水稻全生育期輕幹-溼交替灌溉方法
2023-06-02 13:35:41 1
專利名稱：水稻全生育期輕幹-溼交替灌溉方法
技術領域：
本發明屬於農業技術領域，用於水稻高產節水灌溉，具體涉及一種水稻全生育期 輕幹-溼交替灌溉方法。
背景技術：
目前大面積水稻生產的灌溉模式，大多採用「大水漫灌」的方式。這種灌溉方式不 僅造成了水資源嚴重浪費，灌溉水利用率降低，每立方米生產稻穀不足1kg。在另一方面， 一些地方灌漿期斷水過早，嚴重降低了結實率、千粒重、稻米的碾磨品質(出糙率、精米率 和整精米率)和外觀品質(堊白度增加)。為節約水資源，近年來各地推廣溼潤灌溉、控制 灌溉、調虧灌溉、覆蓋旱種等水稻節水灌溉技術。這些節水灌溉技術一般以土壤外觀形態作 指標。這些指標難以精確定量。一些地方以灌水深度、地下水位埋深、土壤含水量、田間持 水量的百分率等來衡量土壤水分並作為灌溉的指標[朱庭芸等，1990 ；王熹等，2004]。用上 述方法指導灌溉，至少有兩點不足之處一是這些指標測定速度慢或精度差(如酒精燃土 法等)，難以監測瞬時的土壤水分狀況，而土壤水分的變化活躍，因而測定的精確度難以保 證。上述節水灌溉技術雖然顯著增加了水分利用效率(彭世彰等，2006;汪強等，2007)，但 產量因土壤落幹程度難以控制而沒有顯著提高甚至減產(Tabbal et al. ,2002 ；Belder et al.，2004 ；Tuong et al.，2005 ；Zhang et al.，2009)。對比文獻汪強，樊小林，Klaus D，Sattemacher B. 2007.華南地區覆蓋旱種水稻節水及其水 分利用效率研究.灌溉排水學報，26 (4) 89-92 ；Tabbal DF, Bouman BAM, Bhuiyan Si, Sibayan EB, Sattar MA. 2002. On-farm strategies for reducing water input in irrigated rice :case studies in the Philippines. Agricultural Water Management,56 93-112 ；Belder P, Bouman BAM, Cabangon R，Guoan L, Quilang EJP，Li Y, Spiertz JHJ, Tuong TP.2004. Effect ofwater-saving irrigation on rice yield and water use in typical lowland conditions in Asia. Agricultural WaterManagement,65 193-210 ；Tuong TP, Bouman BAM, Mortimer M. 2005. More rice, less water-integrated approaches for increasingwater productivity in irrigated rice-based systems in Asia. Plant Production Science, 8 :231_241 ；朱庭芸，秦琦，劉志珂.1990.水稻優化灌溉制度的土壤水分調節.瀋陽農業大學 學報，21(1) 23 28 ；王熹，陶龍興，黃效林，閔紹楷，程式華.2004.灌溉稻田水稻旱作技術要素及產量 形成·中國農業科學，37 (04) :502-509。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種水稻全生育期輕幹-溼交替灌溉方
3法。本發明是一種協同提高產量、品質和水分利用效率的灌溉方法，其原理是根據 水稻高產優質協調形成的需水規律，用土壤水勢按生育期確定灌溉指標，進行全生育期 輕-乾濕交替灌溉(「淺-輕-幹」高效灌溉)，即移栽返青期淺水層，分櫱末期輕擱田，其 餘時期輕幹-溼交替灌溉，使水分供應與水稻高產優質形成的水分需求相一致，如表1所
7J\ O本發明所採用的技術方案是一種粳稻全生育期輕幹_溼交替灌溉方法(1)從移栽至返青建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青 有效分櫱臨界葉齡期，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然 落幹至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa ；如此循 環。(3)有效分櫱臨界葉齡期 拔節，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_20kPa並保 持1個葉齡期，然後再灌水，田間灌水層2 3cm。(4)拔節後一周 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出)，進行乾濕交替灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至 土壤水勢為-IOkPa ；如此循環。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期) 出穗後10天，進行間隙溼潤灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土 壤水勢為_5kPa，如此循環。(6)從抽穗後11天 抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa,如此 循環。(7)抽穗後45天至收穫，田間不灌水，土壤落幹。本發明還公開了秈稻品種全生育期輕幹-溼交替灌溉方法，具體是(1)從移栽至返青建立淺水層，田間保持水層2 3cm ；(2)返青 有效分櫱臨界葉齡期，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然 落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa ；如此 循環。(3)有效分櫱臨界葉齡期 拔節，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_25kPa並保 持1個葉齡期，然後再灌水，田間灌水層2 3cm。(4)拔節後一周 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出)，進行乾濕交替灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至 土壤水勢為_15kPa ；如此循環。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期) 出穗後10天，進行間隙溼潤灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至 土壤水勢為-IOkPa,如此循環。(6)從抽穗後11天 抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落幹至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_15kPa，如此
4循環。(7)抽穗後45天至收穫，田間不灌水，土壤落幹。本發明中所說的水勢採用土壤水分張力計測定，可以在田間安裝張力計(SP-11 型負壓式土壤溼度計，中科院南京土壤研究所儀器設備研製中心製造)監測土壤水勢。張 力計埋設深度為25cm。本方法將土壤水分能量概念_ 土壤水勢應用於水稻精確灌溉技術，並用土壤水分 張力計測定土壤水勢，以此指導灌溉。其優點是①提供了便捷、精確的測定土壤水分的方 法，提高了與土壤水分有關的農藝試驗研究的準確性和精度；②受土壤類型的局限性小， 不論是砂土還是粘土，只要土壤水勢一樣，植物根對土壤水分的有效性就一樣。例如，當砂 土、壤土和粘土 3種土壤的水勢同為-0. 02MPa(-20kPa)時，儘管3種土壤的含水量差異很 大，分別為3. 5%、33%和47%，但葉片的水勢基本相同，分別為0. 86士0. 06,0. 87士0. 08和 0.85士0.06(表1)。表明當土壤水勢相同時，生長在不同類型土壤的植物對土壤水分吸收 的有效性相同，因而用土壤水勢作為灌溉指標，可克服因土壤類型不同而含水量不同的局 限性，具有普遍的指導意義；③使灌溉技術數量化、指標化和實用化；④可用統一尺度來研 究分析土壤植物大氣連續體中水的運行及其相互關係，因而可深入研究水稻生產中的有關 水分生理問題。表1不同土壤質地的土壤水勢、土壤含水量和葉片水勢
1)平均數士標準差(η = 6).
圖1是水稻全生育期輕乾濕交替灌溉方法示意圖。
具體實施例方式實施例一(一)張力計矯正與安裝張力計矯正與安裝參照「SP-11型負壓式土壤溼度計」說明書(中科院南京土壤研 究所儀器設備研製中心提供)，方法如下1、儀器除氣(1)將自來水煮沸20分鐘後，放置冷卻備用。(2)開啟集氣管的蓋子和橡皮塞，並將儀器傾斜，用塑料瓶徐徐注入經煮沸後冷卻
5的無氣水，直到加滿為止，儀器直立10-20分鐘(不要加塞子)，讓水把陶土管溼潤，並見水 從陶土頭表面滴出。(3)再將儀器注滿無氣水，用幹布或吸水性能好的紙從陶土頭表面吸水(或在注 水口處塞入一個插有注射針頭的橡皮器，用注射器進行抽氣，抽氣時注意針尖必需穿過橡 皮塞並伸入儀器內部。同時用左手頂住橡皮塞，不讓其鬆動漏氣)。此時，可以看到真空表 的指針，指向40kPa左右，並有氣泡從真空表內逸出，逐漸聚集在集氣管中。緩緩撥去塞子， 讓真空表指針緩慢退回零位。繼續將儀器注滿無氣水，仍用上述方法進行抽氣。這樣重複 3-4次，真空表內的空氣即可除去大部份。(4)將儀器注滿無氣水，加上塞子，加以密封，並將儀器直立，讓陶土管在空氣中蒸 發，約二小時後，即可見真空表的指針指向40kPa或更高。此時從陶土管、真空表塑料管及 集氣管中會有埋藏的氣泡逸出，同時，輕輕敲打儀器，使氣泡集中到集氣管中。(5)將陶土管浸入無氣水中，此時，可見真空表指針回零，打開蓋子和塞子，重新注 滿無氣水，加上塞子和蓋子，再讓陶土管在空氣中蒸發。此時，真空表的指針可升至50KPa 或更高。同時，輕輕敲打儀器，收集逸出的空氣。(6)按以上步驟進行2—3次，每進行一次之後真空表的指針可升得更高，直到指 針達到SOKPa時將陶土管浸入無氣水中，真空指針轉動回零。打開塞子，注滿水，塞好塞子 及蓋子，將陶土管浸在無氣水中備用。2、零位校正儀器密封后，真空表至測點(陶土頭中部)間存在一個靜水壓力值，如作精確測 量，此靜水壓力差應予以消除，這就需要進行零位校正。校正方法儀器灌水後即在空氣中蒸發，使負壓升至20kPa左右時，將陶土管的一 半浸入水中，靜候真空表指針緩緩回零，直到不動。此時的讀數即為儀器的零位校正值。測 量值減去零位校正值就是測點的土壤吸力。3、現場安裝在水稻移栽後的14 18天，土壤落幹後2天(田間無水層且土壤沉著)，在離田 埂1米處水稻的行距中間，以一直徑相當於陶土管的鑽孔器開孔到30cm深度(以陶土頭中 心計算，離土表25cm)，倒入少許泥漿，垂直插入儀器，使陶土管與土壤緊密接觸，然後將周 圍填土搗實(切勿踩實)。每塊田或每15畝裝1支張力計。4、數據採集儀器安裝好24小時之後，於每天上午11 12點觀察張力計，當張力計數值達到 灌溉設定值時，即需灌溉上水。注意張力計的讀數值實際為土壤水勢負值即=IOkPa(張 力計)=-IOkPa(土壤水勢)。5、定期檢查(1)儀器在使用過程中，必須定期檢查集氣管中的空氣容量，如果空氣容量超過集 氣管容積的一半，必須重新補滿水，補水時不要拔出儀器，也不要搖動儀器，只要擰開蓋子， 緩緩打開橡皮塞，用無氣水灌滿。若在操作過程中，陶土管與原來接觸的土壤鬆動，應在附 近重新打孔，重新安裝。(2)每隔15天，往張力計塑料瓶中補充經煮沸後冷卻的自來水(無氣水)。( 二)灌溉方法
水稻全生育期輕乾濕交替灌溉方法如圖1所示圖1中(N-n)有效分櫱臨界葉齡期；用張力計監測土壤水勢。各生育期達到上述 指標即灌2-3cm淺層水，穗數型粳稻品種取上限值，秈稻品種取下限值。本實施例中以粳稻和秈稻為例1、粳稻品種(以中粳稻揚輻粳8號為例)(1)從移栽至返青(移栽後7 10天)建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青(移栽後7 10天) 有效分櫱臨界葉齡期(移栽後25天左右)，進 行間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa (灌水-落幹-灌水-落幹)。(3)有效分櫱臨界葉齡期(移栽後25天) 拔節(移栽後32天右)，進行排水擱 田，擱田至土壤水勢為_20kPa並保持1個葉齡期(5 6天)，然後再灌水，田間灌水層2 3cm (落幹-灌水)。(4)拔節後一周(移栽後38天) 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出，移栽後 50天)，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間 灌水層2 3cm (灌水-落幹-灌水)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期，移栽後51天) 抽穗後10天，進行間隙 溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm — 自然落幹至土壤水勢為_5kPa (灌水-落幹-灌水-落幹-灌水-落幹)。(6)從抽穗後11天 抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa (灌 水-落幹-灌水-落幹)。2、秈稻品種(以中秈稻揚稻6號為例)(1)從移栽至返青(移栽後7 10天)建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青(移栽後7 10天) 有效分櫱臨界葉齡期(移栽後25天左右)，進行 間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_5kPa (灌水-落幹-灌水-落幹)。(3)有效分櫱臨界葉齡期(移栽後25天) 拔節(移栽後32天右)，進行排水擱 田，擱田至土壤水勢為_25kPa並保持1個葉齡期(5 6天)，然後再灌水，田間灌水層2 3cm (落幹-灌水)。(4)拔節後一周(移栽後38天) 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出，移栽後 50天)，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為_15kPa —田間 灌水層2 3cm (灌水-落幹-灌水)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期，移栽後51天) 抽穗後10天，進行間隙 溼潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm — 自然落幹至土壤水勢為-IOkPa (灌水-落幹-灌水-落幹-灌水-落幹)。(6)從抽穗後11天 抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落幹至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落幹至土壤水勢為-IOkPa (灌水-落幹-灌水-落幹)。(7)抽穗後45天至收穫，田間不灌水，土壤落幹。(三)其它栽培技術1、機插秧技術技術要點⑴精播勻播、軟盤旱育秧。每盤播幹谷100克、秧大田比1 80 ；⑵ 秧齡控制在20天內，栽足基本苗，株行距30cmX 11. 7cm,每畝1. 6 1. 8萬穴，每穴3_4苗 左右，每畝基本苗7 8萬。2、麥秸稈全量還田技術技術要點收割機收割麥子時將秸稈切碎並均勻鋪撒在田裡，上水後用拖拉機將 秸稈旋入土中，耱平後用插秧機插秧。3、施肥技術技術要點全生育期施用氮肥(純氮)240kg/ha,按基肥(移栽前1天)分櫱肥 (栽後7天)穗肥(枝梗分化期)=5 1 4施用；移栽前(基肥)施磷肥(P2O5)SOkg/ ha;施用鉀肥(K2O) 120kg/ha，分基肥(75kg/ha)和穗肥(45kg/ha)兩次施用。4、病蟲害防治根據水稻病蟲害區域性預測預報，使用低毒、低殘留、高效、安全、環保型化學農藥 與生物農藥。(四)對比實驗分別於2007-2009年在揚州、連雲港用粳稻品種和秈稻品種進行灌溉方法對比試 驗。對照為常規灌溉方法，即生育中期進行排水擱田，其餘時間田間保持水層。水稻全生育 期輕幹_溼交替灌溉方法與對照的比較，兩者除灌溉方法不同外，其餘栽培措施，如育秧、 栽插密度、施肥時期和施肥量、病蟲害防治等完全一致。結果表明，與對照相比，水稻全生育 期輕-乾濕交替灌溉方法的產量增加了 10.5%，灌溉水降低了 30.2%，灌溉水利用效率提 高了 59.2%。水稻全生育期輕-乾濕交替灌溉方法還提高了稻米的出糙率、精米率和整精 米率，減少了堊白度(表3-4)。表3全生育期輕_乾濕交替灌溉技術對產量和水分利用效率的影響 對照目前生產上常用的灌溉方法生育中期擱田，其餘時間田間保持水層。WUE 灌溉水利用效率=產量/灌溉水。*，# 分別表示與對照相比，在P = 0. 05和P = 0. 01水平上差異顯著。對照與輕幹-溼交替灌溉方法的栽培管理技術，兩者除灌溉方法不同外，其餘栽 培措施相同。表4全生育期輕_乾濕交替灌溉技術對稻米加工品質和外觀品質的影響 對照目前生產上常用的灌溉方法生育中期擱田，其餘時間田間保持水層。WUE 灌溉水利用效率=產量/灌溉水。*，# 分別表示與對照相比，在P = 0. 05和P = 0. 01水平上差異顯著。對照與輕幹-溼交替灌溉方法的栽培管理技術，兩者除灌溉方法不同外，其餘栽 培措施相同。
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權利要求
一種粳稻全生育期輕幹 溼交替灌溉方法，其特徵在於，其步驟是(1)從移栽至返青建立淺水層，田間保持水層2～3cm；(2)返青～有效分櫱臨界葉齡期，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 5kPa；再田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 5kPa；如此循環；(3)有效分櫱臨界葉齡期～拔節，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為 20kPa並保持1個葉齡期，然後再灌水，田間灌水層2～3cm；(4)拔節後一周～二次枝梗分化期初，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 10kPa；再田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 10kPa；如此循環；(5)從二次枝梗分化期～出穗後10天，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 5kPa；再田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 5kPa，如此循環；(6)從抽穗後11天～抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 10kPa；再田間灌水層2～3cm，然後自然落幹至土壤水勢為 10kPa，如此循環；(7)抽穗後45天至收穫，田間不灌水，土壤落幹。
2.一種秈稻全生育期輕幹-溼交替灌溉方法，其特徵在於，其步驟是(1)從移栽至返青建立淺水層，田間保持水層2 3cm；(2)返青 有效分櫱臨界葉齡期，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm，然後自然落 幹至土壤水勢為-IOkPa,再田間灌水層2 3cm，然後自然落幹至土壤水勢為-IOkPa ；如此 循環；(3)有效分櫱臨界葉齡期 拔節，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_25kPa並保持1個 葉齡期，然後再灌水，田間灌水層2 3cm ；(4)拔節後一周 二次枝梗分化期初，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm，然後自 然落幹至土壤水勢為_15kPa ；再田間灌水層2 3cm，然後自然落幹至土壤水勢為_15kPa ； 如此循環；(5)從二次枝梗分化期 出穗後10天，進行間隙溼潤灌溉田間灌水層2 3cm， 然後自然落幹至土壤水勢為-IOkPa,再田間灌水層2 3cm，然後自然落幹至土壤水勢 為-IOkPa,如此循環；(6)從抽穗後11天 抽穗後45天，進行乾濕交替灌溉田間灌水層2 3cm，然後自然 落幹至土壤水勢為_15kPa ；再田間灌水層2 3cm，然後自然落幹至土壤水勢為_15kPa，如 此循環；(7)抽穗後45天至收穫，田間不灌水，土壤落幹。
全文摘要
本發明屬於農業技術領域，用於水稻高產節水灌溉，具體涉及一種水稻全生育期輕幹-溼交替灌溉方法。該方法是用張力計監測土壤水勢，各生育期達到水勢指標即灌2-3cm淺層水。本發明方法能提高與土壤水分有關的農藝試驗研究的準確性和精度；受土壤類型的局限性小，使灌溉技術數量化、指標化和實用化；可用統一尺度來研究分析土壤植物大氣連續體中水的運行及其相互關係，因而可深入研究水稻生產中的有關水分生理問題。
文檔編號A01G16/00GK101911905SQ201010248508
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者劉立軍, 楊建昌, 王志琴 申請人:揚州大學