104941819.524.6308.4357.8中稻浅灌3202010925.6202017516213827.6664.6湿润灌317171122717171971692816.629.5644.3间歇灌3191810826.918181841642012.229.8630.3晚稻浅灌7272663.1142626453692523266354.4湿润灌7312964.213.8292946301653.323.1266.8350间歇灌730256212.8252240281242.923.8261.1366.61998中稻浅灌3109123.3278813312014110.126.5531.9570.7湿润灌31212122.826.31010154140159.427.3607.1590.1间歇灌3111112224.9991451232214.926.1582.5577.2从考种测产表可知：间歇灌的穗长比浅灌和湿润灌短些，而对株高的影响不大。由于间歇灌溉使得有效穗数减少，在同样营养状况下，间歇灌溉的籽粒饱满，千粒重明显地高于浅灌和湿润灌。而不实率明显的低于浅灌和湿润灌。三、初步结论浅灌、湿润灌、间歇灌三种灌溉处理模式对水稻的产量影响不大，但在多年平均情况下间歇灌的灌水量只是浅灌的66.7%，是湿润灌的75.4%，间歇灌的降雨利用量分别是浅灌和湿润灌的112.8~120.0和104.1~118.0%.第五章 水稻水分生产函数及应用研究通过对水稻节水灌溉制度的研究，虽然能从试验成果中找出一定的规律，但并没有从理论上说明节水灌溉的原理及依据。水稻水分生产函数的研究，旨在通过对水稻各生育期干旱程度的控制，使水稻有意亏水，模拟自然干旱状况，考察水稻在不同生育期受旱对其生理生化过程及产量的影响，研究稻田水分不足条件下蒸发蒸腾量与产量的数学关系，为在水资源量一定的条件下，有效、及时的供水，提高水的利用率及准确计算水稻的灌溉增产效益提供理论依据。第一节 水稻产量——水关系作物的生长发育及经济产量的形成，受多种因素的影响，其中，主要包括水、肥、气、热、光等。由于光照、热量等其他自然因素属非人为“投入”因素，在研究“投入——产出”模型时，一般不考虑这些因素。国内外学者在研究作物投入与产出关系时，也包含多因素的，但由于在水、肥、气以及一定意义上的热因素中，水分是最活跃的因素，且其他因素对作物生长的有效性均与水分密切相关。故最常见的方法是仅研究作物产量与水的关系。建立水分投入X与作物Y的数学模型有两种基本途径：①寻求产量与田间供水量（灌溉水量、有效降雨量、地下水补给量等之和）的关系；②寻求产量与作物蒸发蒸腾量的关系。因前者包含的因素复杂，且包含了许多因素综合作用的结果（如人为影响、工程条件、水文地质条件等），为消除其他因素影响，真实地反映水与产量的关系，目前通用的途径是后者。事实上，从本课题前述的研究中可以看出，灌水量的多少不一定与水稻产量直接相关，如间歇灌的灌水量明显减少，但产量无明显降低。在第②种途径中，研究的方向是探求相对产量（即实际产量与供水充足条件下产量之比）与相对蒸发蒸腾量（即实际蒸发蒸腾量与供水充足条件下蒸发蒸腾量之比）的关系。因此，此处仅研究水稻产量与水稻蒸发蒸腾量的关系。由于水分生产函数试验的基建及仪器设施到位较晚，错过了96年中稻的播种时期。从97年的成果看：早稻、晚稻的产量均不高，且从灌区的实际情况看，在早稻、晚稻的生育期内，气温较低，因此试验田周围的农田90%以上均只种中稻。故在1997年进行了早稻、中稻、晚稻的试验，而1998年只进行了中稻试验。水分生产函数试验主要成果见表5.1。本次试验由于时间限制，在团林试验站只进行了三年试验。但团林试验站在我省属于建站较早、比较规范的试验站，有长系列的试验资料，特别是在1987年~1992年，为了研究灌溉效益分摊系数，也进行过中稻水分生产函数试验。但试验设备及手段均比较简陋，称重采用500kg的磅称，精度较差，其试验成果可作为参考。1987年~1992年试验成果见表5.2。表5.1 水分生产函数试验各处理蒸发蒸腾量及产量成果表（）年份稻别编号处理特征各生育阶段腾发量ET（mm）全生育期产量返青分蘖拔节孕穗抽穗开花乳熟黄熟1997年早稻1正常22.1120.9111.2101.255.748459.1356.93分蘖受旱23.697.876.171.936.937.5343.8238.35拔节受旱20.2118.8100.298.950.442.8431.33457抽穗受旱21.3118.6109.790.264.127.1431341.59乳熟受旱23.1127119.498.248.519.3437.9332.4中稻2正常34.8191196.4230.4182.860.2895.6762.74分蘖受旱38.5156.3161.5191147.449743.7600.56拔节受旱35.5199.9158.2217.2179.861.6851.9646.98抽穗受旱40185.8182.2167.2160.241.3776.7680.810乳熟受旱40173.9172.8202.417560.2824.3685.4晚稻1正常48.6117129.477.987.258517.72673分蘖受旱42.198.391.760.160.750402.9169.95拔节受旱47.4106.4127.173.486.962503.2250.17抽穗受旱44.8112.6100.355.48358454.1230.79乳熟受旱45.7118.6132.271.575.758501.7254.91998年中稻2正常25.9144.4215.8185.5110.4114.3796.3691.34分蘖受旱23.8106.8201.3181.8111.1134.4759.2539.36拔节受旱24.5150.2129.7161.1111.9125.4702.8520.48抽穗受旱24.2146212.3144.8118134.4779.7625.510乳熟受旱23.4141.7207.3181.496.9118.5769.2597.3表5.2 团林站历年中稻水分生产函数试验成果（1987——1992）年份处理生育期耗水量（mm）产量kg/亩返青分蘖前分蘖末拔节抽穗乳熟黄熟1986正常26.8113.3138.3180.3212.4156.6144.9588.9分蘖旱27.7109110.3215.5173.1193.6152528.2抽穗旱28.9114.7156.7159.734.850.498.9493.71987正常29.1170.8325.4237.1181.1209.3分蘖旱29141328.6237.8181.1185拔节旱28.6184.7240.7237.3181166抽穗旱29.8184.1329.1151.21801371988正常44205228.6380.6292.1156.958572.7分蘖旱42.9141.5148.6286.3217.2127.846483.7拔节旱41.3170.9149.8249.1226.9126.450335抽穗旱42.6199.2215.4312.6161.6113.449.8368.4乳熟旱40.9191211.4342.4248.9108.734431.31990正常51.6103.2140.5280.9349.8349.860.5698分蘖旱40.581141.2242.4346.6346.660.5621拔节旱53106121.6243.2346.3346.360.5548抽穗旱50100141.5283258.7258.760.54691991正常17.4148.498.6137.7124.7180.437.5871分蘖旱23.1106.990124.8121.8169.137.7678.3拔节旱19.4127.477.7106.8122.2159.637.5609.3抽穗旱19.2139.693.9104.978.7152.737.5617.31992正常31.771.959.6174.9186.979.327.9992.6分蘖旱31.334.659.4172.4184.978.227.9689拔节旱31.768.759.9123.8187.878.627.9600.3抽穗旱32.569.159.4162.849.578.227.9621第二节 湖北省水稻水分生产函数模型水稻水分生产函数可以用产量与耗水量的数学关系表示。由于农业用水越来越紧张，节约用水、合理用水已成为当务之急，通过国内外大量的试验研究发现，水稻在各个生育期内允许有一定程度的缺水，并且各阶段水分的亏缺对产量的影响是不一样的。把不多的水量用到水稻需水的关键时期，尽量地不减产或少减产是可能的。为了准确的反映水分在不同时期的供应对产量的影响，需要建立以各生育期供水充足程度Xi=ET/ETm与产量比Y/Ym的关系。其中国际上用的比较多且较适合我国水稻生育规律的最普遍的形式有以下四种：解联立方程组可求得Ki，用（8）式可得R，并按（1）（2）式中原来令Z1，Xi，K1分别代表的内容，可求出Ai、λi、Bi及Ci。根据表5-1的成果，用以上方法可计算出两个年份、四种稻别、四种水分生产函数模型中的系数及指数。计算成果见表5.3。从表5.3可得到如下结果：1.Jensen模型中的λ值：一般情况下，早、中稻在抽穗开花期对水分最敏感，晚稻则是拔节孕穗阶段对水分最敏感，在本阶段缺水对水稻的产量影响最大。λ值应该在次阶段最大，表中结果总体上与水稻水分生理特点一致。但由于试验地点（蒸渗器）不在大田中，受边际影响较大，导致中稻也有在分蘖期出现λ值最大的现象。出现这种结果的原因课题组在试验过程中就已发现。①由于受旱标准各阶段相同，而水稻根系层在不同生育阶段是不同的，若分蘖期同样按相同根系层深度土壤含水率平均值达饱和含水率70%控制，实际上该阶段水稻受旱程度最重。②水稻分蘖期受旱过重，加之边际辐射强，已经引起部分幼苗死亡，从而引起产量显著降低，这与大田情况是不符合的。应作为特殊情况分析。签于次，我们认为Jensen模型是适合湖北地区的。表5.3 团林站水稻水分生产函数模型的指数、系数值表（1997年~1998年）年份稻别阶段四种水分生产函数模型的指数、系数值表Jensen模型Blank模型Stewart模型Singh模型λ指数A系数B系数C系数1997早稻分蘖受旱0.1442-0.0015830.7402-5.6488拔节受旱0.38170.54660.37934.2055抽穗受旱0.72220.70810.02531.4386乳熟受旱0.48310.31920.52081.0137相关系数0.83340.70540.87060.9317中稻分蘖受旱0.29720.14700.1161-2.9500拔节受旱0.64190.57880.64640.9714抽穗受旱0.96060.57280.1185-0.6304乳熟受旱-0.2430-0.35120.21923.5105相关系数0.85270.77630.95000.3977晚稻分蘖受旱0.1515-0.65710.2177-3.9195拔节受旱0.76080.92910.60912.7748抽穗受旱0.69090.43490.04360.2257乳熟受旱0.39750.22000.43421.8840相关系数0.79040.64530.91900.87011998年早稻分蘖受旱0.65920.46990.61611.7225拔节受旱0.40520.33990.40770.7920抽穗受旱0.52390.15290.51230.3415乳熟受旱0.2438-0.03590.1369-1.9665相关系数0.78070.78720.76760.72722.Blank模型的A值、Singh模型的C值：这两个模型的系数高峰值出现在拔节孕穗阶段，其次是乳熟阶段。但在抽穗阶段及分蘖阶段出现较大的负值，说明这两个阶段越旱产量越高，这与作物实际情况不符。所以以上两模型对我省水稻不适合。3.Stewart模型的B系数：该模型B系数的从大到小的规律与Jensen模型中的λ敏感指数的变化规律基本相同。所以此模型比较适合于我省水稻的水分生产函数形式。根据以上分析，对于我省早稻、中稻、晚稻较适合的水分生产函数的主要形式有Jensen模型及Stewart模型，但Stewart模型没有考虑本阶段受旱对下一阶段生理生态的影响，实际上从试验情况看这种影响是存在的。因此认为Jensen模型更优。所以，湖北省水稻的水分生产函数采用Jensen模型。第三节 湖北省水稻水分生产函数的具体表达式根据表5.3的成果，湖北省水分生产函数较适宜的形式为Jensen模型。根据、年的试验成果，其中中稻采用的多年平均值，湖北省早稻、中稻、晚稻水分生产函数的具体表达式如下：式中：①、②、③及④分别代表分蘖、拔节孕穗、抽穗开花及乳熟阶段。第四节 漳河中稻优化灌溉制度当灌溉水资源不足时，应该将有限的水量在地区之间进行最优分配，而在各地区分配的水量中，又应在作物之间进行最优分配。对于水稻作物，若所供利用的灌溉水量有限必须采用非充分灌溉时，在时间上如何合理的分配有限的水量以获取较高的产量和效益，或者使缺水造成的减产损失较小，是实行非充分灌溉中的关键问题之一。对于此问题，需要通过确定不同可供水量条件下的优化灌溉制度来解决。在优化灌溉制度中，需划分时段进行水量分配，为了与前述水稻水分生产函数中的划分相对应，整个生育期除黄熟期（任何条件下不必灌溉）外划分为4个阶段：①代表返青期和分蘖期，②拔节孕穗期，③抽穗开花期，④乳熟期。优化灌溉制度设计的整个过程，是一个多阶段决策过程，可以采用动态规划模型求解。一、动态规划模型建立1.阶段变量以上述4个阶段变量，阶段变量i=1，2，…n，n=4。2.状态变量状态变量为各阶段初可供灌溉的水量qi及初始田面蓄水深度hi，i=1，2，…n。3.决策变量决策变量为各阶段实际灌水量mi及实际蒸发蒸腾量ETi，i=1，2，…n。4.系统方程系统方程有两个：其一是水量分配方程，即某阶段可供水量等于前一阶段可供水量与本阶段灌水量之差，即：qi+1=qi-mi (5.12)其二是水量分配方程，即某阶段初田面蓄水深度hi加有效降雨量pi及灌水量mi，减去实际蒸发蒸腾量ETi、排水量Ci、渗漏量Ki，等于下一阶段初田面水深Hi+1，即：Hi+1=hi+pi-mi-ETi-Ci-Ki （5.13）5.目标函数前已分析，各种水稻均适用Jensen模型，故采用该模型，以单位面积相对产量最大为目标，即：三、实例研究实例研究中所采用的实际资料如表3.2~3.5，计算1998年漳河中稻不同可供水量时的优化灌溉制度如表5.5，结果表明：（1）灌溉定额较小时，水稻产量随灌溉定额（供水量）的增加有较大幅度的增加；随着灌溉定额加大，产量增加的梯度渐小，即灌溉水的边际效益减小；到一定的灌溉定额后，再增加供水对增产无益。优化灌溉制度不仅提供了产量随供水量而变化的过程，也指明了不同水文年份条件下为达到丰产所需的灌溉定额，从而避免水量浪费。（2）丰产条件下，1998年漳河中稻本田期净灌溉定额只需270~300m3/亩。由于蒸渗器中水稻蒸发蒸腾量比大田高15~20%，故实际上只需要220m3/亩左右即可达到最大相对产量。此外，在本例中，注意追求最优水分环境，将适宜水分上下限控制在较小的范围内，即适宜水分上限为20mm，最大允许蓄水深限制在40~50mm。从表5.4可以看出，优化灌溉制度的有效降雨量仅为398.6mm，比间歇灌溉处理的有效降雨量（514.6mm）低得多。故此处着重考察供水量（包括降雨与灌水）与水稻产量的关系。（3）由于优化灌溉制度系按各阶段水量对产量的综合影响而确定，能以较小的灌溉定额取得高产。1998年漳河中稻间歇灌溉模式的灌水量为150~200m3/亩，有效降水量为327~347m3/亩（490~520mm），加之此处未计泡田余水，故实际结果与计算结果一致。（4）愈是供水量不足，优化灌溉制度的指导意义愈大。传统灌溉在水量不足时，多是凭经验灌“关键水”，优化灌溉则可指导在不同的缺水程度下如何在时间上分配水量，以使减产损失最小，且可直接估计减产损失。在干旱年份，优化灌溉制度的节水效果更佳。总之，以水稻水分生产函数为依据，采用动态规划方法，可建立间歇灌溉条件下稻田优化灌溉制度模型，较好地解决可供水量在各生育期合理分配的问题。表5.4 优化灌溉制度计算基本资料生育阶段返青~分蘖拔节~孕穗抽穗开花乳熟参照项目阶段①阶段②阶段③阶段④起止日期5.27~6.246.25~7.187.19~8.78.8~8.18天数di29251911敏感指数λi0.659240.405160.523930.24378最大蒸发量Etmi(mm)138247.1185.5110.4有效降雨量Pi（mm）63.8110.4159.764.7田间允许最大蓄水深Hmaxi（mm）40505040根系层深度Hi（m）0.20.30.40.4表5.5 彰河中稻（1998）优化灌溉制度成果可供水量（m3/亩）各阶段灌水量（m3/亩）最大相对产量①②③④00.488230300.55076030300.61819060300.68831205040300.75341508040300.81051807080300.865121080100300.910224070120300.95692708013030300.98873001408030501.0000图5.1 漳河中稻（1998）灌水量与相对产量关系第六章 结语通过本课题的研究，可以得出如下主要结论：1、水稻节水灌溉试验、特别是系统的田间试验研究，是获取节水灌溉条件下各种基本资料最基本、最可靠的途径，也是水稻节水灌溉原理研究的最主要内容之一。课题组籍助湖北省水利项目世界银行贷款的资助，在湖北省漳河灌区团林灌溉试验站建立了先进的田间试验场地，所取得的原始资料可靠、详实。2、稻田处于“淹水——湿润——落干”水分循环，有助于对各类杂草的控制，有助于水稻根系生长范围的扩大，有助于稻田水肥环境和通气条件的改善。3、水稻间歇灌溉模式能有效地减少不必要的渗漏量，提高降水利用率，适当地减少水稻的蒸发蒸腾量（主要是棵间蒸发），从而节约灌溉用水量。本成果所提出的间歇灌溉模式可以在生产中推广，但应用时应注意：①分蘖中期之前最好不使田面无水层；②视地形条件、土壤质地、水资源情况，可调整水分下限，地势越低（或地下水位越高）、土质愈粘重、水源条件愈好，下限可愈低。4、在发展节水农业、推行节水灌溉条件下，水稻水分生产函数是最重要的基本依据。国外一直对此缺乏系统的研究，国内也仅有武汉水利电力大学依据广西和河北资料进行过研究。本项成果对湖北乃至华中地区及同类气候条件下节水灌溉科学理论研究及应用具有重要意义。5、适合于湖北的水稻水分生产函数为：6、综合水稻灌溉模式试验及水分生产函数试验成果，稻田缺水对水稻生长产生的各种影响最终会反映在水稻产量及理论产量构成方面。水稻的产量是水分胁迫条件下水稻生理机制的特殊反映。一般来说，分蘖期（前期和中期）缺水，亩穗数减少，但千粒重和穗粒数增加；拔节孕穗期缺水，亩穗数和穗粒数均略微减少；抽穗期缺水，千粒重和实粒数显著减少；乳熟期缺水，千粒重下降。7、本成果推荐的间歇灌溉模式，在1998年气候条件下已与优化灌溉制度完全一致，这不仅表明两类试验的数据可靠和技术路线正确，而且表明“推荐模式”具有理论依据和实践价值。在不同的气候条件下（主要是降水过程）二者可能会有区别，这并不表明“推荐模式”不科学，恰恰相反，“推荐模式”的蓄雨效益或减少排水水模数的作用可能更明显。8、在采用间歇灌溉的条件下，水稻蒸发蒸腾量不显著地受稻田水分状况影响，其分析计算可不考虑水分胁迫的后效性。9、水稻节水灌溉宜以基本不导致水稻减产为前提，通过减少渗漏量，提高降雨利用率，适当减少水稻蒸发蒸腾量以及提高灌溉水管理水平而达到节水目的。10、主要创新之处在于：（1）田间试验手段先进，资料详实、可靠；试验设计合理，观测项目全面，技术路线正确。（2）依据不同灌溉条件下水稻产量及生理机制、稻田水量平衡特点和节水机理的分析研究，提出了节水、高产、并有利于灌溉管理的稻田水分管理模式。（3）提出了适合湖北地区的水稻水分生产函数模型和中稻优化灌溉制度，对于节水灌溉工程规划、设计与管理具有指导意义。（4）提出了间歇灌溉条件下稻田水量平衡分析计算原理与方法。11、主要不足之处及原因如下：（1）试验小区不在大田之中，用于水稻水分生产函数试验的蒸渗器边际效应未完全消除。今后在利用此设备作进一步研究时，已有改进办法。（2）未结合其他因素（如肥力水平）进行研究，也未能完全控制肥力水平，只通过增加重复的办法消除肥力差异的影响。（3）稻田无水层时的渗漏量测定未取得系统成果，不足以建立渗漏量数学模型。（4）由于试验年限和经费的限制，水稻产量——水关系试验数据系列不长，水分控制的水平也只有2个，其成果是初步的。12、本项研究的主要成果已应用，其中，“推荐模式”已应用于“漳河灌区实时灌溉预报及灌溉水动态管理研究”的计算机程序之中，该项成果已获98年度湖北省科技进步二等奖。此外，“推荐模式”也在试验站附近大田中应用，根据试验站同期实测资料指导农民适时节水，受到农民欢迎。主要参考文献1、水利部，灌溉试验规范（SL123—90），水利电力出版社，19902、湖北省统计年鉴编委会，湖北农村统计年鉴，3、李远华主编，节水灌溉理论与技术，武汉水利水电大学，1998.24、联合国粮农组织（FAO），作物需水量，灌溉排水丛书24，（中文本），19795、联合国粮农组织（FAO），产量与水的关系、灌溉排水丛书33，（中文本），19796、王修贵、张祖莲、赵长友等，作物产量对水分亏缺敏感性指标的初步研究。灌溉排水，1998年Vol。17（2）。7、李远华、张祖莲、赵长友等，水稻间歇灌溉的节水增产机理研究。《中国农村水利水电》，1998年第11期。8、li yuanhua & cui yuanlai.real——time forecasting of irrigation water requirements of paddy fields.agricultural water management,1996 vol.31(3)9、li y.h,effects of the intermittent submerged irrigation for rice on regional hydrological conditions,proc.of HCE,1998.7,UK10、mao zhi,calculation of evapotranspiration of rice in chian,soil and water engineering for paddy field management,Bangkok,1992.111、Tabbal D.F.，Lampayan R.M & Bhuiyuan S.I.,water efficient irrgation technique for rice.soil and water engineering for paddy field management,pp.146—159.AIT,Bangkok,199212、Tripathi R.P.,Kushwaha H.S.&.Mishra R.K.,Irrigation requirements of rice under shallow water table conditions.Agriculturel water management,Vol.12(1—2),199613、De Datta S.,Principles and practices of rice production,A Wiley intersicence publ.,new york,199114、Mishra H.S.et al.,Effect of varying water regimes on soil physical properties and yield of rice in mollisols of tarai region,agricultural water management,Vol.20(1),199115、rao N.et al.，irrigation scheduling under a limited water Agricultural water management,Vol.15(2),1988.16、茆智，水稻节水灌溉。中国农村水利水电，1997（4）17、张明炷，李远华、崔远来等。非充分灌溉条件下水稻生长发育及生理机制研究。灌溉排水，1994（4）18、吴端普，吴天恩，吴亚雄。水稻需水规律与灌溉技术试验研究。农田水利与小水电，1995（1）19、朱天赐。水稻“少灌多灌”节水灌溉新技术研究与推广。灌溉排水，1998（2）20、茆智，崔远来、李新建。我国南方水稻水分生产函数试验研究。水利学报，1994（9）21、李远华，张明炷，谢礼贵等。非充分灌溉条件下水稻需水量计算。水利学报，1995（2）22、崔远来、李远华、李新建等，非充分灌溉条件下稻田优化灌溉制度的研究，水利学报，1995（10）23、彬本（日）著，吴尧鹏译。水稻的生理生态。上海：上海科学技术出版社，198324、梁光商，水稻生态学。北京：农业出版社，198325、张明炷，黎庆淮，石绣兰。土壤学与农作学（第三版），北京：水利电力出版社，199426、吕国安，李远华，陈明亮等。不同灌溉方式对水稻植株氮素吸收利用影响研究。中国农村水利水电，1997（12）27、水利部科技司，节水农业技术发展综述，节水灌溉，1997.228、王树萱、顾承志，水稻浅湿间歇灌水技术的研究和在史河灌区推广效益分析，灌溉排水，）29、徐国朗，节水高产控制灌溉技术，中国农村水利水电，1997.330广西桂林地区灌溉试验中心站，节水灌溉条件下水稻生长发育及生理机制研究，中国农村水利水电，1996.11
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