CN108834519A - 水稻旱直播精确定量灌溉方法 - Google Patents

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杨建昌
王志琴
张耗
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Abstract

本发明提供了水稻种植技术领域内的一种水稻旱直播精确定量灌溉方法。该方法通过测定土壤15‑20cm耕层的土壤水势，以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量。其克服了灌溉指标因土壤类型不同而土壤含水量不同的局限性，实现了水稻旱直播精确定量灌溉，产量、水分利用效率和稻米品质的协同提高。

Description

水稻旱直播精确定量灌溉方法
技术领域
本发明属于水稻种植技术领域，特别涉及水稻旱直播的一种精确定量灌溉方法。
背景技术
水稻旱直播是指土壤旱耕翻、旱整地，将水稻种子直接播种在旱耕旱整田内的一种稻作方法。随着我国经济的发展和产业构的重大变化，大量农村劳动力向城市转移，农业劳动力锐减，机械化和轻简化的高效栽培模式成为现代农业发展的必然趋势。水稻旱直播就是一种轻简化的稻作方式。近年来我国水稻旱直播稻作方式发展很快，目前年播种面积已超过600万公顷。水稻旱直播有机械条播和人工撒播两种播种方式，但机械条播面积有逐年增大的趋势。水稻旱直播的主要优点就是省工、节本和节水。有研究表明，与水稻育苗移栽相比，水稻旱直播可以节省人工60～70个每公顷，节约成本1800～2400元每公顷；节水40～50％。但水稻旱直播也存在着一些明显的问题，如出苗不整齐，穗型小(每穗粒数少)，后期易倒伏早衰，籽粒充实不良、结实率低，产量不稳定等。水分管理不合理是产生上述问题的重要原因。目前水稻旱直播的水分管理方法，一般采用幼苗期不灌水，自水稻抽出第4叶至成熟，田间灌水并保持浅水层近年来一些学者提出水稻旱直播采用“控制灌溉”或“调亏灌溉”方法，这一方法的要点是用某一时期的土壤含水量与土壤饱和含水量的比值作为指标，根据水稻生育期确定灌溉的下限值和上限值。这一方法虽较生产上常用的“幼苗期不灌水、4叶期开始灌水”的灌溉方法有改进，但土壤含水量和饱和含水量测定速度慢或精度差(如酒精燃土法等)，难以监测瞬时的土壤水分状况；二是土壤含水量指标受土壤类型局限，一种类型的土壤含水量指标不能用于其它类型的土壤，因而难以在生产上推广应用。
中国专利数据库中还公开了一种完全利用自然降水进行水稻旱直播抗旱节水栽培技术，其公开号CN101766107A，公开日2010-07-07，该方法根据水稻各生长发育阶段的需水要求和当地各旬的自然降水规律的历史气象资料的统计数据，调整水稻的生育期，使水稻的各生长发育阶段与当地各旬的自然降水量相吻合，并配合采取相应的综合技术措施，达到抗旱节水、稳定增产的目的。该栽培技术改变传统的水稻栽培模式，不用浸种、育秧和移栽，不需灌水耙田，仅用自然降雨即可完成一季水稻生产，可在旱田、非旱田中直接进行水稻旱直播生产，既节约灌溉水，又减少秧盘、移栽和抗旱抽水耙田等费用，省工省力、节支增收，有利于实现粮食增产、农民增收和农业增效，实现资源节约和节能降耗。
中国专利数据库中还公开了一种水稻浸润灌溉栽培方法，其公开号CN103975811A，公开日2014-08-13，该方法包括以下步骤：播前准备；进行播种作业；水稻进入生育期，在整个生育期对稻田进行浸润灌溉，并进行病虫害防治和草害防治；根据水稻生育期适时收获，并进行下一轮作物种植。该方法将免耕直播和浸润灌溉技术有机结合，免耕直播省去了秧田期，用浸润灌溉技术代替了淹水灌溉，解决了传统水稻栽培技术存在育苗移栽、温室气体排放量高、肥料和水分利用效率较低的问题，提高了稻作生产系统的节能减排能力，达到节省油耗45％、温室气体综合减排50％，水肥利用效率显著提高的目的，且机械化程度较高，技术简化，容易普及推广，特别是在稻-麦(油菜)水旱轮作区极具推广前景。
上述两项专利技术均公开了水稻种植方法，也涉及到如何进行灌溉，其不足之处在于，该两项专利方法并未公开旱直播水稻在各生长期内的具体灌溉参数，尤其是没有针对不同土壤类型进行灌溉，依据上述方法难以获得水稻各时期的最佳生长参数，最终会影响水稻产量和品质。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种水稻旱直播精确定量灌溉方法，使其可对不同土壤类型进行精确定量灌溉，实现产量、水分利用效率和稻米品质的协同提高。
本发明所采用的技术方案是：水稻旱直播精确定量灌溉方法，是测定土壤15-20cm耕层的土壤水势，以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量，具体如下：
(1)播种期(自播种后当天至播后3天):当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势小于0kPa时，砂土地灌水70mm，相当于灌水量700m3每公顷，壤土地灌水60mm，相当于灌水量600m3每公顷，粘土地灌水50mm，相当于灌水量500m3每公顷；土壤水势为0kPa时不灌水。
(2)幼苗期(自播后4天至3叶期)：田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水30mm，相当于灌水量300m3每公顷，壤土地灌水25mm，相当于灌水量250m3每公顷，粘土地灌水20mm，相当于灌水量200m3每公顷；土壤水势大于－15kPa时不灌水。
(3)分蘖期(自3.1叶至拔节始期)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－10kPa时，砂土地灌水50mm，相当于灌水量500m3每公顷，壤土地灌水40mm，相当于灌水量400m3每公顷，粘土地灌水30mm，相当于灌水量300m3每公顷；土壤水势大于－10kPa时不灌水。
(4)拔节长穗期(自拔节至开始孕穗)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－25kPa时，砂土地灌水40mm，相当于灌水量400m3每公顷，壤土地灌水35mm，相当于灌水量350m3每公顷，粘土地灌水25mm，相当于灌水量250m3每公顷；土壤水势大于－25kPa时不灌水。
(5)孕穗抽穗期(自孕穗至穗全部抽出)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－12kPa时，砂土地灌水60mm，相当于灌水量600m3每公顷，壤土地灌水50mm，相当于灌水量500m3每公顷，粘土地灌水40mm，相当于灌水量400m3每公顷；土壤水势大于－12kPa时不灌水。
(6)灌浆前中期(自穗全部抽出至抽穗后20天)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水50mm，相当于灌水量500m3每公顷，壤土地灌水40mm，相当于灌水量400m3每公顷，粘土地灌水30mm，相当于灌水量300m3每公顷；土壤水势大于－15kPa时不灌水。
(7)灌浆中后期(自抽穗后21天至成熟)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－20kPa时，砂土地灌水40mm，相当于灌水量400m3每公顷，壤土地灌水30mm，相当于灌水量300m3每公顷，粘土地灌水20mm，相当于灌水量200m3每公顷；土壤水势大于－20kPa时不灌水。
上述技术方案的优选方案为：
在播种期，土壤水势小于0kPa时，砂土地灌水70mm，壤土地灌水60mm，粘土地灌水50mm；土壤水势为0kPa时不灌水；
在幼苗期，田间自然落干，土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水30mm，壤土地灌水25mm，粘土地灌水20mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
在分蘖期，田间自然落干，土壤水势为－10kPa时，砂土地灌水50mm，壤土地灌水40mm，粘土地灌水30mm；土壤水势大于－10kPa时不灌水；
在拔节长穗期，田间自然落干，土壤水势为－25kPa时，砂土地灌水40mm，壤土地灌水35mm，粘土地灌水25mm；土壤水势大于－25kPa时不灌水；
在孕穗抽穗期，田间自然落干，土壤水势为－12kPa时，砂土地灌水60mm，壤土地灌水50mm，粘土地灌水40mm；土壤水势大于－12kPa时不灌水；
在灌浆前中期，田间自然落干，土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水50mm，壤土地灌水40mm，粘土地灌水30mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
在灌浆中后期，田间自然落干，土壤水势为－20kPa时，砂土地灌水40mm，壤土地灌水30mm，粘土地灌水20mm；土壤水势大于－20kPa时不灌水。
本发明中所说的土壤水势可采用土壤水分张力计(或称负压式土壤湿度计)测定；灌溉水量可用量水堰测量，量水堰可以自制或向商家购买。
本发明其提供了一种水稻旱直播精确定量灌溉方法，使其可克服灌溉指标因土壤类型不同而土壤含水量不同的局限性，对不同土壤类型进行精确定量灌溉，实现产量、水分利用效率和稻米品质的协同提高，其有益效果在于：1、通过作物对土壤水分利用的有效性，决定于土壤水势，用土壤水势作为灌溉指标，可不受土壤类型的限制；2、作物的需水量因土壤类型不同有差异，根据水稻产量形成的需水规律，分生育期确定灌溉的土壤水势指标，并按土壤类型确定供水量，使水分供应与旱直播水稻生长发育的水分需求相一致。
具体实施方式
水稻种子旱直播后，在田间安装土壤水分张力计。在安装时，以一直径与土壤水分张力计陶土头相当的钻孔器开孔到离地面20cm的深度(陶土头长度为5cm)，倒入泥浆，然后垂直插入土壤水分张力计，使得陶土头的上部离地面15cm，下部离地面20cm，并使陶土头和埋于土壤的张力计管与土壤紧密接触，然后将周围填土捣实。每天11：00～12：00观察并记录土壤水分张力计至少一次，也可多次记录；田间安装土壤水分张力计后，在灌溉水进入田间的进水口安装量水堰，在灌水时测量灌溉水量。
该水稻旱直播精确定量灌溉方法，是通过测定土壤15-20cm耕层的土壤水势，以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量。具体而言：
(1)播种期(自播种后当天至播后3天):当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势小于0kPa时，砂土地灌水70mm或700m3/ha，壤土地灌水60mm或600m3/ha，粘土地灌水50mm或500m3/ha；土壤水势为0kPa时不灌水；
(2)幼苗期(自播后4天至3叶期)：田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水30mm或300m3/ha，壤土地灌水25mm或250m3/ha，粘土地灌水20mm或200m3/ha；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
(3)分蘖期(自3.1叶至拔节始期)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－10kPa时，砂土地灌水50mm或500m3/ha，壤土地灌水40mm或400m3/ha，粘土地灌水30mm或300m3/ha；土壤水势大于－10kPa时不灌水；
(4)拔节长穗期(自拔节至开始孕穗)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－25kPa时，砂土地灌水40mm或400m3/ha，壤土地灌水35mm或350m3/ha，粘土地灌水25mm或250m3/ha；土壤水势大于－25kPa时不灌水；
(5)孕穗抽穗期(自孕穗至穗全部抽出)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－12kPa时，砂土地灌水60mm或600m3/ha，壤土地灌水50mm或500m3/ha，粘土地灌水40mm或400m3/ha；土壤水势大于－12kPa时不灌水；
(6)灌浆前中期(自穗全部抽出至抽穗后20天)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水50mm或500m3/ha，壤土地灌水40mm或400m3/ha，粘土地灌水30mm或300m3/ha；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
(7)灌浆中后期(自抽穗后21天至成熟)：田间自然落干，当砂土地、壤土地和粘土地离地表15～20cm处的土壤水势为－20kPa时，砂土地灌水40mm或400m3/ha，壤土地灌水30mm或300m3/ha，粘土地灌水20mm或200m3/ha；土壤水势大于－20kPa时不灌水。
其实施可如表1所示。
本发明还需要如下的技术予以辅助：
1、旱直播技术
播种前4天浸种、播种前1天将种子晾干，用播种机播种或人工撒播，用播种机播种的播种量为60kg/ha，人工撒播的播种量为90kg/ha，播种量为浸种前的干谷重量。
2、施肥技术
中等土壤肥力，水稻目标产量9.0～9.5t/ha，全生育期施用纯氮，籼稻品种为180kg/ha，粳稻品种为240kg/ha，按基肥(播种前1天):断奶肥(1叶1心期):第一次分蘖肥(3.5叶期):第二期分蘖肥(6.5叶期):促花肥(叶龄余数3.0～3.5)＝2:1:2.:2:3施用。播种前一次性施磷肥折合P2O5，籼稻和粳稻均为60kg/ha。使用钾肥折合K2O，籼稻和粳稻均为90kg/ha，在施基肥和促花肥时分两次施用，前后两次的比例为7:3。
3、病虫害防治
分别于播种后的第1天和2叶1心期进行化学除草；根据水稻病虫害区域性预测预报，使用低毒、低残留、高效、安全、环保型化学农药与生物农药。
对比试验：
分别于2016～2017年在扬州和连云港选择砂土、壤土和粘土三种类型土壤，种植粳稻品种连粳7号和籼/粳杂交稻甬优2640，进行水稻旱直播精确定量灌溉方法试验，以水稻旱直播当地常规灌溉方法(播种后灌1次水，此后至3叶期不灌水，自3.1叶至成熟田间保持水层，收获前一周断水)为对照。精确定量灌溉方法与对照除水分管理方法不同外，其余栽培措施，如播种、施肥时期和施肥量、病虫草害防治等完全一致。结果表明，与对照(常规灌溉方法)相比，精确定量灌溉方法的产量增加10.5％～19.2％，灌溉水量减少28.6％～42.9％，水分利用效率提高30.6％～44.9％，(表2、表3)，精确定量灌溉还提高了稻米的加工品质和外观品质(表4和表5)。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。例如灌水量可控制在上下2mm以内。

Claims (11)

1.一种水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：通过测定土壤15-20cm耕层的土壤水势，以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量。
2.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在播种期，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势小于0kPa时，砂土地灌水68～72mm，壤土地灌水58～62mm，粘土地灌水48～52mm；土壤水势为0kPa时不灌水。
3.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在幼苗期，田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水28～32mm，壤土地灌水23～27mm，粘土地灌水18～22mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水。
4.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在分蘖期，田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－10kPa时，砂土地灌水48～52mm，壤土地灌水38～42mm，粘土地灌水28～32mm；土壤水势大于－10kPa时不灌水。
5.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在拔节长穗期，田间自然落干，当各类土壤离地表18～22cm处的土壤水势为－25kPa时，砂土地灌水38～42mm，壤土地灌水32～37mm，粘土地灌水23～27mm；土壤水势大于－25kPa时不灌水。
6.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在孕穗抽穗期，田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－12kPa时，砂土地灌水58～62mm，壤土地灌水48～52mm，粘土地灌水38～42mm；土壤水势大于－12kPa时不灌水。
7.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在灌浆前中期，田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水48～52mm，壤土地灌水38～42mm，粘土地灌水28～32mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水。
8.根据权利要求1所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：在灌浆中后期，田间自然落干，当各类土壤离地表15～20cm处的土壤水势为－20kPa时，砂土地灌水38～42mm，壤土地灌水28～32mm，粘土地灌水18～22mm；土壤水势大于－20kPa时不灌水。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：
在播种期，土壤水势小于0kPa时，砂土地灌水70mm，壤土地灌水60mm，粘土地灌水50mm；土壤水势为0kPa时不灌水；
在幼苗期，田间自然落干，土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水30mm，壤土地灌水25mm，粘土地灌水20mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
在分蘖期，田间自然落干，土壤水势为－10kPa时，砂土地灌水50mm，壤土地灌水40mm，粘土地灌水30mm；土壤水势大于－10kPa时不灌水；
在拔节长穗期，田间自然落干，土壤水势为－25kPa时，砂土地灌水40mm，壤土地灌水35mm，粘土地灌水25mm；土壤水势大于－25kPa时不灌水；
在孕穗抽穗期，田间自然落干，土壤水势为－12kPa时，砂土地灌水60mm，壤土地灌水50mm，粘土地灌水40mm；土壤水势大于－12kPa时不灌水；
在灌浆前中期，田间自然落干，土壤水势为－15kPa时，砂土地灌水50mm，壤土地灌水40mm，粘土地灌水30mm；土壤水势大于－15kPa时不灌水；
在灌浆中后期，田间自然落干，土壤水势为－20kPa时，砂土地灌水40mm，壤土地灌水30mm，粘土地灌水20mm；土壤水势大于－20kPa时不灌水。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：所述土壤水势采用土壤水分张力计测定；土壤水分张力计安装时，以一直径与土壤水分张力计陶土头相当的钻孔器开孔到离地面20cm的深度，向孔中倒入泥浆，然后垂直插入土壤水分张力计，使得陶土头的上部离地面15cm，下部离地面20cm，并使陶土头和埋于土壤的张力计管与土壤紧密接触，然后将周围填土捣实，每日记录土壤水分张力计至少一次。
11.根据权利要求1-8任意一项所述的水稻旱直播精确定量灌溉方法，其特征在于：所述灌溉水量用量水堰进行测定，测定位置在灌溉水进入田间的进水口，在灌水时测量灌溉水量。
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