專利名稱：水稻全生育期輕干-濕交替灌溉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，用于水稻高產(chǎn)節(jié)水灌溉，具體涉及一種水稻全生育期 輕干-濕交替灌溉方法。
背景技術(shù)：
目前大面積水稻生產(chǎn)的灌溉模式，大多采用“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(chǎn)稻谷不足1kg。在另一方面， 一些地方灌漿期斷水過早，嚴重降低了結(jié)實率、千粒重、稻米的碾磨品質(zhì)(出糙率、精米率 和整精米率)和外觀品質(zhì)(堊白度增加)。為節(jié)約水資源，近年來各地推廣濕潤灌溉、控制 灌溉、調(diào)虧灌溉、覆蓋旱種等水稻節(jié)水灌溉技術(shù)。這些節(jié)水灌溉技術(shù)一般以土壤外觀形態(tài)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并作為灌溉的指標[朱庭蕓等，1990 ；王熹等，2004]。用上 述方法指導(dǎo)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(jiān)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(jié)水灌溉技術(shù)雖然顯著增加了水分利用效率(彭世彰等，2006;汪強等，2007)，但 產(chǎn)量因土壤落干程度難以控制而沒有顯著提高甚至減產(chǎn)(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(qū)覆蓋旱種水稻節(jié)水及其水 分利用效率研究.灌溉排水學(xué)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 ；朱庭蕓，秦琦，劉志珂.1990.水稻優(yōu)化灌溉制度的土壤水分調(diào)節(jié).沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)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(shù)要素及產(chǎn)量 形成·中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，37 (04) :502-509。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水稻全生育期輕干-濕交替灌溉方
3法。本發(fā)明是一種協(xié)同提高產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的灌溉方法，其原理是根據(jù) 水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)形成的需水規(guī)律，用土壤水勢按生育期確定灌溉指標，進行全生育期 輕-干濕交替灌溉(“淺-輕-干”高效灌溉)，即移栽返青期淺水層，分蘗末期輕擱田，其 余時期輕干-濕交替灌溉，使水分供應(yīng)與水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成的水分需求相一致，如表1所
7J\ O本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種粳稻全生育期輕干_濕交替灌溉方法(1)從移栽至返青建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青 有效分蘗臨界葉齡期，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然 落干至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa ；如此循 環(huán)。(3)有效分蘗臨界葉齡期 拔節(jié)，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_20kPa并保 持1個葉齡期，然后再灌水，田間灌水層2 3cm。(4)拔節(jié)后一周 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出)，進行干濕交替灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至 土壤水勢為-IOkPa ；如此循環(huán)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期) 出穗后10天，進行間隙濕潤灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土 壤水勢為_5kPa，如此循環(huán)。(6)從抽穗后11天 抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa,如此 循環(huán)。(7)抽穗后45天至收獲，田間不灌水，土壤落干。本發(fā)明還公開了秈稻品種全生育期輕干-濕交替灌溉方法，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 有效分蘗臨界葉齡期，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然 落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa ；如此 循環(huán)。(3)有效分蘗臨界葉齡期 拔節(jié)，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_25kPa并保 持1個葉齡期，然后再灌水，田間灌水層2 3cm。(4)拔節(jié)后一周 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出)，進行干濕交替灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至 土壤水勢為_15kPa ；如此循環(huán)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期) 出穗后10天，進行間隙濕潤灌溉田 間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至 土壤水勢為-IOkPa,如此循環(huán)。(6)從抽穗后11天 抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落干至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_15kPa，如此
4循環(huán)。(7)抽穗后45天至收獲，田間不灌水，土壤落干。本發(fā)明中所說的水勢采用土壤水分張力計測定，可以在田間安裝張力計(SP-11 型負壓式土壤濕度計，中科院南京土壤研究所儀器設(shè)備研制中心制造)監(jiān)測土壤水勢。張 力計埋設(shè)深度為25cm。本方法將土壤水分能量概念_ 土壤水勢應(yīng)用于水稻精確灌溉技術(shù)，并用土壤水分 張力計測定土壤水勢，以此指導(dǎo)灌溉。其優(yōu)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(guān)的農(nóng)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，盡管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(dǎo)意義；③使灌溉技術(shù)數(shù)量化、指標化和實用化；④可用統(tǒng)一尺度來研 究分析土壤植物大氣連續(xù)體中水的運行及其相互關(guān)系，因而可深入研究水稻生產(chǎn)中的有關(guān) 水分生理問題。表1不同土壤質(zhì)地的土壤水勢、土壤含水量和葉片水勢
1)平均數(shù)士標準差(η = 6).


圖1是水稻全生育期輕干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型負壓式土壤濕度計”說明書(中科院南京土壤研 究所儀器設(shè)備研制中心提供)，方法如下1、儀器除氣(1)將自來水煮沸20分鐘后，放置冷卻備用。(2)開啟集氣管的蓋子和橡皮塞，并將儀器傾斜，用塑料瓶徐徐注入經(jīng)煮沸后冷卻
5的無氣水，直到加滿為止，儀器直立10-20分鐘(不要加塞子)，讓水把陶土管濕潤，并見水 從陶土頭表面滴出。(3)再將儀器注滿無氣水，用干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 皮塞并伸入儀器內(nèi)部。同時用左手頂住橡皮塞，不讓其松動漏氣)。此時，可以看到真空表 的指針，指向40kPa左右，并有氣泡從真空表內(nèi)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(xù)將儀器注滿無氣水，仍用上述方法進行抽氣。這樣重復(fù) 3-4次，真空表內(nèi)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，并將儀器直立，讓陶土管在空氣中蒸 發(fā)，約二小時后，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(fā)。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，每進行一次之后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(zhuǎn)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(yīng)予以消除，這就需要進行零位校正。校正方法儀器灌水后即在空氣中蒸發(fā)，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(shù)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(xiàn)場安裝在水稻移栽后的14 18天，土壤落干后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，以一直徑相當于陶土管的鉆孔器開孔到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，然后將周 圍填土搗實(切勿踩實)。每塊田或每15畝裝1支張力計。4、數(shù)據(jù)采集儀器安裝好24小時之后，于每天上午11 12點觀察張力計，當張力計數(shù)值達到 灌溉設(shè)定值時，即需灌溉上水。注意張力計的讀數(shù)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松動，應(yīng)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(jīng)煮沸后冷卻的自來水(無氣水)。( 二)灌溉方法
水稻全生育期輕干濕交替灌溉方法如圖1所示圖1中(N-n)有效分蘗臨界葉齡期；用張力計監(jiān)測土壤水勢。各生育期達到上述 指標即灌2-3cm淺層水，穗數(shù)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(移栽后7 10天)建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青(移栽后7 10天) 有效分蘗臨界葉齡期(移栽后25天左右)，進 行間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa (灌水-落干-灌水-落干)。(3)有效分蘗臨界葉齡期(移栽后25天) 拔節(jié)(移栽后32天右)，進行排水擱 田，擱田至土壤水勢為_20kPa并保持1個葉齡期(5 6天)，然后再灌水，田間灌水層2 3cm (落干-灌水)。(4)拔節(jié)后一周(移栽后38天) 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出，移栽后 50天)，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間 灌水層2 3cm (灌水-落干-灌水)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期，移栽后51天) 抽穗后10天，進行間隙 濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa —田間灌水層2 3cm — 自然落干至土壤水勢為_5kPa (灌水-落干-灌水-落干-灌水-落干)。(6)從抽穗后11天 抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa (灌 水-落干-灌水-落干)。2、秈稻品種(以中秈稻揚稻6號為例)(1)從移栽至返青(移栽后7 10天)建立淺水層，田間保持水層2 3cm。(2)返青(移栽后7 10天) 有效分蘗臨界葉齡期(移栽后25天左右)，進行 間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_5kPa (灌水-落干-灌水-落干)。(3)有效分蘗臨界葉齡期(移栽后25天) 拔節(jié)(移栽后32天右)，進行排水擱 田，擱田至土壤水勢為_25kPa并保持1個葉齡期(5 6天)，然后再灌水，田間灌水層2 3cm (落干-灌水)。(4)拔節(jié)后一周(移栽后38天) 二次枝梗分化期初(倒3葉開始抽出，移栽后 50天)，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為_15kPa —田間 灌水層2 3cm (灌水-落干-灌水)。(5)從二次枝梗分化期(倒3葉抽出期，移栽后51天) 抽穗后10天，進行間隙 濕潤灌溉田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa —田間灌水層2 3cm — 自然落干至土壤水勢為-IOkPa (灌水-落干-灌水-落干-灌水-落干)。(6)從抽穗后11天 抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm —自 然落干至土壤水勢為_15kPa —田間灌水層2 3cm —自然落干至土壤水勢為-IOkPa (灌水-落干-灌水-落干)。(7)抽穗后45天至收獲，田間不灌水，土壤落干。(三)其它栽培技術(shù)1、機插秧技術(shù)技術(shù)要點⑴精播勻播、軟盤旱育秧。每盤播干谷100克、秧大田比1 80 ；⑵ 秧齡控制在20天內(nèi)，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(shù)技術(shù)要點收割機收割麥子時將秸稈切碎并均勻鋪撒在田里，上水后用拖拉機將 秸稈旋入土中，耱平后用插秧機插秧。3、施肥技術(shù)技術(shù)要點全生育期施用氮肥(純氮)240kg/ha,按基肥(移栽前1天)分蘗肥 (栽后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(jù)水稻病蟲害區(qū)域性預(yù)測預(yù)報，使用低毒、低殘留、高效、安全、環(huán)保型化學(xué)農(nóng)藥 與生物農(nóng)藥。(四)對比實驗分別于2007-2009年在揚州、連云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(guī)灌溉方法，即生育中期進行排水擱田，其余時間田間保持水層。水稻全生育 期輕干_濕交替灌溉方法與對照的比較，兩者除灌溉方法不同外，其余栽培措施，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(jié)果表明，與對照相比，水稻全生育 期輕-干濕交替灌溉方法的產(chǎn)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-干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_干濕交替灌溉技術(shù)對產(chǎn)量和水分利用效率的影響 對照目前生產(chǎn)上常用的灌溉方法生育中期擱田，其余時間田間保持水層。WUE 灌溉水利用效率=產(chǎn)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。對照與輕干-濕交替灌溉方法的栽培管理技術(shù)，兩者除灌溉方法不同外，其余栽 培措施相同。表4全生育期輕_干濕交替灌溉技術(shù)對稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響 對照目前生產(chǎn)上常用的灌溉方法生育中期擱田，其余時間田間保持水層。WUE 灌溉水利用效率=產(chǎn)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。對照與輕干-濕交替灌溉方法的栽培管理技術(shù)，兩者除灌溉方法不同外，其余栽 培措施相同。
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權(quán)利要求
一種粳稻全生育期輕干 濕交替灌溉方法，其特征在于，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～有效分蘗臨界葉齡期，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 5kPa；再田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 5kPa；如此循環(huán)；(3)有效分蘗臨界葉齡期～拔節(jié)，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為 20kPa并保持1個葉齡期，然后再灌水，田間灌水層2～3cm；(4)拔節(jié)后一周～二次枝梗分化期初，進行干濕交替灌溉田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 10kPa；再田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 10kPa；如此循環(huán)；(5)從二次枝梗分化期～出穗后10天，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 5kPa；再田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 5kPa，如此循環(huán)；(6)從抽穗后11天～抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 10kPa；再田間灌水層2～3cm，然后自然落干至土壤水勢為 10kPa，如此循環(huán)；(7)抽穗后45天至收獲，田間不灌水，土壤落干。
2.一種秈稻全生育期輕干-濕交替灌溉方法，其特征在于，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 有效分蘗臨界葉齡期，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm，然后自然落 干至土壤水勢為-IOkPa,再田間灌水層2 3cm，然后自然落干至土壤水勢為-IOkPa ；如此 循環(huán)；(3)有效分蘗臨界葉齡期 拔節(jié)，進行排水擱田，擱田至土壤水勢為_25kPa并保持1個 葉齡期，然后再灌水，田間灌水層2 3cm ；(4)拔節(jié)后一周 二次枝梗分化期初，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm，然后自 然落干至土壤水勢為_15kPa ；再田間灌水層2 3cm，然后自然落干至土壤水勢為_15kPa ； 如此循環(huán)；(5)從二次枝梗分化期 出穗后10天，進行間隙濕潤灌溉田間灌水層2 3cm， 然后自然落干至土壤水勢為-IOkPa,再田間灌水層2 3cm，然后自然落干至土壤水勢 為-IOkPa,如此循環(huán)；(6)從抽穗后11天 抽穗后45天，進行干濕交替灌溉田間灌水層2 3cm，然后自然 落干至土壤水勢為_15kPa ；再田間灌水層2 3cm，然后自然落干至土壤水勢為_15kPa，如 此循環(huán)；(7)抽穗后45天至收獲，田間不灌水，土壤落干。
全文摘要
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，用于水稻高產(chǎn)節(jié)水灌溉，具體涉及一種水稻全生育期輕干-濕交替灌溉方法。該方法是用張力計監(jiān)測土壤水勢，各生育期達到水勢指標即灌2-3cm淺層水。本發(fā)明方法能提高與土壤水分有關(guān)的農(nóng)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(shù)數(shù)量化、指標化和實用化；可用統(tǒng)一尺度來研究分析土壤植物大氣連續(xù)體中水的運行及其相互關(guān)系，因而可深入研究水稻生產(chǎn)中的有關(guān)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(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者劉立軍, 楊建昌, 王志琴 申請人:揚州大學(xué)