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摘要[目的] 研究不同灌水技术对稻田氮素和盐分运移的影响。[方法]针对宁夏引黄灌区地面灌水方式落后、灌溉管理模式粗放以及灌水效率较低的问题，进行了不同灌水技术试验研究。[结果]研究表明：灌水48 h后，常规灌和浅湿灌的含盐量与灌水前相比均有所增加，控灌含盐量与灌水前相比减小；常规灌、浅湿灌和控灌的速效氮均增加；控灌pH减小，常规灌和浅湿灌pH均增加。[结论]该研究为宁夏引黄灌区选择不同灌水技术提供了科学依据。
关键词水稻；灌水技术；宁夏引黄灌区
中图分类号S275文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）29-083-04
水平畦田灌水技术是建立在激光控制平地技术基础上的一种地面灌溉技术， 具有灌水技术要求低、田间水利用率高、拦蓄降雨、劳动生产率高等优点，特别适合地势平坦、面积较大、机械化程度较高的地区，该技术适用于多种粮食作物灌溉。与传统的地面灌溉技术相比，该技术合理的系统设计和田间管理可使水平畦田灌溉系统下的田间灌水效率达到90%以上，灌溉均匀度得以有效改善。目前，该技术在宁夏的应用尚处于起步阶段。该文针对宁夏引黄灌区地面灌水方式落后、灌溉管理模式粗放以及灌水效率较低的问题，研究稻田在不同灌溉技术条件下含盐量、pH和氮的变化。
1材料与方法
1.1试验点概况
试验点位于宁夏引黄灌区唐徕渠灌域， 38°30′N，106°07′E，海拔1 111.5 m。试验田土壤属砂壤土，土壤干容重为1.39 g/cm3，田间持水率为25.90%。土壤含盐量为0.43 g/kg，全氮量为0.40 g/kg，全磷为0.54 g/kg，全钾为21.10 g/kg，速效氮为67.00 mg/kg，速效磷为5.40 mg/kg，速效钾为93.00 mg/kg，有机质为5.23 g/kg，pH为8.47。
1.2试验材料供试水稻品种为宁粳16号。
1.3试验设计与方法采用对比试验方法，共设计3个灌水处理，处理①常规灌，处理②浅湿灌，处理③控灌。试验点设有3个试验测坑，并排设置，每个测坑规格为2 m×2 m×2 m，3个试验处理分别对应1个测坑。试验于2014年5～10月进行。5月17日插秧，6月1日、6月15日、7月12日进行追肥，全生育期打农药2次，10月8日收获，具体实施内容见表1。
1.4观测项目及方法
1.4.1生育期及生育指标。记录水稻生育期。在各处理内沿对角线选取5个样段，在每个样段内定期测定株高、分蘖数。在每个样段周围定期随机抽取2穴水稻测定总干物质积累量。
1.4.2作物产量。在各处理内沿对角线选取5个样方，将5个样方的产量平均值经折算后作为作物产量。
1.4.3土壤含盐量、氮素、pH。在水稻全生育期内，选取若干次需同时灌水的时机，在灌水前，灌水后4、 8、12、24、48 h在每个测坑按照梅花型选取5个点分别取田间土样。土壤的含盐量、氮素、pH委托宁夏农林科学院实验中心测试。
2结果与分析
2.1水稻生育期及生育指标
2.1.1水稻生育期。水稻生育期的临界日期如下：插秧5月17日，返青5月27日，分蘖6月5日，拔节6月27日，抽雄8月8日，乳熟9月2日，成熟9月26日，收割10月6日。全生育期共139 d，其中播种至返青期10 d，返青至拔节期30 d，拔节至抽穗期41 d，抽穗至乳熟期24 d，乳熟至成熟期24 d。
2.1.2不同时期水稻株高变化趋势。从图1可知，各处理水稻在其生育前期均具有一定的生长速度，插秧后约50 d可长到最后定型株高的70%～80%。8月8日以后，各处理的株高增长曲线都很平稳，此期间内增加的株高占最后定型的10%～15%。各处理之间株高存在差异，处理③植株最高，随后依次是处理②和处理①。各处理株高变化大致经历上升—稳定阶段，即生育前、中期为上升阶段，进入乳熟期后，株高变化处于稳定阶段。
2.1.3不同时期水稻分蘖数。水稻整个生育期分蘖动态大致分为4个阶段：分蘖前期的上升阶段，分蘖盛期的高峰阶段，分蘖末期至抽雄期的下降阶段和抽穗期以后的稳定阶段。如果生育前期营养器官发育不良，总茎蘖数不足，往往导致单位面积有效穗数不够而达不到高产。故低产常常是和前期生长不旺、营养器官不够发达相关。营养器官发育过度而得不到控制也会造成对光合作用不利的影响，同样也不可能得到高产。分蘖数量和质量不但影响到有效穗数的多寡，而且对每穗粒数亦有重要作用。由图2可知，3个处理间的分蘖数存在明显差异：6月11日开始分蘖时，查得每3穴分蘖数从大到小依次为处理③>处理② >处理①。10 d后，各处理进入分蘖盛期，就分蘖速度而言，处理③最快，其次分别是处理②、处理①。分蘖盛期之后，分蘖数逐渐减小，直到8月9日趋于稳定。根据茎蘖动态变化和单位面积有效穗数的协调关系来看，分蘖势强、分蘖速度快、分蘖数量多能为多穗数创造良好的物质基础。
2.1.4不同时期水稻总干物质积累量。
各处理的水稻总干物质积累量随着移栽后天数增加而逐渐增加，不同生长阶段变化速度不同（图3）。移栽后50 d内总干物质积累量主要决定于分蘖量，呈缓慢增加状况。移栽50 d后总干物质积累随水稻拔节、孕穗而加快，在穗粒形成期间，总干物质积累急剧增加，水稻生长后期总干物质积累趋缓。
2.2水稻产量
各处理水稻产量分别为处理①7 960.5 kg/hm2、处理②7 323.0 kg/hm2、处理③6 127.5 kg/hm2。可见处理①产量最高，处理③产量最低。
2.3不同处理土壤含盐量
由图4可知，在3种不同灌水技术条件下，控灌和浅湿灌含盐量量较低，且变化趋势比较平缓。常规灌在灌水后4 h增加主要是灌水后常规灌的地下水位迅速上升，对土壤盐分有顶托作用，带来较多盐分，而控灌地下水位上升比较缓慢，所以灌水后土壤中许多不溶于水的盐化物等由于土壤溶液浓度的降低相继转化为可溶性盐粒子，提高了盐浓度，但是含盐量没有超过灌水前的水平。此后，3个不同处理由于田面水层的压力和持续下渗，含盐量再次降低，各处理在8～24 h含盐量基本保持稳定，并且有逐渐上升的趋势，由于田面蒸发和植株蒸腾作用，田面水层逐渐减少直至消失，表层土壤含水量下降，地下水和盐分等溶质向上运移，在48 h时3个处理都有所增加。 2.4不同处理土壤氮素含量
由图5可以看出，灌水前，处理③速效氮比其他2个处理均高，3个处理灌水后速效氮都有所增加，控灌条件下良好的土壤通气环境有利于氮的转化吸收，同时根系生长旺盛，白根多且分布深，使其吸肥力高于常规灌和浅湿灌。3个不同处理灌水48 h和灌水前相比速效氮增加量依次为处理③（21.0 mg/L）>处理②（16.7 mg/L）>处理①（10.0 mg/L）。
2.5不同处理土壤pH
由图6可以看出，3个处理在灌水后pH都有一定升高，然后随之下降。处理②和处理③灌水4 h后pH都增加，处理① 灌水后4 h pH减小，和灌水前相比变化不大，处理①的pH在8 h达到最大8.46，处理②的pH最小8.27，在灌水8 h后各处理均下降，24 h后处理①和处理②均有升高，而处理③一直下降，达到最小8.08。就整个变化过程来说只有处理③的pH在48 h后与灌水开始前相比减小，而处理①和处理②灌水后较灌水前pH均增加。处
理③减小的原因主要是灌水后土壤中许多不溶于水的盐化
物等由于土壤溶液浓度的降低相继转化为可溶性盐粒子，导致
pH仅在短时间内增加。
2.6水稻需水量
采用试验地所在的银川气象站提供的2007年气象资料，按彭曼公式计算潜在腾发量。当地试验站海拔1 111.5 m， 38°30′N。
1971～1972年联合国粮农组织在总结已有计算方法基础上，提出了作物需水量的指导方法，也就是作物系数法，其计算公式为：
ET=KC·ETO
式中 ET为实际作物需水量（mm）；ETO为参照物蒸发量（mm）；KC为作物系数，是实际作物需水量ET与参照物蒸发量ETO的比值。作物系数表示作物性状对作物需水量的影响，它随作物类别、作物生育阶段、生产阶段和主要的气象条件而变，计算潜在需水量的程序为自编程序。
水稻补给量采用试坑测定，每隔一定时间用TDR测出试坑的土壤含水率，灌前灌后及降雨前后加测，由土壤含水率测出补给量。水稻补给量用试坑同一次测得土壤含水率减去试坑同一次测得土壤含水率与水稻根层深度所得，试坑每次灌水量按土壤入渗曲线进行合理分配。水稻作物系数曲线见图7。水稻需水量见表2。
3结论
（1）不同灌水技术条件下土壤含盐量试验研究表明，灌水48 h后，常规灌和浅湿灌的全盐量和灌水前相比均有所增加，控灌全盐量和灌水前相比减小。
（2）不同灌水技术条件下土壤速效氮含量试验研究表明，灌水48 h后，常规灌、浅湿灌和控灌的速效氮均增加。
（3）不同灌水技术条件下土壤pH试验研究表明，灌水48 h后，控灌pH减小，常规灌和浅湿灌pH均增加。
（4）水稻全生育期实际需水量为758.3 mm，旬平均需水量为54.2 mm，7月下旬达到最大旬需水量为87.6 mm。
参考文献
[1]
康绍忠.新的农业科技革命与21世纪我国节水农业的发展[J].干旱地区农业研究，1998，16（1）：11-17.
[2] 朱永达，朱冬麟，娄世忠.高产高效机械化节水农业技术体系初探[J].农业工程学报，1998，14（2）：1-6.
[3] 许迪，蔡林根，王少丽，等.农业持续发展的农田水管理研究[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[4] 史学斌，马孝义，聂卫波，等.地面灌溉的研究现状与发展趋势[J].水资源与水工程报，2005，16（1）：34-40.
[5] 许迪，程先军，李益农，等.田间节水灌溉新技术研究与应用[M].北京：中国农业出版社，2002.
[6] 李益农.改进地面灌溉方法，农业持续发展的农田水土管理研究[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[7] 杨继富，李益农，李福祥，等.新疆规模化农业类型区改进地面灌溉技术的初步成果[J].节水灌溉，2001（4）：18-20.
[8] 赵竟成.论我国的农田沟、畦灌溉技术的完善与改进[M].北京：中国农业出版社，1998.
[9] USDA，Irrigation Guide，210-VI-NEH[M].Washington，1999：5-6.
[10] WALKER W R.Guidelines for designing and evaluating surface irrigation systems[M].Rome：FAO Irrigation and Drainage Paper，1992：110-114.
[11] DEDRICK A R，ERIE L J.Leverbasin irrigation[M]//HILLED D I.Advances in irrigation.New Yoke：Academic Press，1982：105-145.
关键词水稻；灌水技术；宁夏引黄灌区
中图分类号S275文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）29-083-04
水平畦田灌水技术是建立在激光控制平地技术基础上的一种地面灌溉技术， 具有灌水技术要求低、田间水利用率高、拦蓄降雨、劳动生产率高等优点，特别适合地势平坦、面积较大、机械化程度较高的地区，该技术适用于多种粮食作物灌溉。与传统的地面灌溉技术相比，该技术合理的系统设计和田间管理可使水平畦田灌溉系统下的田间灌水效率达到90%以上，灌溉均匀度得以有效改善。目前，该技术在宁夏的应用尚处于起步阶段。该文针对宁夏引黄灌区地面灌水方式落后、灌溉管理模式粗放以及灌水效率较低的问题，研究稻田在不同灌溉技术条件下含盐量、pH和氮的变化。
1材料与方法
1.1试验点概况
试验点位于宁夏引黄灌区唐徕渠灌域， 38°30′N，106°07′E，海拔1 111.5 m。试验田土壤属砂壤土，土壤干容重为1.39 g/cm3，田间持水率为25.90%。土壤含盐量为0.43 g/kg，全氮量为0.40 g/kg，全磷为0.54 g/kg，全钾为21.10 g/kg，速效氮为67.00 mg/kg，速效磷为5.40 mg/kg，速效钾为93.00 mg/kg，有机质为5.23 g/kg，pH为8.47。
1.2试验材料供试水稻品种为宁粳16号。
1.3试验设计与方法采用对比试验方法，共设计3个灌水处理，处理①常规灌，处理②浅湿灌，处理③控灌。试验点设有3个试验测坑，并排设置，每个测坑规格为2 m×2 m×2 m，3个试验处理分别对应1个测坑。试验于2014年5～10月进行。5月17日插秧，6月1日、6月15日、7月12日进行追肥，全生育期打农药2次，10月8日收获，具体实施内容见表1。
1.4观测项目及方法
1.4.1生育期及生育指标。记录水稻生育期。在各处理内沿对角线选取5个样段，在每个样段内定期测定株高、分蘖数。在每个样段周围定期随机抽取2穴水稻测定总干物质积累量。
1.4.2作物产量。在各处理内沿对角线选取5个样方，将5个样方的产量平均值经折算后作为作物产量。
1.4.3土壤含盐量、氮素、pH。在水稻全生育期内，选取若干次需同时灌水的时机，在灌水前，灌水后4、 8、12、24、48 h在每个测坑按照梅花型选取5个点分别取田间土样。土壤的含盐量、氮素、pH委托宁夏农林科学院实验中心测试。
2结果与分析
2.1水稻生育期及生育指标
2.1.1水稻生育期。水稻生育期的临界日期如下：插秧5月17日，返青5月27日，分蘖6月5日，拔节6月27日，抽雄8月8日，乳熟9月2日，成熟9月26日，收割10月6日。全生育期共139 d，其中播种至返青期10 d，返青至拔节期30 d，拔节至抽穗期41 d，抽穗至乳熟期24 d，乳熟至成熟期24 d。
2.1.2不同时期水稻株高变化趋势。从图1可知，各处理水稻在其生育前期均具有一定的生长速度，插秧后约50 d可长到最后定型株高的70%～80%。8月8日以后，各处理的株高增长曲线都很平稳，此期间内增加的株高占最后定型的10%～15%。各处理之间株高存在差异，处理③植株最高，随后依次是处理②和处理①。各处理株高变化大致经历上升—稳定阶段，即生育前、中期为上升阶段，进入乳熟期后，株高变化处于稳定阶段。
2.1.3不同时期水稻分蘖数。水稻整个生育期分蘖动态大致分为4个阶段：分蘖前期的上升阶段，分蘖盛期的高峰阶段，分蘖末期至抽雄期的下降阶段和抽穗期以后的稳定阶段。如果生育前期营养器官发育不良，总茎蘖数不足，往往导致单位面积有效穗数不够而达不到高产。故低产常常是和前期生长不旺、营养器官不够发达相关。营养器官发育过度而得不到控制也会造成对光合作用不利的影响，同样也不可能得到高产。分蘖数量和质量不但影响到有效穗数的多寡，而且对每穗粒数亦有重要作用。由图2可知，3个处理间的分蘖数存在明显差异：6月11日开始分蘖时，查得每3穴分蘖数从大到小依次为处理③>处理② >处理①。10 d后，各处理进入分蘖盛期，就分蘖速度而言，处理③最快，其次分别是处理②、处理①。分蘖盛期之后，分蘖数逐渐减小，直到8月9日趋于稳定。根据茎蘖动态变化和单位面积有效穗数的协调关系来看，分蘖势强、分蘖速度快、分蘖数量多能为多穗数创造良好的物质基础。
2.1.4不同时期水稻总干物质积累量。
各处理的水稻总干物质积累量随着移栽后天数增加而逐渐增加，不同生长阶段变化速度不同（图3）。移栽后50 d内总干物质积累量主要决定于分蘖量，呈缓慢增加状况。移栽50 d后总干物质积累随水稻拔节、孕穗而加快，在穗粒形成期间，总干物质积累急剧增加，水稻生长后期总干物质积累趋缓。
2.2水稻产量
各处理水稻产量分别为处理①7 960.5 kg/hm2、处理②7 323.0 kg/hm2、处理③6 127.5 kg/hm2。可见处理①产量最高，处理③产量最低。
2.3不同处理土壤含盐量
由图4可知，在3种不同灌水技术条件下，控灌和浅湿灌含盐量量较低，且变化趋势比较平缓。常规灌在灌水后4 h增加主要是灌水后常规灌的地下水位迅速上升，对土壤盐分有顶托作用，带来较多盐分，而控灌地下水位上升比较缓慢，所以灌水后土壤中许多不溶于水的盐化物等由于土壤溶液浓度的降低相继转化为可溶性盐粒子，提高了盐浓度，但是含盐量没有超过灌水前的水平。此后，3个不同处理由于田面水层的压力和持续下渗，含盐量再次降低，各处理在8～24 h含盐量基本保持稳定，并且有逐渐上升的趋势，由于田面蒸发和植株蒸腾作用，田面水层逐渐减少直至消失，表层土壤含水量下降，地下水和盐分等溶质向上运移，在48 h时3个处理都有所增加。 2.4不同处理土壤氮素含量
由图5可以看出，灌水前，处理③速效氮比其他2个处理均高，3个处理灌水后速效氮都有所增加，控灌条件下良好的土壤通气环境有利于氮的转化吸收，同时根系生长旺盛，白根多且分布深，使其吸肥力高于常规灌和浅湿灌。3个不同处理灌水48 h和灌水前相比速效氮增加量依次为处理③（21.0 mg/L）>处理②（16.7 mg/L）>处理①（10.0 mg/L）。
2.5不同处理土壤pH
由图6可以看出，3个处理在灌水后pH都有一定升高，然后随之下降。处理②和处理③灌水4 h后pH都增加，处理① 灌水后4 h pH减小，和灌水前相比变化不大，处理①的pH在8 h达到最大8.46，处理②的pH最小8.27，在灌水8 h后各处理均下降，24 h后处理①和处理②均有升高，而处理③一直下降，达到最小8.08。就整个变化过程来说只有处理③的pH在48 h后与灌水开始前相比减小，而处理①和处理②灌水后较灌水前pH均增加。处
理③减小的原因主要是灌水后土壤中许多不溶于水的盐化
物等由于土壤溶液浓度的降低相继转化为可溶性盐粒子，导致
pH仅在短时间内增加。
2.6水稻需水量
采用试验地所在的银川气象站提供的2007年气象资料，按彭曼公式计算潜在腾发量。当地试验站海拔1 111.5 m， 38°30′N。
1971～1972年联合国粮农组织在总结已有计算方法基础上，提出了作物需水量的指导方法，也就是作物系数法，其计算公式为：
ET=KC·ETO
式中 ET为实际作物需水量（mm）；ETO为参照物蒸发量（mm）；KC为作物系数，是实际作物需水量ET与参照物蒸发量ETO的比值。作物系数表示作物性状对作物需水量的影响，它随作物类别、作物生育阶段、生产阶段和主要的气象条件而变，计算潜在需水量的程序为自编程序。
水稻补给量采用试坑测定，每隔一定时间用TDR测出试坑的土壤含水率，灌前灌后及降雨前后加测，由土壤含水率测出补给量。水稻补给量用试坑同一次测得土壤含水率减去试坑同一次测得土壤含水率与水稻根层深度所得，试坑每次灌水量按土壤入渗曲线进行合理分配。水稻作物系数曲线见图7。水稻需水量见表2。
3结论
（1）不同灌水技术条件下土壤含盐量试验研究表明，灌水48 h后，常规灌和浅湿灌的全盐量和灌水前相比均有所增加，控灌全盐量和灌水前相比减小。
（2）不同灌水技术条件下土壤速效氮含量试验研究表明，灌水48 h后，常规灌、浅湿灌和控灌的速效氮均增加。
（3）不同灌水技术条件下土壤pH试验研究表明，灌水48 h后，控灌pH减小，常规灌和浅湿灌pH均增加。
（4）水稻全生育期实际需水量为758.3 mm，旬平均需水量为54.2 mm，7月下旬达到最大旬需水量为87.6 mm。
参考文献
[1]
康绍忠.新的农业科技革命与21世纪我国节水农业的发展[J].干旱地区农业研究，1998，16（1）：11-17.
[2] 朱永达，朱冬麟，娄世忠.高产高效机械化节水农业技术体系初探[J].农业工程学报，1998，14（2）：1-6.
[3] 许迪，蔡林根，王少丽，等.农业持续发展的农田水管理研究[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[4] 史学斌，马孝义，聂卫波，等.地面灌溉的研究现状与发展趋势[J].水资源与水工程报，2005，16（1）：34-40.
[5] 许迪，程先军，李益农，等.田间节水灌溉新技术研究与应用[M].北京：中国农业出版社，2002.
[6] 李益农.改进地面灌溉方法，农业持续发展的农田水土管理研究[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[7] 杨继富，李益农，李福祥，等.新疆规模化农业类型区改进地面灌溉技术的初步成果[J].节水灌溉，2001（4）：18-20.
[8] 赵竟成.论我国的农田沟、畦灌溉技术的完善与改进[M].北京：中国农业出版社，1998.
[9] USDA，Irrigation Guide，210-VI-NEH[M].Washington，1999：5-6.
[10] WALKER W R.Guidelines for designing and evaluating surface irrigation systems[M].Rome：FAO Irrigation and Drainage Paper，1992：110-114.
[11] DEDRICK A R，ERIE L J.Leverbasin irrigation[M]//HILLED D I.Advances in irrigation.New Yoke：Academic Press，1982：105-145.