江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探

【目的】探索水稻蓄雨间歇灌溉模式节水减排效益。【方法】以鄱阳湖区双季早晚稻为试验材料,采用大田和测坑试验,研究了水稻蓄雨间歇灌溉模式对灌溉定额、排水定额、降雨有效利用率、产量、稻田水分生产率,以及氮、磷排放量的影响,并与间歇灌溉和常规淹水灌溉试验进行了分析比较。【结果】与淹水灌溉、间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉灌排水量、灌排次数明显减少。双季早晚稻年平均灌水量分别减少975m^3/hm^2和1251m^3/hm^2,年平均灌水次数分别减少8次和7.5次;年平均排水量分别减少729 m^3/hm^2和893 m^3/hm^2,年平均排水次数分别减少5.8次和3.1次;蓄雨间歇灌溉降雨有效利用率明显提高。早稻降雨利用率分别提高12.40%和9.14%,晚稻分别提高6.84%和6.42%;蓄雨间歇灌溉模式下,双季早晚稻总氮排放量年平均减排7.64 kg/hm^2和3.12 kg/hm^2,减排幅度34.93%和14.26%;双季早晚稻总磷排放量0.180kg/hm^2和0.095kg/hm^2,减排幅度37.25%和70.59%。【结论】蓄雨间歇灌溉模式具有明显的节水、减排和提高降雨有效利用率的效果,在我国南方多雨地区具有较强的推广应用空间。     

不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响

为了研究不同灌溉模式下稻田水分利用及氮磷流失规律，以合理集成节水灌溉与减污技术，实现高产、节水、减污三者相统一，在平湖市农业排灌技术示范基地开展小区实验。试验设定常规灌溉、薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉4种灌溉模式，测定田间灌排水量及排水与渗漏水中TN、TP、NH₄⁺-N、NO₃^--N和COD等指标。结果表明：薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉的灌水量分别比常规灌溉减少38.6%、73.4%、91.4%，沟畦适雨灌溉节水效果最好。相对于常规灌溉TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP和COD的负荷量，薄露灌溉降低25.1%、6.2%、64.3%、-29.7%、7.5%，改进蓄雨薄露灌溉降低72.5%、72.4%、77.2%、69.9%、69.4%，沟畦适雨灌溉降低79.9%、74.6%、89.9%、81.8%、81.1%。综合来看，沟畦适雨灌溉的节水减污效果最好。     

蓄雨灌溉对农田养分和水稻生长的影响

【目的】探寻蓄雨灌溉对农田养分及作物的影响。【方法】以水稻浅水勤灌为对照,并基于浅水勤灌设置3种蓄雨上限(TR1, 100 mm; TR2, 80 mm;TR3, 60 mm),研究蓄雨灌溉对农田养分和水稻生长的影响。【结果】(1)4个处理0～20 cm(表层)、20～40 cm(深层)土层土壤养分碱解氮、速效磷、速效钾无显著差异;(2)TR1—TR3处理表层碱解氮平均比深层高20.0%,表层速效磷比深层高85.0%,表层速效钾比深层高66.8%。随生育期变化,蓄雨灌溉处理表层土壤的碱解氮逐渐下降,深层逐渐上升;表层和深层土壤速效磷逐渐上升;表层和深层速效钾逐渐下降;(3)4个处理的有效分蘖、穗长、结实率、千粒质量无显著差异。【结论】蓄雨灌溉可以提高表层碱解氮量、速效磷量和速效钾量,其中蓄雨80 mm综合效益最佳。     

积水入渗下不同矿化度水对红壤水盐运移特征的影响

【目的】探讨积水入渗条件下矿化度对酸性红壤水盐运移特征的影响,为我国南方非常规水合理利用提供参考。【方法】采取土柱入渗试验,以蒸馏水灌溉(CK)为对照,探究不同矿化度水(1、2、3、5、10 g/L)入渗下南方红壤水分动态运移、水盐分布及土壤pH值变化,并量化矿化度与入渗模型参数关系。【结果】与CK相比,1～10g/L处理抑制红壤水分入渗,同一时刻累积入渗量表现为CK1 g/L处理5 g/L处理2 g/L处理3 g/L处理10 g/L处理。5 g/L处理持水能力显著高于其他处理(p0.05),单位时间湿润锋运移距离小于CK和1、2 g/L处理。Kostiakov公式较Philip方程能更精确描述1～3 g/L处理红壤累积入渗量随时间变化,矿化度大于3 g/L时则相反。红壤累积入渗量与湿润锋运移距离符合线性关系,红壤持水能力、入渗模型参数与矿化度关系均满足三次多项式(R20.95,RMSE0.06)。1～5 g/L处理可使5～25 cm土壤平均含水率增加0.09%～4.61%,各处理土壤EC值和Na~+、Cl~-质量分数随深度增加呈减小趋势,矿化度对25～40cm范围土壤盐分的影响小于上层土壤。与CK相比,1～5g/L处理加剧红壤酸化,10 g/L处理则增加土壤pH值。【结论】矿化度对土壤酸化和分散作用程度不同是造成红壤水盐运移特征差异的原因,南方红壤区非常规水安全利用需综合考虑矿化度作用下土壤水盐、酸碱环境变化。     

南方平原区水肥调控下水稻节水减排效应研究

【目的】揭示南方平原区水肥调控下的水稻节水减排效应。【方法】基于田间试验,设置传统淹灌(W0)和间歇灌溉(W1)2种灌溉模式,不施氮(N0)、减量施氮(N1,135 kg/hm²)及常规施氮(N2,180 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水肥调控方案下的水稻节水、增产、控污和减排效应。【结果】灌溉模式影响水稻灌水量、渗漏量和排水量,W1模式相比W0模式下的水稻灌水量减少18.12%～28.37%,渗漏量减少13.68%～22.85%,平均节水28.77%。在N1、N2施氮水平下,W1处理相比W0处理的水稻平均增产分别达到16.57%与29.94%。与W0模式相比,W1模式下的TN排放负荷量平均减少25.67%。同一灌溉模式下,TN排放负荷量随着施氮量的增加而增加。施氮水平对氨挥发总量有显著影响,而灌溉模式和水肥交互作用对氨挥发总量的影响不显著。【结论】最优的水肥交互模式为W1N1处理,相对于当地传统模式可使水稻增产9.82%,节水27.54%,控污25.67%,减排11.90%。     

变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响

【目的】探究不同地下水埋深和灌水量对土壤水与地下水交换的影响,提高灌溉水利用效率。【方法】在河套灌区开展了不同地下水埋深与灌水量对土壤含水率、地下水埋深及土壤水与地下水交换影响的田间试验,分析变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响。【结果】不同灌水量下,灌水前后0～60 cm土壤含水率变化明显,灌水主要补充耕作层,生育期第3次灌水入渗量约占灌水总量25%,灌水量越大,土壤水对地下水入渗补给量越大。地下水埋深随灌水量增加而显著减小(P0.05),地下水补给量与灌溉量的比值依次为L1处理L2处理L3处理L4处理L5处理L6处理L7处理L8处理L9处理。【结论】在河套灌区年均地下水埋深为1.8 m的区域,生育期单次灌水量110 mm,秋浇300 mm,可显著减少灌溉水下渗,以达到充分利用潜水蒸发,提高水资源利用效率,实现节水增产的目的。     

干湿循环作用下稻田地下水补给过程变化特征

【目的】探究节水灌溉模式条件下稻田地下水补给特征。【方法】采用定地下水埋深的蒸渗仪开展试验,分析节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量变化过程,研究地下水补给对节水灌溉稻田作物需水的贡献及对土壤水分的调节作用。【结果】控制灌溉稻田地下水补给过程频繁,当稻田干湿循环过程中土壤水分降至一定限度时,稻田地下水补给量在复水后(灌水或降雨)1 d内出现峰值,稻季共出现16次峰值。控制灌溉稻田稻季地下水补给量达253.98mm,约占水稻需水量的51.1%。稻田干湿循环中,在稻田地下水补给与土壤水入渗的综合作用下,30 cm深度以下土壤含水率保持稳定,0～30 cm深度土壤含水率总体呈下降趋势。【结论】节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量显著增加,有效补给了水稻需水。浅地下水埋深条件下,稻田地下水补给过程直接影响水稻根区土壤水分变化。     

滴头流量对压砂土壤水盐分布及西瓜生长、产量的影响

【目的】探明微咸水灌溉条件下滴头流量对压砂地土壤水盐分布及西瓜生长和产量的影响。【方法】通过田间试验,设置Q1(2 L/h)、Q2(3 L/h)、Q3(4 L/h)3种滴头流量,研究滴头流量对灌水前后土壤水盐分布特征、西瓜生长、产量、果实品质及水分利用效率的影响。【结果】滴头流量越大,土壤水平湿润范围越大,膜间土壤含水率越高,滴头下方垂直湿润深度越浅。各处理0～100 cm土壤盐分经过一个全生育期均呈下降趋势,盐分减少量随滴头流量增大而增加。果实可溶性糖量随滴头流量增大呈先增大后减小趋势,Q2处理最大,分别较Q1、Q3处理提高了54.3%和22.3%;维生素C量随滴头流量增加呈先减少后增加趋势,Q3处理最高,较Q2处理提高了53.7%。西瓜产量与灌溉水利用效率均随滴头流量增大而增加,Q3处理产量分别较Q1、Q2处理提高了6.20%和3.56%,Q3处理的灌溉水利用效率分别较Q1、Q2处理提高了6.49%和3.72%。【结论】综合考虑土壤水盐再分布形式与西瓜产量、品质,适用于压砂地西瓜微咸水滴灌流量为Q3(4 L/h)。     

再生稻干湿交替灌溉与根区分层施氮减少温室气体排放

【目的】探明再生稻优化灌溉与根区分层施氮下温室气体排放与产量的综合响应。【方法】基于静态暗箱–气相色谱法对再生稻进行温室气体排放的田间原位观测,设置2种灌溉模式(常规灌溉和干湿交替灌溉)和5个施肥处理(不施氮,CK;农民常规分次施氮,FFP;一次性根区5cm浅施控释尿素,RF1;一次性根区10cm深施控释尿素,RF2;一次性根区5 cm和10 cm分层施控释尿素,RF3),研究了再生稻优化灌溉与根区分层施氮对温室气体排放和产量的综合影响。【结果】(1)常规灌溉模式下,RF1、RF2处理和RF3处理在全生育期的CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了49%～76%、55%～81%和57%～69%(P0.05),干湿交替模式下CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了52%～77%、52%～73%和61%～75%(P0.05)。(2)3种温室气体所引起的GWP(以CO_2计,kg/hm~2),干湿交替下FFP、RF1、RF2处理和RF3处理的GWP量与常规灌溉相比分别降低了3%、10%、13%和11%(P0.05)。(3)2种灌溉模式下RF3处理再生稻产量较FFP处理分别显著提高了7%和11%。【结论】再生稻根区分层施用控释尿素在提高产量的同时对温室气体具有减排作用,而且干湿交替模式节水、增加再生稻产量,也具有一定的减排作用,因此分层施氮与干湿交替协同是实现再生稻种植的轻简化操作的可行措施。     

不同灌溉模式寒地稻田CH_4和N_2O排放特征及增温潜势分析

【目的】寻求黑龙江省寒地稻田的适宜灌溉方式。【方法】采用静态箱-气相色谱田间观测的方法,设置控制灌溉、间歇灌溉和淹水灌溉3种灌溉方式,展开了对寒地水稻生长季CH_4和N_2O排放特征及其增温潜势方面的研究。【结果】(1)稻田CH_4排放主要集中在分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期。与淹水灌溉相比,控制灌溉、间歇灌溉能显著减少CH_4排放量(P<0.01),其中控制灌溉减少56.29%,间歇灌溉减少26.59%。(2)土壤干湿交替的晒田期和施加穗肥7 d后是稻田N_2O排放的主要时期,返青期有明显的负排放现象发生。施加穗肥后,控制灌溉稻田N_2O排放首先达到排放高峰,比间歇灌溉和淹水灌溉提前了6 d。控制灌溉和间歇灌溉N_2O排放量与淹水灌溉相比分别增加了55.6%和56.0%。(3)淹水灌溉稻田CH_4排放量与5 cm土壤温度显著正相关(P<0.01),控制灌溉稻田N_2O排放量与15 cm土壤温度显著正相关(P<0.01)。不同深度土壤温度、气温对间歇灌溉稻田CH_4和N_2O排放均有显著影响。淹水灌溉CH_4和N_2O排放受土壤温度影响显著,其影响大小与不同灌溉方式有关。【结论】不同灌溉模式影响了寒地稻田CH_4和N_2O排放特征,控制灌溉既降低了增温潜势又增加了籽粒产量,是一种较优的灌溉模式。