黑龙江省规模化水田机械化生产过程节水试验研究

陈书强 蔡永盛 薛菁芳 杜晓东 杨丽敏 赵海新 周通

摘要：为了明确规模化水田机械化生产过程中的节水技术与标准，研究水田的泡田、插秧环节以及不同耕整地方式下的节水效果与成本效益情况。结果表明，机械化作业泡田封闭期的适宜水层高度为10 cm，既能节约用水又兼顾了杂草防除，效果较好，产量最高。插秧作業水层高度以1 cm处理（花达水）插秧质量较好，秧苗漏插率较低，产量较高且节约用水。从节约用水和兼顾整地成本方面来看，春泡田打浆方式比秋翻春旋耙方式要好，但极易发生倒伏;从高产创建来看，秋翻春旋耙方式明显优于春泡田打浆方式，为了降低整地成本，可以将秋翻春旋耙改为秋翻春耙或春翻春耙，减少1次旋地费用，同时可以获得较深耕层，有利于防倒伏，获得高产。

关键词：水稻;泡田;插秧;耕整地方式;秋翻春旋耙;春泡田打浆;节水

中图分类号：S511.07   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）17-0103-05

水稻是我国主要粮食作物之一，其种植面积约占全国粮食种植面积的1/3，而水稻种植耗水量占全国农业用水量的65%以上[1]。水稻种植面积正在逐年增长，其生产繁育过程中对水的需求量相应也越来越多，加剧了农业用水的紧张程度[2]。黑龙江省是一个水资源总量在全国偏少的省份，水资源的人均占有量远远低于全国平均水平[3-4]。黑龙江省水稻灌溉用水量占农作物用水量的96%，水稻产区节水灌溉技术是亟需解决的问题[5]。选择适宜的节水灌溉模式对于保证我国粮食安全及农业可持续发展意义重大。水稻需水高峰主要是在5—6月份的泡田插秧时期，该阶段需水量约为水稻整个生育期的1/3[6]。此外，在稻田耕整地方面，常采用2种方式，一种是传统水田整地，另一种为春泡田打浆，即在原茬地浸泡5～7 d后，直接用水田打浆平地机进行打浆作业。这2种不同耕整地方式在节水效果和成本效益上有所不同。因此，在保证水稻增产稳产的前提下，种植水稻时必须采取一定的节水栽培技术[7]。在确保目前水稻种植面积不变的条件下，尽量降低灌溉用水量，节约出更多的水资源。本研究通过机械泡田插秧用水标准试验和不同耕整地方式的节水效果试验，分析与水稻生产密切相关指标的变化情况，以期为黑龙江省规模化水田泡田插秧环节和不同耕整地方式节水标准及成本效益分析提供一些理论依据，对实现水稻高产、稳产、优质生产有着极为重要的意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为龙粳31和龙粳46，生育期为11张叶片品种。

1.2 试验方法

1.2.1 机械插秧用水标准试验 2017年在黑龙江省农业科学院佳木斯水稻所农场试验田进行机械插秧用水标准试验。在插秧泡田封闭期对试验农场的3块试验田分别灌水7、10、13 cm，打封闭药泡田 5～7 d;排水后插秧，在分蘖期调查杂草生长情况，评价封闭除草效果，明确泡田封闭期水层适宜高度和节水效果、杂草防效。在泡田封闭结束后，进行排水，另在3块试验田开展插秧期水层适宜高度试验，设置预留水层1、2、3 cm处理;在插秧后调查秧苗漏插率和均匀度，确定适宜插秧作业的用水标准和插秧质量好坏标准。2个试验均记录用水量，在成熟期测产考种，计算产量和产量构成等。

1.2.2 机械化耕整地节水试验 2018年在黑龙江省农业科学院佳木斯水稻所农场试验田进行机械化作业过程中不同耕整地方式的节水效果试验。采用2种不同耕整地方式进行试验，一种是传统水田整地（秋翻春旋耙方式），即经过秋天翻地—春天旱旋—扬肥—水耙—耢平—捞残茬—沉淀—插秧的过程;另一种为春泡田打浆，即在原茬地浸泡5～7 d后直接用水田打浆平地机进行打浆作业。在试验田进水口和出水口安装水量表，记录在整个机械作业过程中的进水量、排水量以及全生育期用水量，比较2种方式的耕整地节水效果、作业周期和耗油情况，在成熟期测产考种，比较产量、产量构成和效益情况。

1.3 种植面积及管理

试验中每个处理种植面积为2 hm2，种植管理同大田生产。

1.4 测定项目与方法

秧苗漏插率：于栽插前测定单位面积成苗数，每个处理带土切取8 cm×8 cm板面的秧苗2块，记苗数，考察1 cm2的苗数。栽插后，采用5点抽样法测定漏插率。

测产考种：每次重复均按3点式取样，每个试验点均取6 m2，自然风干，脱粒测产。另取10丛进行考种，考种时调查穗数和所有穗的一次枝梗数。按众数取其中10穗，分别测定穗长、穗粒数、实粒数、空瘪粒数等性状。

用水量：记录在整个机械作业过程中的进水量和排水量以及作业周期和机耕费用等。

1.5 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2003和DPS 7.05软件进行数据整理及差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同泡田封闭水层高度灌水量比较

由图1可以看出，泡田封闭水层高度为7 cm时所用灌水量为46.7 m3/667 m2，水层高度为10 cm时所用灌水量为 66.7 m3/667 m2，水层高度为 13 cm 时所用灌水量为86.7 m3/667 m2，每个灌水梯度间约相差20 m3/667 m2。

2.2 不同泡田封闭水层高度杂草发生情况

由图2可以看出，泡田封闭水层高度7 cm处理在分蘖期慈姑、萤蔺、稗草的发生情况分别为5.3、52.0、1.0株/m2;水层高度10 cm处理在分蘖期慈姑、萤蔺、稗草的发生情况分别为3.7、4.3、1.0株/m2;水层高度13 cm处理在分蘖期慈姑、萤蔺、稗草的发生情况分别为1.3、12.3、0.7株/m2。不同水层封闭对稗草的防除效果都较好，对慈姑和萤蔺防除效果差异较大，尤其是对萤蔺的防除效果差异非常明显。综合来看， 封闭水层高度10 cm处理对杂草防除效果最好，其次是封闭水层高度 13 cm 处理。从节约用水和杂草防除兼顾的层面来看，泡田封闭期水层高度10 cm处理最佳。

2.3 不同泡田封闭水层高度对龙粳46产量和产量构成因素的影响

由表1可知，泡田封闭水层高度7 cm处理龙粳46产量最低，为7 727.7 kg/hm2;泡田封闭水层高度10 cm处理产量最高，为 10 637.1 kg/hm2;泡田封闭水层高度13 cm处理产量较低，为 8 242.2 kg/hm2。 泡田封闭水层高度 10 cm处理产量最高，主要是因为该处理下龙粳46的穗数明显高于其他2个处理，导致单位面积颖花数较高。不同泡田封闭水层高度对龙粳46受精颖花率和千粒质量影响不太明显。

2.4 不同插秧水层高度灌水量比较

由图3可以看出，插秧水层高度1 cm（花达水）处理所用灌水量为6.7 m3/667 m2，水层高度2 cm处理所用灌水量为13.3 m3/667 m2，水层高度3 cm处理所用灌水量为20.0 m3/667 m2，每个灌水梯度间相差约6.7 m3/667 m2。

2.5 不同插秧水层高度漏插率比较

由图4可以看出，插秧水层高度1 cm（花达水）处理的秧苗漏插率为3.5%，水层高度2 cm处理的秧苗漏插率为3.4%，水层高度3 cm处理的秧苗漏插率为9.5%。水层高度1 cm（花达水）处理与水层高度2 cm处理的秧苗漏插率相近，而水层高度 3 cm 处理的秧苗漏插率明显高于其他2个处理。从节水角度和插秧质量方面综合看，推荐适宜的插秧作业水层高度为1 cm（花达水）;从增温抗寒方面看，推荐插秧水层高度2 cm为宜，因为插秧后田间有水或及時回水可以起到保温防冻作用。

2.6 不同插秧水层高度龙粳31产量及产量构成因素比较

插秧作业水层高度对产量的影响见表2。插秧作业水层高度 1 cm处理产量为 10 942.0 kg/hm2，插秧作业水层高度2 cm处理产量最高，为 10 991.2 kg/hm2，两者相近，都明显高于插秧作业水层高度3 cm处理（9 426.9 kg/hm2）。插秧作业水层高度1 cm处理和2 cm处理产量较高，主要是因为它们的穗数明显高于插秧作业水层高度3 cm处理，导致单位面积颖花数较高。插秧作业水层高度1 cm处理的受精颖花率和千粒质量高于其他2个处理。

2.7 不同耕整地方式用水量和费用比较

由表3可以看出，不同耕整地方式用水量和费用有较大差异，秋翻春旋耙方式在浸泡田时用水795～900 m3/hm2，而春泡田打浆方式只用了405～450 m3/hm2，比秋翻春旋耙方式节约水量为345～495 m3/hm2。在机械整地费用方面，秋翻春旋耙方式一共作业3次，包括秋翻、春旋、耙地，整地费用为1 800元/hm2，而春泡田打浆方式只在春天浸泡5～7 d后直接用水田打浆平地机进行1次打浆，作业费用为900元/hm2，比秋翻春旋耙方式节省成本 900元/hm2。在作业周期方面，秋翻春旋耙时间较长，在秋季除了兼顾收割稻谷和秸秆还田外，还要进行秋翻地，秋季用工量大;而春泡田打浆时间较短，在春季除了兼顾苗床育秧外，还要进行春旋打浆，春季用工量大。建议将秋翻春旋耙方式改为秋翻春耙或春翻春耙，减少1次旋地费用，使2种耕整地方式费用之差减少为300元/hm2。

2.8 不同耕整地方式倒伏发生情况

由图5可知，不同耕整地方式对耕层深度和倒伏指数有较大影响。秋翻春旋耙方式耕层较深，达到了17.2 cm，而春泡田直接打浆只达到了 10.8 cm，差异较大。耕作深度的不同，影响了水稻根系在不同耕层的分布，进而直接影响水稻的倒伏情况。春泡田直接打浆处理水稻的根系都分布在地表处，而秋翻春旋耙方式倒伏指数为114.8，明显小于春泡田直接打浆方式（128.2）。在抗倒栽培方面建议耕层深度在15 cm以上。

2.9 不同耕整地方式对产量的影响

由表4可知，秋翻春旋耙处理水稻产量较高，达到了8 621.8 kg/hm2，而春泡田直接打浆处理水稻产量较低，只有8 406.0 kg/hm2。秋翻春旋耙处理水稻产量较高的原因主要是该处理下水稻穗数显著高于春泡田打浆处理。不同处理方式的受精颖花率和千粒质量差异不大。

3 结论与讨论

3.1 结论

从节约用水和杂草防除效果方面看，泡田封闭水层高度10 cm处理最佳，该处理可以比 13 cm 处理节约泡田用水20 m3/667 m2，对慈姑、萤蔺、稗草等杂草的防除效果都较好。泡田封闭水层高度 10 cm 处理产量最高，达到10 637.1 kg/hm2，这主要是由于穗数显著增加，导致群体颖花数显著增加。

从节水角度和插秧质量方面看，插秧作业水层高度为1 cm（花达水）较好;从增温抗寒方面看，插秧水层高度2 cm处理为宜，因为插秧后田间有水可以起到保温防冻作用。插秧作业水层高度1、2 cm处理的秧苗漏插率都较低，产量较高且相近，这主要是由于2处理的穗数显著高于插秧作业水层高度3 cm处理，单位面积导致颖花数较高。插秧作业水层高度1 cm处理的受精颖花率和千粒质量要高于其他2个处理。

从节约用水和兼顾整地成本来看，与秋翻春旋耙方式相比，春泡田打浆方式节约水量为345～495 m3/hm2，耕整地费用节省成本900元/hm2。但是春泡田直接打浆耕层较浅，易发生倒伏。秋翻春旋耙处理水稻产量显著高于春泡田直接打浆，这主要是由于该处理下水稻穗数显著高于春泡田打浆方式。建议将秋翻春旋耙方式改为秋翻春耙或春翻春耙，减少1次旋地费用，使2种整地方式费用之差减少为300元/hm2，这样可以获得较深耕层，创建高产，有利于防倒伏。

3.2 讨论

黑龙江省是全国水稻大省，国家主要商品粮基地，水稻产量占全省粮食总产的40%以上，同时也是全省农业灌溉的第一用水大户[8]。水稻灌溉用水量有3个方面，即水稻移栽前的泡田用水量、秧期耗水量、本田期耗水量，以往探讨的往往是栽培方面的用水量，即灌溉用水量。比如在20世纪70年代末研究出的“浅、湿、晒”灌溉技术，在80年代中期取得较大进展，开始应用于水稻的大田生产，并于90年代初期开始进行大范围的推广应用[9-11]。已有研究指出，通过应用水稻的该项灌溉技术，可以实现水稻节水的目的，不仅不会令水稻减产，反而能促进水稻的产量提高。在水稻实际灌溉应用中采用该项灌溉技术，相较于传统的淹水灌溉可提高节水率15%～20%[12]。亦有研究指出，采用该项灌溉技术可节约耗水量11.0%～39.6%，同时，能提高水稻产量1.1%～35.0%[13-16]。对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结果：不同用水量的节水效果有所不同，对水稻产量和其他与生长相关指标的影响不同，不同的试验地区得出的试验结果各有不同。节水栽培的方法有很多，适用地区各不相同，因此要结合各地区的实际情况，探索相应的节水培育技术，提高对抗旱品种的筛选和培育，提出适用于当地的水稻节水栽培技术[17-18]。本试验研究发现，从节约用水和杂草防除兼顾方面来看，机械化作业泡田封闭期适宜水层高度为10 cm;从节水角度和插秧质量好坏层面综合来看，插秧作业水层高度以1 cm（花达水）处理最佳;从节约用水和兼顾整地成本及抗倒伏情况综合考虑，最佳耕整地方式为秋翻春耙或春翻春耙。通过机械泡田插秧用水标准试验、不同耕整地方式的节水效果试验与水稻生产密切相关指标的变化研究，以期为黑龙江省规模化水田泡田插秧环节、不同耕整地方式节水标准及成本效益分析提供一些理论依据。

参考文献：

[1]章秀福，王丹英，方福平，等. 中国粮食安全和水稻生产[J]. 农业现代化研究，2005，26（2）：85-88.

[2]茆 智. 水稻节水灌溉在节水增产防污中发挥重要作用[J]. 中国水利，2009（21）：11-12.

[3]高俊东. 黑龙江省水资源可持续发展的路径选择[J]. 黑龙江科技信息，2008（21）：130.

[4]刘 洋，张玉烛，王学华，等. 水稻覆膜栽培研究现状与展望[J]. 湖南农业科学，2009（2）：55-58.

[5]王 军，黄启滨. 水稻田节水灌溉自动控制系统应用与示范[J]. 现代化农业，2016（2）：22-22，23.

[6]江 海. 北方水稻节水栽培技术研究概述[J]. 科技与生活，2011（14）：93.

[7]叶万庆，王 硕. 水稻节水高产栽培技术[J]. 河北农业科技，2008（11）：7.

[8]刘长荣，赵 洋，王振刚. 黑龙江省水稻技术节水前景展望[J]. 黑龙江水利科技，2012，40（1）：23-24.

[9]俞双恩，张展羽. 江苏省水稻高产节水灌溉技术体系研究[J]. 河海大学学报（自然科学版），2002，30（6）：30-34.

[10]郑义方，杨丽敏，赵凤民，等. 水稻全程覆膜节水高产栽培技术研究[J]. 黑龙江农业科学，2001（4）：17-20.

[11]张伟义. 大力推广“薄、浅、湿、晒”灌溉新技术 促使农业再上新台阶[J]. 上海水利，1998（增刊2）：37-40.

[12]王玉书. 水稻节水增产灌溉措施[C]//中国北京：2012年11月建筑科技与管理学术交流会. 北京：2012：276.

[13]张文渊. 浅湿灌溉技术的应用效果[J]. 垦殖与稻作，1999（3）：15-16.

[14]李承明，郜 勇，谭世清，等. 水稻浅湿节水灌溉技术[J]. 北方水稻，2001（增刊1）：12-13.

[15]徐 红，张学龄. 水稻节水灌溉技术的应用与推广[J]. 内蒙古水利，2003（3）：38-40.

[16]余 青. 不同节水灌溉方式对水稻生长的影响[J]. 安徽农业科学，2012，40（36）：17904-17906，17970.

[17]彭如夢，朱 安，张思洁，等. 节水灌溉方式对水稻产量和稻田土壤性状的影响综述[J]. 江苏农业科学，2018，46（23）：31-35.

[18]李艳杰. 黑龙江省佳木斯水稻节水栽培技术体系的形成与发展[J]. 北京农业，2015（17）：10.