免耕套稻种植模式的节水效能研究

李章林 朱卫彬 顾克礼

（1.扬州市水利局，江苏扬州 225000；2.扬州市江都区农田水利科学研究站，江苏扬州 225000；3.扬州克礼自然农业研究服务中心，江苏扬州 225000）

我国人均淡水资源为世界平均水平的1/4，名列110位，是全球人均水资源最贫乏的国家之一［1］。因此，珍惜水资源，节约用水，严防水污染，事关国计民生。节水农业技术通常被分为三个层次，即：工程和设施节水技术、农艺节水技术和结构型节水技术［2］。水稻是主要粮食作物之一，尤其在我国居举足轻重的地位，其产量的高低，直接影响到我国10多亿人的饭碗是否装的自产大米。水稻栽培又是用水大户，我国水稻种植面积占28%，但耗水量占农业总用水量的65%以上［3］，因此，水稻节水高产栽培技术是当前及今后相当长时间内的研究热点。

关于水稻节水高产栽培技术，前人进行过颇多研究，并取得了丰硕成果，如：旱育壮秧技术、干湿交替和田垅灌溉技术等，对节水起到了显著成效。但以泡田平整稻作方式的传统灌水模式，未从根本上解决水资源的浪费问题。随着我国水资源日趋紧缺，直接影响到农业的可持续发展。

免耕套稻，又称为超高茬麦（油）套稻，不需要耕翻整地、育苗移栽等繁杂的工序，缓解了茬口、季节、用水的矛盾，降低了劳动强度，有效地解决了焚烧秸秆所带来的环境污染问题，秸秆全量覆盖还田增加了土壤中的有机质含量，改善了土壤的理化性状，培肥了地力，在江苏等稻麦（油）两熟地区有一定应用面积，且已形成江苏省地方标准。但目前多强调在水源充足地区应用［4，5］。

为了适应我国水资源紧缺现状，特别是针对我国稻麦（油）两熟所在地区大多为缺水的丘陵地带，研究免耕套稻高产高效节水栽培技术，分析节水原因，明确其相关的节水效能指标，开发节水稻作新技术，这对于扩大免耕套稻技术应用范围具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地点为扬州市江都区邵伯镇崔桥村。试验地土质粘壤，肥力中等，渗漏中等。试验区四周无建筑物等对作物日照、降雨、风力、温度等因素产生影响，处于相同小气候条件。

试验前茬为小麦，品种扬辐麦4号，管理措施一致。小麦收获期6月12日，单产水平350 kg/亩，全量麦秸覆盖还田约450 kg/亩。

供试品种为迟熟中粳武运粳24，国标二级优质米。江苏省区试平均生育期156 d。

2 试验设计

1.2.1 种植模式

设共生套稻（前茬收获前20 d左右套播）、套直播稻（前茬收获前1～3 d套播，未出芽苗）、机插稻三种种植模式。其中，共生套稻与套直播稻为免耕套稻种植模式，机插稻作为耕耙插秧种植模式CK。各处理面积1亩，重复2次，间比法排列。

播栽期：共生套稻5月23日，套直播稻6月8日，机插稻6月8日。机插稻栽期为6月21日，秧龄13 d。

1.2.2 节水灌溉设计

（1）机插稻灌溉按照常规灌溉指标进行，见表1。

（2）共生套稻及套直播稻灌溉，执行已有的江苏省地方标准，见表2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 测定项目

测定灌溉量、土壤的含水率、降水量及有效水利用系数、田间耗水量等。

（1）灌溉量的测定分为：灌溉前测定田间土壤含水率或田间水层深度；灌溉后测定田间水层的深度，算出各处理田块每次的灌水量［6］。

每次灌溉用水量计算［7］：

①灌前有水层采用公式（1）计算；

式中：

表1 机插稻各生育阶段淹灌水层设计 （单位：mm）

表2 共生套稻及套直播稻各生育阶段淹灌水层设计 （单位：mm）

w田净i—典型田块某次亩均净灌溉用水量，m3/亩；

h1—某次灌溉前典型田块田面水深，m；

h2—某次灌溉后典型田块田面水深，m。

②灌前无水层采用公式（2）计算；

式中：

H—灌水期内典型田块土壤计划湿润层深度，mm；

γ—典型田块H土层内土壤干容重，g/cm3；

γ水—水的容重，一般可取1g/cm3；

θg1—某次灌溉前典型田块H土层内土壤质量含水率，%；

θg2—某次灌溉前典型田块H土层内土壤质量含水率（即饱和含水率），%。

（2）土壤的含水率测定：采用取土称重的方法，即从田间取土并进行称重，然后对取土样品进行烘干，再测出烘干后的质量，减少的部分为水的质量，通过质量的变化，可计算出土壤含水率。

土壤质量含水率采用公式（3）计算：

式中：

θg—土壤质量含水率，%；

m1—湿土重，g；

m2—干土重，g。

（3）降雨量信息的采集：采用雨量计对每一次的降雨进行采集记录。其有效水利用系数的测算主要根据降雨量与田间的排水量进行计算，以降雨量减去排出的水量即为有效利用的水量。

（4）每个生育期的田间耗水量计算：该生育期内灌水总量加上降雨总量减去排水量为总耗水量，除以生育期的天数即为每日耗水量。

1.3.2 测定方法

各处理对角线定点3个，共生套稻和套直播稻每点0.22 m2，机插稻每点10穴，每7 d记录一次茎蘖消长量。成熟期共生套稻和套直播稻各点取代表性5株共15株、机插稻各点取代表性5穴共15穴考种，计算理论产量。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式的灌溉量比较

2.1.1 不同种植模式的灌溉次数比较

在2013年夏季持续高温干旱的年景，免耕套稻全生育期总灌溉次数为10次，机插稻为18次，免耕套稻灌溉次数减少了44.4%。

2.1.2 不同种植模式的灌溉总量比较

不同种植模式的水稻全生育期灌溉总量分别为：共生套稻314.98m3/亩，套直播稻280.49m3/亩，机插稻450.86 m3/亩（机插稻不含育苗用水，下同）。与耕耙作业的机插稻相比，共生套稻节水135.88m3/亩，套直播稻节水170.37m3/亩，即免耕套稻节水达到1/3左右，见表3。

表3 不同种植模式的灌溉次数与灌溉总量比较

2.1.3 不同种植模式不同生育期的灌溉量比较

由表4可见，麦收以后至分蘖末期，免耕套稻灌溉3次，灌溉量76.39 m3/亩，即：先浅水湿润扎根立苗，相隔半个月左右结合化除再灌一次浅水，同时追施促蘖肥，半个月后结合平衡肥再灌浅水；机插稻耕耙整地、插秧、返青、分蘖、促蘖共灌溉8次，灌溉量181.84m3/亩，是免耕套稻的2.5倍。

拔节穗分化阶段，持续一个多月的极端高温干旱，免耕套稻灌溉4～5次，灌溉量134.95 m3/亩；机插稻灌溉7次，灌溉量196.08 m3/亩，是免耕套稻的1.45倍。

孕穗抽穗期，免耕套稻灌溉1次，灌溉量34.5 m3/亩；机插稻灌溉2次，灌溉量37.68m3/亩。免耕套稻此期节水8.4%。

灌浆结实期，各处理皆灌溉1次，免耕套稻灌溉量27.94 m3/亩，机插稻灌溉量35.28m3/亩。免耕套稻后生长后期节水20.8%。

免耕套稻之一的共生套稻是在麦收前20 d套播，破胸稻种播后麦田速灌速排，灌溉量47.98m3/亩。尽管如此，水稻生长前期灌溉量仍比机插稻少52.1m3/亩，节水28.65%。

2.2 不同种植模式的耗水量比较

在排除了降雨量、排水量等因素的情况下，共生套稻全生育期耗水总量为816.33 mm，平均日耗水量为5.17mm，日耗水量最多的在分蘖期，为8.19mm，见表 5。

套直播稻全生育期耗水总量为741.12mm，平均日耗水量5.22mm，日耗水量最多的在孕穗抽穗期，为8.19mm，见表 6。

机插稻全生育期耗水总量为975.74mm，平均日耗水量6.87mm，日耗水量最多的在播栽期和分蘖期，为 10.04～10.99mm，见表 7。

从全生育期总耗水量看，共生套稻比机插稻减少了159.41mm，节水16.3%；套直播稻比机插稻减少了234.62mm，节水24.0% 。即：免耕套稻两种模式全生育期耗水量平均比机插稻减少了20.2%。

表4 不同种植模式不同生育期的灌溉量比较 （单位：m3/亩）

表5 共生套稻不同生育阶段耗水量

表6 套直播稻不同生育阶段耗水量

表7 机插稻不同生育阶段耗水量

从平均日耗水量分析，与机插稻相比，共生套稻、套直播稻分别减少24.7%、24.0%，即：免耕套稻平均每日减少水分蒸发和流失24.4%。机插稻各生育阶段日耗水量都高于共生套稻和套直播稻，表现最突出的是大田分蘖期，机插稻日耗水量达10.99 mm，而免耕套稻两种模式平均日耗水量为8mm左右，减少27.3%。

2.3 不同种植模式的茎蘖动态与产量构成

定点观测不同种植模式的茎蘖动态，免耕套稻基本苗多于机插稻1/3左右，高峰苗达到35万左右，最终有效穗多2万以上。理论测产显示，免耕套稻增产表现为穗数多2.0～2.6万，总颖花量多20.51%；共生套稻穗型稍大于套直播稻。

共生套稻、套直播稻、机插稻的实收产量平均分别为687.5 kg/亩、642.5 kg/亩、595 kg/亩，与机插稻相比，共生套稻增产92.5 kg/亩，套直播稻增产47.5 kg/亩。不同种植模式的理论产量构成见表8。

2.4 不同种植模式的效益分析

在省工节本方面，由于免耕套稻无需育秧、插秧，免去了机插稻所需的机耕、机插及招待费等开支，又因为节水灌溉、节肥栽培，因此，比机插稻省工节本200元/亩。

在生态效益方面，共生套稻、套直播稻、机插稻分别施用纯氮17.2 kg/亩 、13.8 kg/亩、28.3 kg/亩，共生套稻和套直播稻比机插稻节减化肥39.2%、51.2%，有利于食品安全和稻米品质的提高。

3 小结与讨论

（1）与耕耙作业的机插稻大田相比，免耕套稻没有耕耙整地作业，不存在大水泡田、浅水验平要求；没有浅水插秧、深水活棵、露田扎根、灌水分蘖等繁琐灌溉工序，因此，减少灌溉次数高达44.4%，节省灌溉用水1/3左右。其中，共生套稻节水135.88m3/亩，套直播稻节水170.37m3/亩。

（2）共生套稻一般需要破胸稻种播种当天下午麦田灌溉、速灌速排。但是，播种期间若遇连阴雨，稻种所在的表土层湿度充足，可以免灌溉。2013年江都小纪点上5月15日套播，巧遇连续三天小到中雨，免去了播后当天的灌溉，出苗正常。由此说明，从节水栽培角度，可以充分注意天气趋势，安排好浸种期，使破胸稻种播后与连续多天的阴雨天气相吻合，从而免去一次麦（油）田间灌水，实现共生套稻模式的进一步节水。

表8 不同种植模式的理论产量构成

（3）免耕套稻田块麦秸秆全量覆盖，其量可达400～500 kg/亩。秸秆覆盖可减少株间水分蒸发。因此，免耕套稻全生育期耗水量比机插稻减少20.2%，平均日减少水分蒸发和流失24.4%。尤其是在大田分蘖期，机插稻日耗水量达10.99mm，而免耕套稻平均日耗水量为8 mm左右，减少27.3%，这得益于秸秆覆盖阻挡了阳光的直接照射，减少了阳光强照带来的株间水分蒸发；在田间产生蒸发的时候，秸秆还可以吸附部分水分，减少水分的流失。

（4）免耕套稻同时具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。本对比试验显示，免耕套稻比机插稻省工节本200元 /亩，节减化肥1/3，增产稻谷47.5 kg/亩，特别是有效地解决了麦油秸秆焚烧难题，有助于稻麦（油）两熟地区夏收时节的雾霾治理。

（5）免耕套稻种植模式的节水机理及其不同生态区的节水指标尚需进一步研究。

［1］ 中国水资源状况.优讯-中国网china.com.cn/info.2010-03-18.

［2］ 陈阜，朱文珊.结构型节水农业技术及其应用前景.现代农业与农作制度建设，2006：319.

［3］ 程建平.水稻节水栽培生理生态基础及节水灌溉技术研究.华中农业大学博士学位论文，2007：1.

［4］ 超高茬麦田套稻技术规程.江苏省地方标准，DB32/T423-2005.

［5］ 套直播稻技术规程.江苏省地方标准，DB32/T1643-2010.

［6］ 中华人民共和国水利部.灌溉试验规范（中华人民共和国水利行业标准），2004：59.

［7］ 全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则.2013：43.