CN105340658A - 一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置及使用该装置的方法,栽培装置包括供水装置和滴灌系统,其中,供水装置包括蓄水容器(11),设置在蓄水容器(11)内的水泵(14),与水泵(14)连接的主管(13),与主管(13)连接的分支水管(12),供水装置通过水泵(14)把蓄水容器(11)里的水抽取进入主管(13),然后再分流进入到分支水管(12)。本发明实现多梯度的精确灌溉,且简单易操作,灵活度高;测定作物最适灌溉量的方法,利用了以最大灌溉量为上限的多梯度灌溉量设计,建立了产量与灌溉量的关系,从而确定出最适灌溉量,有利于指导农业生产,实现科学种植,减少水资源的浪费。

Description

一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及节水农业技术领域,更具体地说,涉及一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置及使用该装置的方法。
背景技术
随着世界人口、工业、经济和社会的迅速发展,目前全球水资源短缺日益加重。我国人均水资源占有量仅为2400m2,是世界人均占有量的1/4,排第109位,被联合国列为13个贫水国之一。增加水资源的利用率,减少水资源的浪费,对缓解我国水资源紧缺意义重大。
农业是用水大户。由于水资源供需矛盾日趋尖锐,我国农业所面临的巨大压力和矛盾,必然要逐步转移到农业供水上来。显然,由于我国水资源缺乏,要大幅度增加我国农业供水量几乎是不可能的。解决水资源危机的根本出路,是大力发展农业高效节水,逐步提高大范围农业用水利用率和田间单方净耗水量的农产品产出率,以最少的水量投入获得最大的生产效率。目前我国农业用水的有效利用率低,渠灌区只30%~40%,井灌区也只有60%左右。而一些发达国家可达至80%以上。
长期以来水分管理仅以产量为目标,而忽视了水分的经济回报效益。目前,农田作物水分管理中,“大水漫灌”现象仍较普遍,我国灌溉水利用效率很低,每立方米水生产粮食不足1kg,而以色列已达到2.32kg。中国灌溉定额普遍偏高,在田间灌水中。西北地区每年灌水定额高达16537.5m3/hm2,是全国平均的1.4倍,其中宁夏灌区可高达32550m3/hm2。我国北方灌区灌溉定额达7500-12000m3/hm2。高出作物实际需要灌溉定额的2-55倍。有人估计,农业浪费水量每年超过1000亿m3。不了解作物的实际耗水量,也是造成水资源浪费的主要原因之一。
水稻生产的用水量占我国农业用水量的70%,减少水稻的耗水量对节约水资源意义重大。水稻由于生育期和群体特征的差异,在耗水量上也有一定的差别。根据不同品种的水分消耗特性,确定其耗水量,能有效的利用有限水资源,减少资源浪费。针对水稻耗水量的测定,目前现有的装置主要为蒸散仪,我国目前主要使用的蒸散仪主要以称重式为主。由于称重式蒸散仪的造价昂贵,再加上测量精度受多种因素如风力、震动、环境温度、零漂、蠕变特性等因素的影响。目前我国大多数水稻品种并没有准确的耗水量数据。因此,设计建造一个能相对简便精确测定水稻耗水量的装置,对我国发展节水农业有促进作用。
“节水抗旱稻”这一概念是我国科学家于2009年在“第三次世界干旱大会”上首次提出,随后于2010年和2011年正式发表于国际权威刊物《JXB》和《科学通报》上,已获得国内外学术界的广泛认同。2013年获国家技术发明二等奖。节水抗旱稻是由水稻和旱稻杂交选育形成,与传统的旱稻(产量低)和水稻(抗旱性差)不同,节水抗旱稻是指既具有水稻高产优质特性又具有旱稻节水抗旱特性的一种新的栽培稻品种类型。它是在水稻高产优质研究的基础上,引进旱稻的节水抗旱特性而育成的新品种。在灌溉条件下,节水抗旱稻的产量、米质与水稻基本持平,但可以节水20%以上;在望天田,具有较好的抵抗干旱的能力,能够达到稳产效果。可见,节水抗旱稻比普通水稻的耗水量要低,而以往测定水稻耗水量的装置及方法,已不适用于节水抗旱稻耗水量的测定。因此,需要在水稻测定装置及方法上加以改进,形成针对节水抗旱稻耗水量测定的新装置和方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置及其使用方法,其操作简便,测定准确,能够准确反映作物的田间实际耗水量。
为了实现上述的技术目的,本发明提供一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置,其包括供水装置和滴灌装置。
本发明的优选实施方案是,供水装置包括蓄水容器,设置在蓄水容器内的水泵,与主泵连接的主管,与主管连接分支水管,通过水泵把蓄水容器里的水抽取进入主管,然后再分流进入到分支水管。
进一步的方案是,分支水管上安装有水表和第一水阀。
进一步的方案是,主管上设有时间控制装置。
进一步的方案是,滴灌装置至少包含一个滴灌带,与滴灌带出水孔一一对应的塑料桶,与塑料桶一一对应的渗漏液收集器,所述滴灌带置于塑料桶上面,所述渗漏液收集器置于塑料桶的下端。
进一步的方案是,所述分支水管与滴灌带一一对应连接,所述滴灌带上设有第二水阀。
进一步的方案是,塑料桶里装有土壤,所述土壤分为砂土层,离底层,所述砂土层位于离底层的上端,所述塑料桶的下端设有渗漏液出水口,所述渗漏液出水口与渗漏液收集器相对应,所述塑料桶里栽培有待灌溉的植物。
进一步的方案是,滴灌带为PVC线管。
进一步的方案是,所述栽培装置上安装有可移动防雨棚。
进一步的方案是,栽培装置中的离底层内安装有土壤水势检测仪,用于监测土壤水势变化。
本发明还提供一种使用上述栽培装置的方法,其包含如下步骤:
1).选取品种一致的节水抗旱稻,每个品种设4个重复,置于塑料桶里;
2)根据土壤水势的变化,开启或关闭第一水阀和第二水阀,控制土壤水势供节水抗旱稻正常生长;
3)在节水抗旱稻的全生育期内,每日均以精确定量灌溉的灌溉量作为最大灌溉量,其余梯度按照最大灌溉量的10%递减,最大灌溉量全生育期土壤水势的控制范围为移栽后保持0kPa,水深为2cm,分蘖期土壤水势控制在-5~-15kPa,搁田期控制在-20~-30kPa,拔节孕穗及抽穗期,土壤水势控制在-5~-15kPa,抽穗11天后,土壤水势控制在-10~-25kPa;
4)滴管装置上方设可移动防雨棚,晴天移开使节水抗旱稻正常生长,雨天可移动防雨棚关闭,消除降水对耗水量的干扰;
5)节水抗旱稻产量显著降低,该灌溉量的上一灌溉梯度即为该节水抗旱稻品种能够正常生长,且没有水分浪费的灌溉量,即节水抗旱稻的实际耗水量;
6)节水抗旱稻的耗水量的值为每个梯度上水表的显示的水量减去渗漏的水量。
本发明进一步的实施方案是,栽培装置安装在可移动防雨棚内,设置5个灌溉梯度,最大灌溉梯度依照水稻精确栽培灌溉的方式,对栽培装置中的节水抗旱稻植株进行灌溉,梯度的设置按照10%依次递减,装置中安装土壤土壤水势检测仪,所述土壤水势检测仪为水分负压力计,监测土壤水势,根据土壤水势的变化确定灌溉量,进而根据水表读数与渗漏量的差值确定节水抗旱稻品种全生育期的耗水量。
本发明的技术效果是,可以实现多梯度的精确灌溉,且简单易操作,灵活度高;测定抗旱稻耗水量的方法,利用了以最大灌溉量为上限的多梯度灌溉量设计,建立了产量与灌溉量的关系,从而确定出最适的灌溉量,有利于指导农业生产,实现科学种植,减少水资源的浪费。
附图说明
图1为栽培装置的组成结构示意图。
图2为本发明中的滴灌装置的结构示意简图。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明的实施方式,下面结合实施例,进一步阐述本发明。
如图1~2所示,一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置,其包括供水装置和滴灌装置1。供水装置包括蓄水容器11,设置在蓄水容器11内的水泵14,与水泵14连接的主管13,与主管13连接的分支水管12,供水装置通过水泵14把蓄水容器11里的水抽取进入主管13,然后再分流进入到分支水管12。分支水管12上安装有水表8和第一水阀9。通过水表8可以判断供水装置的出水量,主管13上设有时间控制装置。通过时间控制装置可以计算出出水量。
参照图2所示,滴灌装置1至少包含一条滴灌带3,与滴灌带3上的出水孔一一对应的塑料桶4,与塑料桶4底部一一对应的渗漏液收集器7,滴灌带3置于塑料桶4上面,渗漏液收集器7置于塑料桶4的下端。供水装置中的分支水管12与滴灌带3一一对应连接,所述滴灌带3上设有第二水阀2。
滴灌装置1内的塑料桶4里装有土壤,其中,所述土壤分为砂土层5,离底层6,砂土层5位于离底层6的上层,塑料桶4的下端设有渗漏液出水口,渗漏液出水口与渗漏液收集器7一一对应,塑料桶4里栽培有待灌溉的节水抗旱稻。滴灌带3采用PVC线管。栽培装置上还安装有可移动防雨棚。栽培装置中的离底层6内安装有土壤水势检测仪,用于监测土壤水势变化。
本发明还提供一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置的使用方法,其包含如下步骤:
1).选取品种一致的节水抗旱稻,每个品种设4个重复,置于塑料桶4里;
2).根据土壤内水势的变化,开启或关闭第一水阀9和第二水阀2,控制土壤水势供节水抗旱稻正常生长;
3).在节水抗旱稻的全生育期内,每日均以精确定量灌溉的灌溉量作为最大灌溉量,其余梯度按照最大灌溉量的10%递减,最大灌溉量全生育期内土壤水势的控制范围为移栽后保持0kPa,水深为2cm,分蘖期土壤水势控制在-5~-15kPa,搁田期控制在-20~-30kPa,拔节孕穗及抽穗期,土壤水势控制在-5~-15kPa,抽穗11天后,土壤水势控制在-10~-25kPa;
4).滴管装置1上方设可移动防雨棚,晴天移开使节水抗旱稻正常生长,雨天可移动防雨棚关闭,消除降水对耗水量的干扰;
5).节水抗旱稻产量显著降低,该灌溉量的上一灌溉梯度即为该节水抗旱稻品种能够正常生长,且没有水分浪费的灌溉量,即节水抗旱稻的实际耗水量;
6).节水抗旱稻的耗水量的值为每个梯度上水表的显示的水量减去渗漏的水量。
本发明还提供多个实施例,用于清楚的说明本发明的实施方式
实施例1
2013年,2014年和2015年分别以旱优73号、WDR129等2个节水抗旱稻品种作为测试对象。试验地点为:上海市农业科学院庄行综合实验站。将这2个品种移栽于栽培装置中,共设置6个梯度处理,以精确定量灌溉的灌溉量为最大灌溉量,其余梯度均按上一梯度的10%递减灌溉量,对这2个品种进行灌溉。由于3年的测试结果,规律基本一致,故选取2015年的数据结果进行分析。测得这2个品种的耗水量如表1。
表1不同品种的耗水量(m3/亩)及节水抗旱稻品种产量(g/株)
处理梯度 100% 90% 80% 70% 60% 50%
灌溉量 625.4 561.83 478.2 427.7 362.6 312.6
渗漏量 17.2 10.2 5.5 2.3 1.8 1.2
耗水量 608.2 551.63 472.7 425.4 360.8 300.6
WDR129 35.6a 35.1a 34.3a 34.1 a 33.5ab 30.2c
旱优73号 38.9a 37.1a 35.3ab 34.6c 30.2cd 23.9d
由表1可知,随着灌溉量的降低,WDR129在耗水量为300.6m3/亩时,单株产量下降差异显著,因此其耗水量应为300.6m3/亩的上一梯度,即为360.8m3/亩。而旱优73号的耗水量应为472.7m3/亩。
实施实例2
节水抗旱稻品种不同,每日的耗水量也不尽相同,计算每个生育期的耗水量,能够更精确的,更有针对性的控制每个品种的灌溉量。将节水抗旱稻本田期用水关键期分为2个时期,分别为活棵期、分蘖期拔节期、孕穗抽穗期和灌浆期。根据每日耗水量的差异,2个品种不同节水抗旱稻生长时期的耗水量占总耗水量的比例约为活棵期15.1%,分蘖拔节期36.0%,孕穗抽穗期31.3%,灌浆期17.6%。不同灌溉时期,每个品种的耗水量以2015年为例,如表2。
表2不同时期的耗水量(m3/亩)
灌溉时期 旱优73号 WDR129
活棵期 71.4 45.4
分蘖拔节期 170.2 108.2
孕穗抽穗期 148.0 94.1
灌浆期 83.2 52.9

Claims (11)

1.一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置,其特征在于,所述栽培装置包括供水装置和滴灌装置(1)。
2.根据权利要求1所述的栽培装置,其特征在于,所述供水装置包括蓄水容器(11),设置在蓄水容器(11)内的水泵(14),与水泵(14)连接的主管(13),与主管(13)连接的分支水管(12),供水装置通过水泵(14)把蓄水容器(11)里的水抽取进入主管(13),然后再分流进入到分支水管(12)。
3.根据权利要求2所述的栽培装置,其特征在于,所述分支水管(12)上安装有水表(8)和第一水阀(9)。
4.根据权利要求2所述的栽培装置,其特征在于,所述主管(13)上设有时间控制装置。
5.根据权利要求1所述的栽培装置,其特征在于,所述滴灌装置(1)至少包含一条滴灌带(3),与滴灌带(3)上的出水孔一一对应的塑料桶(4),与塑料桶(4)底部一一对应的渗漏液收集器(7),所述滴灌带(3)置于塑料桶(4)上面,所述渗漏液收集器(7)置于塑料桶(4)的下端。
6.根据权利要求2或5所述的栽培装置,其特征在于,所述分支水管(12)与滴灌带(3)一一对应连接,所述滴灌带(3)上设有第二水阀(2)。
7.根据权利要求5所述的栽培装置,其特征在于,所述塑料桶(4)里装有土壤,所述土壤分为砂土层(5),离底层(6),所述砂土层(5)位于离底层(6)的上端,所述塑料桶(4)的下端设有渗漏液出水口,所述渗漏液出水口与渗漏液收集器(7)相对应,所述塑料桶(4)里栽培有待灌溉的节水抗旱稻。
8.根据权利要求5所述的栽培装置,其特征在于,所述滴灌带(3)为采用PVC线管。
9.根据权利要求1所述的栽培装置,其特征在于,所述栽培装置上安装有可移动防雨棚。
10.根据权利要求7所述的栽培装置,其特征在于,所述栽培装置中的离底层(6)内安装有土壤水势检测仪,用于监测土壤水势变化。
11.一种测定节水抗旱稻耗水量的栽培装置的使用方法,其特征在于:其包含如下步骤:
1).选取品种一致的节水抗旱稻,每个品种设4个重复,置于塑料桶(4)里;
2).根据土壤内水势的变化,开启或关闭第一水阀(9)和第二水阀(2),控制土壤水势供节水抗旱稻正常生长;
3).在节水抗旱稻的全生育期内,每日均以精确定量灌溉的灌溉量作为最大灌溉量,其余梯度按照最大灌溉量的10%递减,最大灌溉量全生育期内土壤水势的控制范围为移栽后保持0kPa,水深为2cm,分蘖期土壤水势控制在-5~-15kPa,搁田期控制在-20~-30kPa,拔节孕穗及抽穗期,土壤水势控制在-5~-15kPa,抽穗11天后,土壤水势控制在-10~-25kPa;
4).滴管装置(1)上方设可移动防雨棚,晴天移开使节水抗旱稻正常生长,雨天可移动防雨棚关闭,消除降水对耗水量的干扰;
5).节水抗旱稻产量显著降低,该灌溉量的上一灌溉梯度即为该节水抗旱稻品种能够正常生长,且没有水分浪费的灌溉量,即节水抗旱稻的实际耗水量;
6).节水抗旱稻的耗水量的值为每个梯度上水表的显示的水量减去渗漏的水量。
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