不同地下水埋深对辽宁省水稻作物产量影响分析

王 婷

(辽宁西北供水有限责任公司， 辽宁 沈阳 110000)

地下水埋深较高，会影响水稻作物水汽交换，从而影响水稻作物的产量[1]。地下水埋深对水稻作物产量的影响主要体现在对其生长过程外在作用的影响，其实质在于水稻作物干物质的积累和分配受到土壤水分的影响和调控[2]。水稻根系作物其水分吸收的重要组成，对其株体的生长产生直接影响，地下水位过高使得水稻作物根系发育程度较低，从而影响水稻作物的产量[3].由于地下水埋深的影响区域地表径流系数一般在0.1左右，地表径流系数较小。地下水流以垂向为主，直接影响水稻作物根系的发育[4]。为有效提高地下水埋深较高区域水稻作物生长进行调控，需要对其最高产量对应的地下水埋深进行确定。近些年来，有不少学者开展地下水埋深对区域水稻作物产量影响的研究，这其中贾贝[5]通过分析地下水埋深对水稻净光合速率的影响，实现对其水稻生长过程进行动态模拟，结果表明净光合速率下降幅度随着水稻水分胁迫程度的加剧和时间的延长而逐渐增大，进而影响水稻的产量。郭枫[6]对地下水埋深对水稻作物的影响展开研究现状的分析，分析表明适宜的地下水位能够改善作物的土壤环境,提高根系活力,增加水稻作物产量。马宇[7]对影响水稻产量的因素进行分析，结果表明不同土质、不同地下水埋深和不同灌溉方法均对水稻产量有不同程度的影响。柏彦超[8]通过探讨水分胁迫对旱作水稻产量与养分吸收的影响，得出地下水埋深过大则不利于水稻作物对磷、镁、钠等元素的吸收,并妨碍成熟期籽粒中钾向秸秆的回流，从而影响其产量的结论。李亚龙[9]应用水稻生长模拟模型分析了地下水埋深对水稻作物的产量影响，模拟结果表明地下水埋深对水稻作物雨养模式的产量、水分生产率和水量平衡影响最大。张新会[10]以单位面积的水稻产量为指标,分析本不同地下水埋深对水稻产量影响。以上研究成果均表明地下水埋深是水稻作物重要影响因子，但均未进行定量分析，为此本文以原型观测试验为手段，定量分析不同地下水埋深条件对辽宁省水稻作物产量的影响，并探寻最适宜的地下水埋深，从而为地下水埋深较低区域水稻生长调控措施提供参考依据。

1 试验区域概述

本文以辽河平原作为试验区域，区域第四纪含沙层厚度一般在200 mm左右，属于辽河冲积形成的平原区域，平原区域土壤上层为亚砂、亚粘土以及砂土三个部分组成，深层土层主要为较粗的细砂土质，在上层和深层之间的土层为亚砂土隔水层。辽河平原多年平均降水量为630 mm，属于大陆半湿润季风气候，年降水量在6-9月份的比重约为75%，最大和最小年降雨量实测值分别为967 mm和412 mm，年际之间的降水变化较大。地下水埋深由于地势低平一般在1.0～2.5 m之间，降雨入渗系数一般在0.25～0.35之间，属于土壤水入渗补给较大的区域。由于地下水埋深的影响区域地表径流系数一般在0.1左右，地表径流系数较小。地下水流以垂向为主，降雨入渗是地下水主要的补给方式。在地下水埋深较低的区域，农田水分系统主要由植物根系水、土壤水、地下水以及大气水四个部分组成，其中土壤水和地下水之间存在紧密的相关性，土壤水分情况对水稻生长相互关联，土壤水分会使得水稻作物生长形态发生不同程度的影响，从而对水稻作物不同生长过程产生影响，水稻生长过程会消耗其自身的水分从而对土壤水分进行影响。因此地下水埋深较低时，势必对水稻作物生长过程产生影响，从而影响其作物的产量。本文通过对不同地下水埋深下水稻生长过程进行观测试验，结合观测试验数据对地下水埋深较低时对水稻作物的产量及生长过程影响进行定量分析，此外考虑到土质对水稻作物生长的影响，本文选取辽河平原区砂土、亚砂土、粘土和亚粘土四种主要土样作为研究土质，并以0.5 m作为不同土桶地下水埋深的观测梯度进行分析，各试验土桶分布及地下水埋深情况见表1。

表1 试验土筒分布及埋深情况

2 试验结果讨论

2.1 地下水埋深对水稻作物产量试验结果

单位面积穗数、每穗粒数、结实率和千粒重是水稻产量重要评价指标，对不同埋深条件下上述四项指标进行观测分析，结果见表2，并对地下水埋深和水稻产量建立相关方程，见图1。

图1 地下水埋深和水稻作物产量相关性分析结果

从表2中可看出，当地下水埋深为0 m时，水稻每亩穗数为33.8万根，随着地下水埋深的增加水稻每亩穗数逐步减少，地下水埋深为0 m时水稻每亩穗数最高，为33.8万根。当地下水埋深为0.8 m时，水稻每亩穗数最低。这说明地下水埋深较低时，水稻具有较多的分蘖数，而由于水稻灌溉方式为非充分灌溉，部分时段水稻田间没有水分出现，在进行灌溉和降水补给后，试验水稻由于地表水蒸发和水量渗漏影响使得其土壤水减少，当土壤水不能达到水稻作物蒸腾量时，土壤包气带水分由潜水进行补给，地下水埋深较低时，土壤从潜水补给的水分被水稻作物根系所吸收，水稻生长需水量可得到有效满足。而当地下水埋深较大时，潜水补给水稻作物根系的水分相比于地下水埋深较低时有所减少，水稻分蘖生长期需水量相比于地下水埋深较大时更易得到有效补给，使得分蘖数大于地下水埋深较高时的分蘖数，随着地下水埋深的增加每亩穗数逐步递减。

表2 不同地下水埋深下水稻作物产量试验结果

当地下水埋深为0 m时水稻每穗粒数平均值仅为97个，明显低于其他地下水埋深下的每穗粒数，当地下水埋深为0.8 m时，每穗粒数相比于地下水埋深为0.3 m和0.6 m时均有所减少，这表明随着地下水埋深的增加，每穗粒数先增加后逐步减少。地下水埋深最低时每亩穗数最高，但每穗粒数和结实率低于其他埋深条件下的指标值，这主要是因为水稻在分蘖期由于水分补给较为充足，是得其分蘖数量较多，但由于有限的土壤水养分降低了每穗粒数，而使得秕谷率增加。地下水埋深为0.8 m时，每穗粒数较低，这主要因为地下水埋深较大时使得潜水蒸发减少，降低了水分的补给量。当地下水埋深为0.3 m和0.6 m时，每粒穗数和结实率较为相似且高于其他埋深条件下的指标值，表明地下水埋深介于0.3m和0.6m时，水稻作物具有较高的每穗粒数和结实率，而在较低和较高埋深条件下，水稻作物具有较低的结实率，地下水埋深为0.8 m时由于补给水分不足使得水稻作物出现较多的每穗秕粒。

当地下水埋深为0.3 m时水稻产量达到最高值，为666.18 kg，而地下水埋深为0m时产量最低，可见地下水埋深为0.3 m时为水稻最适宜的埋深条件。从图1中可看出，地下水埋深和水稻作物产量具有较好的二次拟合关系，相关系数达到0.975。

2.2 试验结果

对研究区域四种不同类型土质下两种地下水埋深条件(0.6 m和0.8 m)下水稻作物的产量进行试验观测分析，结果见表3，此外对不同土质两种地下水埋深条件下和水稻作物产量进行相关性分析，见图2。

图2 四种类型土质不同地下水埋深水稻作物产量变化曲线

从表3中可看出，在0.6 m和0.8 m两种地下水埋深条件下各类型土质水稻产量具有较为明显的差异，这也说明土质类型和地下水埋深均对水稻产量有所影响。水稻产量较大的区域地下水埋深小于水稻产量较小的区域。在0.6 m地下水埋深条件下砂土水稻产量可以达到705.16 kg/亩，而当地下水埋深达到0.8 m时产量减少到658.28 g/亩，在同一地下水埋深条件下不同类型土质水稻作物产量也有所不同，在地下水埋深为0.8 m时亚粘土土质下水稻作物产量544.19 kg/亩，而相同埋深条件下砂土土质下水稻作为产量为658.28 g/亩，这表明土质对水稻作为产量也有所影响。图2为四种类型土质不同地下水埋深水稻作物产量变化曲线，从图中可看出地下水埋深和土质类型均对水稻作物产量有所影响，本文对两种因素和水稻作物产量进行了影响度方差检验，检验结果表明地下水埋深对水稻作物产量的影响度较为显著，F检验值高于F0.05，达到90%显著性检验水平，而土质类型检验值在小于F0.05，未能通过显著性检验，表明土质对水稻作物产量的影响度小于地下水埋深。

表3 不同类型土质下各地下水埋深水稻作物产量测定结果

3 结语

地下水埋深较低时，水稻作物具有较多的分蘖数，随着地下水埋深的增加，水稻作物每亩穗数逐步递减。随着地下水埋深的增加，水稻作物每穗粒数先增加后逐步减少。

当地下水埋深为0.3 m时水稻产量达到最高值，为666.18 kg，而地下水埋深为0 m时产量最低，地下水埋深为0.3 m时为辽宁省水稻最适宜的地下水埋深条件。

地下水埋深和土质类型均对水稻作物产量有所影响，土质对水稻作物产量的影响度小于地下水埋深。