黑龍江省規(guī)模化水田機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程節(jié)水試驗(yàn)研究

陳書強(qiáng) 蔡永盛 薛菁芳 杜曉東 楊麗敏 趙海新 周通

摘要：為了明確規(guī)模化水田機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)水技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，研究水田的泡田、插秧環(huán)節(jié)以及不同耕整地方式下的節(jié)水效果與成本效益情況。結(jié)果表明，機(jī)械化作業(yè)泡田封閉期的適宜水層高度為10 cm，既能節(jié)約用水又兼顧了雜草防除，效果較好，產(chǎn)量最高。插秧作業(yè)水層高度以1 cm處理（花達(dá)水）插秧質(zhì)量較好，秧苗漏插率較低，產(chǎn)量較高且節(jié)約用水。從節(jié)約用水和兼顧整地成本方面來(lái)看，春泡田打漿方式比秋翻春旋耙方式要好，但極易發(fā)生倒伏;從高產(chǎn)創(chuàng)建來(lái)看，秋翻春旋耙方式明顯優(yōu)于春泡田打漿方式，為了降低整地成本，可以將秋翻春旋耙改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費(fèi)用，同時(shí)可以獲得較深耕層，有利于防倒伏，獲得高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：水稻;泡田;插秧;耕整地方式;秋翻春旋耙;春泡田打漿;節(jié)水

中圖分類號(hào)：S511.07 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）17-0103-05

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，其種植面積約占全國(guó)糧食種植面積的1/3，而水稻種植耗水量占全國(guó)農(nóng)業(yè)用水量的65%以上[1]。水稻種植面積正在逐年增長(zhǎng)，其生產(chǎn)繁育過(guò)程中對(duì)水的需求量相應(yīng)也越來(lái)越多，加劇了農(nóng)業(yè)用水的緊張程度[2]。黑龍江省是一個(gè)水資源總量在全國(guó)偏少的省份，水資源的人均占有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平[3-4]。黑龍江省水稻灌溉用水量占農(nóng)作物用水量的96%，水稻產(chǎn)區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)是亟需解決的問(wèn)題[5]。選擇適宜的節(jié)水灌溉模式對(duì)于保證我國(guó)糧食安全及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。水稻需水高峰主要是在5—6月份的泡田插秧時(shí)期，該階段需水量約為水稻整個(gè)生育期的1/3[6]。此外，在稻田耕整地方面，常采用2種方式，一種是傳統(tǒng)水田整地，另一種為春泡田打漿，即在原茬地浸泡5～7 d后，直接用水田打漿平地機(jī)進(jìn)行打漿作業(yè)。這2種不同耕整地方式在節(jié)水效果和成本效益上有所不同。因此，在保證水稻增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提下，種植水稻時(shí)必須采取一定的節(jié)水栽培技術(shù)[7]。在確保目前水稻種植面積不變的條件下，盡量降低灌溉用水量，節(jié)約出更多的水資源。本研究通過(guò)機(jī)械泡田插秧用水標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)和不同耕整地方式的節(jié)水效果試驗(yàn)，分析與水稻生產(chǎn)密切相關(guān)指標(biāo)的變化情況，以期為黑龍江省規(guī)模化水田泡田插秧環(huán)節(jié)和不同耕整地方式節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)及成本效益分析提供一些理論依據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)有著極為重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為龍粳31和龍粳46，生育期為11張葉片品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 機(jī)械插秧用水標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn) 2017年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻所農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行機(jī)械插秧用水標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。在插秧泡田封閉期對(duì)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)的3塊試驗(yàn)田分別灌水7、10、13 cm，打封閉藥泡田 5～7 d;排水后插秧，在分蘗期調(diào)查雜草生長(zhǎng)情況，評(píng)價(jià)封閉除草效果，明確泡田封閉期水層適宜高度和節(jié)水效果、雜草防效。在泡田封閉結(jié)束后，進(jìn)行排水，另在3塊試驗(yàn)田開展插秧期水層適宜高度試驗(yàn)，設(shè)置預(yù)留水層1、2、3 cm處理;在插秧后調(diào)查秧苗漏插率和均勻度，確定適宜插秧作業(yè)的用水標(biāo)準(zhǔn)和插秧質(zhì)量好壞標(biāo)準(zhǔn)。2個(gè)試驗(yàn)均記錄用水量，在成熟期測(cè)產(chǎn)考種，計(jì)算產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成等。

1.2.2 機(jī)械化耕整地節(jié)水試驗(yàn) 2018年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻所農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)過(guò)程中不同耕整地方式的節(jié)水效果試驗(yàn)。采用2種不同耕整地方式進(jìn)行試驗(yàn)，一種是傳統(tǒng)水田整地（秋翻春旋耙方式），即經(jīng)過(guò)秋天翻地—春天旱旋—揚(yáng)肥—水耙—耢平—撈殘茬—沉淀—插秧的過(guò)程;另一種為春泡田打漿，即在原茬地浸泡5～7 d后直接用水田打漿平地機(jī)進(jìn)行打漿作業(yè)。在試驗(yàn)田進(jìn)水口和出水口安裝水量表，記錄在整個(gè)機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的進(jìn)水量、排水量以及全生育期用水量，比較2種方式的耕整地節(jié)水效果、作業(yè)周期和耗油情況，在成熟期測(cè)產(chǎn)考種，比較產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和效益情況。

1.3 種植面積及管理

試驗(yàn)中每個(gè)處理種植面積為2 hm2，種植管理同大田生產(chǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

秧苗漏插率：于栽插前測(cè)定單位面積成苗數(shù)，每個(gè)處理帶土切取8 cm×8 cm板面的秧苗2塊，記苗數(shù)，考察1 cm2的苗數(shù)。栽插后，采用5點(diǎn)抽樣法測(cè)定漏插率。

測(cè)產(chǎn)考種：每次重復(fù)均按3點(diǎn)式取樣，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均取6 m2，自然風(fēng)干，脫粒測(cè)產(chǎn)。另取10叢進(jìn)行考種，考種時(shí)調(diào)查穗數(shù)和所有穗的一次枝梗數(shù)。按眾數(shù)取其中10穗，分別測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空癟粒數(shù)等性狀。

用水量：記錄在整個(gè)機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的進(jìn)水量和排水量以及作業(yè)周期和機(jī)耕費(fèi)用等。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2003和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同泡田封閉水層高度灌水量比較

由圖1可以看出，泡田封閉水層高度為7 cm時(shí)所用灌水量為46.7 m3/667 m2，水層高度為10 cm時(shí)所用灌水量為 66.7 m3/667 m2，水層高度為 13 cm 時(shí)所用灌水量為86.7 m3/667 m2，每個(gè)灌水梯度間約相差20 m3/667 m2。

2.2 不同泡田封閉水層高度雜草發(fā)生情況

由圖2可以看出，泡田封閉水層高度7 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發(fā)生情況分別為5.3、52.0、1.0株/m2;水層高度10 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發(fā)生情況分別為3.7、4.3、1.0株/m2;水層高度13 cm處理在分蘗期慈姑、螢藺、稗草的發(fā)生情況分別為1.3、12.3、0.7株/m2。不同水層封閉對(duì)稗草的防除效果都較好，對(duì)慈姑和螢藺防除效果差異較大，尤其是對(duì)螢藺的防除效果差異非常明顯。綜合來(lái)看， 封閉水層高度10 cm處理對(duì)雜草防除效果最好，其次是封閉水層高度 13 cm 處理。從節(jié)約用水和雜草防除兼顧的層面來(lái)看，泡田封閉期水層高度10 cm處理最佳。

2.3 不同泡田封閉水層高度對(duì)龍粳46產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可知，泡田封閉水層高度7 cm處理龍粳46產(chǎn)量最低，為7 727.7 kg/hm2;泡田封閉水層高度10 cm處理產(chǎn)量最高，為 10 637.1 kg/hm2;泡田封閉水層高度13 cm處理產(chǎn)量較低，為 8 242.2 kg/hm2。 泡田封閉水層高度 10 cm處理產(chǎn)量最高，主要是因?yàn)樵撎幚硐慢埦?6的穗數(shù)明顯高于其他2個(gè)處理，導(dǎo)致單位面積穎花數(shù)較高。不同泡田封閉水層高度對(duì)龍粳46受精穎花率和千粒質(zhì)量影響不太明顯。

2.4 不同插秧水層高度灌水量比較

由圖3可以看出，插秧水層高度1 cm（花達(dá)水）處理所用灌水量為6.7 m3/667 m2，水層高度2 cm處理所用灌水量為13.3 m3/667 m2，水層高度3 cm處理所用灌水量為20.0 m3/667 m2，每個(gè)灌水梯度間相差約6.7 m3/667 m2。

2.5 不同插秧水層高度漏插率比較

由圖4可以看出，插秧水層高度1 cm（花達(dá)水）處理的秧苗漏插率為3.5%，水層高度2 cm處理的秧苗漏插率為3.4%，水層高度3 cm處理的秧苗漏插率為9.5%。水層高度1 cm（花達(dá)水）處理與水層高度2 cm處理的秧苗漏插率相近，而水層高度 3 cm 處理的秧苗漏插率明顯高于其他2個(gè)處理。從節(jié)水角度和插秧質(zhì)量方面綜合看，推薦適宜的插秧作業(yè)水層高度為1 cm（花達(dá)水）;從增溫抗寒方面看，推薦插秧水層高度2 cm為宜，因?yàn)椴逖砗筇镩g有水或及時(shí)回水可以起到保溫防凍作用。

2.6 不同插秧水層高度龍粳31產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

插秧作業(yè)水層高度對(duì)產(chǎn)量的影響見表2。插秧作業(yè)水層高度 1 cm處理產(chǎn)量為 10 942.0 kg/hm2，插秧作業(yè)水層高度2 cm處理產(chǎn)量最高，為 10 991.2 kg/hm2，兩者相近，都明顯高于插秧作業(yè)水層高度3 cm處理（9 426.9 kg/hm2）。插秧作業(yè)水層高度1 cm處理和2 cm處理產(chǎn)量較高，主要是因?yàn)樗鼈兊乃霐?shù)明顯高于插秧作業(yè)水層高度3 cm處理，導(dǎo)致單位面積穎花數(shù)較高。插秧作業(yè)水層高度1 cm處理的受精穎花率和千粒質(zhì)量高于其他2個(gè)處理。

2.7 不同耕整地方式用水量和費(fèi)用比較

由表3可以看出，不同耕整地方式用水量和費(fèi)用有較大差異，秋翻春旋耙方式在浸泡田時(shí)用水795～900 m3/hm2，而春泡田打漿方式只用了405～450 m3/hm2，比秋翻春旋耙方式節(jié)約水量為345～495 m3/hm2。在機(jī)械整地費(fèi)用方面，秋翻春旋耙方式一共作業(yè)3次，包括秋翻、春旋、耙地，整地費(fèi)用為1 800元/hm2，而春泡田打漿方式只在春天浸泡5～7 d后直接用水田打漿平地機(jī)進(jìn)行1次打漿，作業(yè)費(fèi)用為900元/hm2，比秋翻春旋耙方式節(jié)省成本 900元/hm2。在作業(yè)周期方面，秋翻春旋耙時(shí)間較長(zhǎng)，在秋季除了兼顧收割稻谷和秸稈還田外，還要進(jìn)行秋翻地，秋季用工量大;而春泡田打漿時(shí)間較短，在春季除了兼顧苗床育秧外，還要進(jìn)行春旋打漿，春季用工量大。建議將秋翻春旋耙方式改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費(fèi)用，使2種耕整地方式費(fèi)用之差減少為300元/hm2。

2.8 不同耕整地方式倒伏發(fā)生情況

由圖5可知，不同耕整地方式對(duì)耕層深度和倒伏指數(shù)有較大影響。秋翻春旋耙方式耕層較深，達(dá)到了17.2 cm，而春泡田直接打漿只達(dá)到了 10.8 cm，差異較大。耕作深度的不同，影響了水稻根系在不同耕層的分布，進(jìn)而直接影響水稻的倒伏情況。春泡田直接打漿處理水稻的根系都分布在地表處，而秋翻春旋耙方式倒伏指數(shù)為114.8，明顯小于春泡田直接打漿方式（128.2）。在抗倒栽培方面建議耕層深度在15 cm以上。

2.9 不同耕整地方式對(duì)產(chǎn)量的影響

由表4可知，秋翻春旋耙處理水稻產(chǎn)量較高，達(dá)到了8 621.8 kg/hm2，而春泡田直接打漿處理水稻產(chǎn)量較低，只有8 406.0 kg/hm2。秋翻春旋耙處理水稻產(chǎn)量較高的原因主要是該處理下水稻穗數(shù)顯著高于春泡田打漿處理。不同處理方式的受精穎花率和千粒質(zhì)量差異不大。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

從節(jié)約用水和雜草防除效果方面看，泡田封閉水層高度10 cm處理最佳，該處理可以比 13 cm 處理節(jié)約泡田用水20 m3/667 m2，對(duì)慈姑、螢藺、稗草等雜草的防除效果都較好。泡田封閉水層高度 10 cm 處理產(chǎn)量最高，達(dá)到10 637.1 kg/hm2，這主要是由于穗數(shù)顯著增加，導(dǎo)致群體穎花數(shù)顯著增加。

從節(jié)水角度和插秧質(zhì)量方面看，插秧作業(yè)水層高度為1 cm（花達(dá)水）較好;從增溫抗寒方面看，插秧水層高度2 cm處理為宜，因?yàn)椴逖砗筇镩g有水可以起到保溫防凍作用。插秧作業(yè)水層高度1、2 cm處理的秧苗漏插率都較低，產(chǎn)量較高且相近，這主要是由于2處理的穗數(shù)顯著高于插秧作業(yè)水層高度3 cm處理，單位面積導(dǎo)致穎花數(shù)較高。插秧作業(yè)水層高度1 cm處理的受精穎花率和千粒質(zhì)量要高于其他2個(gè)處理。

從節(jié)約用水和兼顧整地成本來(lái)看，與秋翻春旋耙方式相比，春泡田打漿方式節(jié)約水量為345～495 m3/hm2，耕整地費(fèi)用節(jié)省成本900元/hm2。但是春泡田直接打漿耕層較淺，易發(fā)生倒伏。秋翻春旋耙處理水稻產(chǎn)量顯著高于春泡田直接打漿，這主要是由于該處理下水稻穗數(shù)顯著高于春泡田打漿方式。建議將秋翻春旋耙方式改為秋翻春耙或春翻春耙，減少1次旋地費(fèi)用，使2種整地方式費(fèi)用之差減少為300元/hm2，這樣可以獲得較深耕層，創(chuàng)建高產(chǎn)，有利于防倒伏。

3.2 討論

黑龍江省是全國(guó)水稻大省，國(guó)家主要商品糧基地，水稻產(chǎn)量占全省糧食總產(chǎn)的40%以上，同時(shí)也是全省農(nóng)業(yè)灌溉的第一用水大戶[8]。水稻灌溉用水量有3個(gè)方面，即水稻移栽前的泡田用水量、秧期耗水量、本田期耗水量，以往探討的往往是栽培方面的用水量，即灌溉用水量。比如在20世紀(jì)70年代末研究出的“淺、濕、曬”灌溉技術(shù)，在80年代中期取得較大進(jìn)展，開始應(yīng)用于水稻的大田生產(chǎn)，并于90年代初期開始進(jìn)行大范圍的推廣應(yīng)用[9-11]。已有研究指出，通過(guò)應(yīng)用水稻的該項(xiàng)灌溉技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)水稻節(jié)水的目的，不僅不會(huì)令水稻減產(chǎn)，反而能促進(jìn)水稻的產(chǎn)量提高。在水稻實(shí)際灌溉應(yīng)用中采用該項(xiàng)灌溉技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的淹水灌溉可提高節(jié)水率15%～20%[12]。亦有研究指出，采用該項(xiàng)灌溉技術(shù)可節(jié)約耗水量11.0%～39.6%，同時(shí)，能提高水稻產(chǎn)量1.1%～35.0%[13-16]。對(duì)于泡田插秧期的用水量及耕整地方式，前人研究得出了很多不同的結(jié)果：不同用水量的節(jié)水效果有所不同，對(duì)水稻產(chǎn)量和其他與生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)的影響不同，不同的試驗(yàn)地區(qū)得出的試驗(yàn)結(jié)果各有不同。節(jié)水栽培的方法有很多，適用地區(qū)各不相同，因此要結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際情況，探索相應(yīng)的節(jié)水培育技術(shù)，提高對(duì)抗旱品種的篩選和培育，提出適用于當(dāng)?shù)氐乃竟?jié)水栽培技術(shù)[17-18]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，從節(jié)約用水和雜草防除兼顧方面來(lái)看，機(jī)械化作業(yè)泡田封閉期適宜水層高度為10 cm;從節(jié)水角度和插秧質(zhì)量好壞層面綜合來(lái)看，插秧作業(yè)水層高度以1 cm（花達(dá)水）處理最佳;從節(jié)約用水和兼顧整地成本及抗倒伏情況綜合考慮，最佳耕整地方式為秋翻春耙或春翻春耙。通過(guò)機(jī)械泡田插秧用水標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)、不同耕整地方式的節(jié)水效果試驗(yàn)與水稻生產(chǎn)密切相關(guān)指標(biāo)的變化研究，以期為黑龍江省規(guī)?；锱萏锊逖憝h(huán)節(jié)、不同耕整地方式節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)及成本效益分析提供一些理論依據(jù)。

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