不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响.pdf

节水灌溉Water Saving I不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响周庭全1，李圆圆1，肖梦华2，李彦彬1（1.华北水利水电大学水利学院，郑州 450046；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），杭州 310020）摘 要：为了研究不同灌溉模式下稻田水分利用及氮磷流失规律，以合理集成节水灌溉与减污技术，实现高产、节水、减污三者相统一，在平湖市农业排灌技术示范基地开展小区实验。试验设定常规灌溉、薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉4种灌溉模式，测定田间灌排水量及排水与渗漏水中TN、TP、NH4+-N、NO3-N和COD 等指标。结果表明：薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉的灌水量分别比常规灌溉减少 38.6%、73.4%、91.4%，沟畦适雨灌溉节水效果最好。相对于常规灌溉TN、NO3-N、NH4+-N、TP和COD的负荷量，薄露灌溉降低25.1%、6.2%、64.3%、-29.7%、7.5%，改进蓄雨薄露灌溉降低72.5%、72.4%、77.2%、69.9%、69.4%，沟畦适雨灌溉降低79.9%、74.6%、89.9%、81.8%、81.1%。综合来看，沟畦适雨灌溉的节水减污效果最好。关键词：灌溉模式；节水；减污中图分类号：S274 文献标识码：A DOI：10.12396/jsgg.2023072周庭全，李圆圆，肖梦华，等.不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响 J.节水灌溉，2023（9）：88-93，99.DOI：10.12396/jsgg.2023072.ZHOU T Q，LI Y Y，XIAO M H，et al.Effects of different irrigation modes on water saving and pollution reduction in paddy fields J.Water Saving Irrigation，2023（9）：88-93，99.DOI：10.12396/jsgg.2023072.Effects of Different Irrigation Modes on Water Saving and Pollution Reduction in Paddy FieldsZHOU Ting-quan1，LI Yuan-yuan1，XIAO Meng-hua2，LI Yan-bin1（1.College of Water Resources，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450046，China；2.Zhejiang Institute of Water Conservancy and Estuarine（Zhejiang Institute of Marine Planning and Design），Hangzhou 310020，China）Abstract：In order to study the rule of water utilization and nitrogen and phosphorus loss in paddy fields under different irrigation modes,and to integrate water-saving irrigation and pollution reduction technology reasonably,to realize the unity of high yield,water saving and pollution reduction,a plot experiment was carried out in agricultural drainage and irrigation technology demonstration base in Pinghu City.Four irrigation modes were set up in the experiment,namely conventional irrigation,thin dew irrigation,improved rain storage thin dew irrigation,and trench and furrow irrigation suitable for rain irrigation.The irrigation and drainage quantity in the field and the indexes of TN,TP,NH4+-N,NO3-N,and COD in drainage and seepage water were measured.The results showed that the irrigation quantity of thin dew irrigation improved thin dew irrigation,and furrow and furrow irrigation with rain reduced by 38.6%,73.4%,and 91.4%compared with conventional irrigation,respectively.Compared with conventional irrigation,thin dew irrigation reduces the load of TN,NO3-N,NH4+-N,TP,and COD by 25.1%,6.2%,64.3%,-29.7%,and 7.5%,while improved rain thin dew irrigation reduces 72.5%,72.4%,77.2%,69.9%,and 69.4%.Rain irrigation in furrow and furrow decreased by 79.9%,74.6%,89.9%,81.8%,and 81.1%.In general,furrow and furrow suitable for rain irrigation has the best effect on water saving and pollution reduction.Key words：irrigation mode；water saving；pollution reduction文章编号：1007-4929（2023）09-0088-06收稿日期：2023-03-07 接受日期：2023-06-01作者简介：周庭全（1998-），男，硕士研究生，研究方向为农业水资源高效利用。E-mail：。通讯作者：李圆圆（1987-），女，讲师，博士，研究方向为农业水资源高效利用。E-mail：。88不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响 周庭全 李圆圆 肖梦华 等0引 言水稻作为我国主要粮食作物之一，其种植面积与产量分别占粮食作物种植面积与产量的25%与31%1。传统水稻生产模式作为农业面源污染的主要途径之一，影响水体质量，波及各项生产活动与正常生活。水稻传统生产模式中的“大肥大水”导致农田氮磷过量2、氮磷通过排水渗漏及降雨冲刷等途径进入水体，从而造成面源污染。采用节水灌溉模式不仅能减少灌溉用水，提高水肥利用率3-5，还能减少污染物排放6。但已有研究中多数只对比了一种节水灌溉模式与常规灌溉之间的差异，对不同灌溉模式之间的差异研究较少。目前水稻节水灌溉模式主要有“浅、湿、晒”灌溉、间歇灌溉（干湿交替灌溉）、控制灌溉、湿润灌溉、适雨灌溉、蓄雨型灌溉等7,8。蓄雨薄露灌溉与薄露灌溉不同之处在于蓄水上限的提高，对降雨的利用较为充分，适用于降雨较多且降雨和水稻生育期同步的地区。沟畦适雨灌溉是适雨灌溉的其中一种模式，适用于南方多雨的地区，地形低洼的地区最为合适。目前对蓄雨薄露灌溉及沟畦适雨灌溉的研究还不充分，需进一步明确其对水分利用及产量的影响机理。同时，水分条件会对氮磷的排放产生影响，但具体影响机理还不甚明确。本文以常规灌溉模式及浙江地区推广的灌溉模式为研究对象，研究不同水分条件下氮磷污染物的流失机理，为水稻科学灌溉提供一定的参考依据。1材料与方法1.1试验区概况试验于浙江省平湖市农业排灌技术示范基地内进行。地理坐标为12116N，3036E，属于亚热带南部季风气候，年平均气温 15.7，年平均降雨量 1 195.2 mm，年蒸发量1 248.6 mm，年日照时间2 075 h，年平均降雨时间140 d。土壤质地为粉质黏土，土壤体积质量为1.39 g/cm3，饱和含水率为38.8%。试验小区面积为11 m6 m，其进水及排水全部采用钢管，并安装水表、过滤器及控制闸阀等。田埂为水泥砂浆砖砌，高出土壤表面约20 cm，中间设置深入田面以下1 m的复合土工膜防渗，采用30%石灰土分层回填夯实。试验小区四周设有宽23 m的保护区。试验站配有小型气象站，用于记录气象数据。1.2试验设计本试验供试品种为“甬优（杂交）”，其生育期划分返青期、分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期、黄熟期共6个生育阶段。水稻于7月25日移栽，11月11日收获，生育期共110 d。试验设置4个不同处理，即常规灌溉（W0处理）、薄露灌溉（W1处理）、改进蓄雨薄露灌溉（W2处理）和沟畦适雨灌溉（W3处理）。沟畦适雨灌溉沟宽0.2 m，沟深0.200.25 m，沟间畦宽24 m，本试验中沟畦规格见图1，不同灌溉模式的田间水分控制标准见表1。每个处理设置3个重复，共计12个试验小区。水稻全生育期施肥纯氮约242.5 kg/hm2，磷肥约150 kg/hm2，钾肥约60 kg/hm2，其中磷肥、钾肥全部以基肥施入。氮肥按照基肥、分蘖肥、拔节肥532的比例施入。1.3试验观测项目试验站内设有小型气象站，可自动获取气象数据。（1）田间水分数据。灌溉水量和排水量通过灌水管上的水表和出水口处的水表进行计量。每天08:00根据田间固定位置的水尺读取田间水位，灌水、降雨及排水前后加测；田面无水层时，取水稻根系层（020 cm）土壤采用烘干法测定土壤含水率；试验中采用测针测定每天的水层变化。田间埋设无底测桶，每天测取田间水位时同步观测测桶内水位变化，记录渗漏量；除排水外每天田间水层高度变化减去渗漏量，即为蒸发蒸腾量。（2）水样污染物。水样主要包括排水水样和渗漏水样。每次排水时均采样；从返青期到乳熟期，每个生育期用真空表1不同灌溉模式的田间水分控制标准mmTab.1Field water control standards for different irrigation modes灌溉模式W0W1W2W3上下限蓄水上限上限下限蓄水上限上限下限蓄水上限上限下限蓄水上限上限下限返青5030204030550305秧苗的1/3沟深的1/2土壤湿润分蘖前期70502050200.8 s80200.8 s100灌水至沟中满沟，田面不留水层沟中无水分蘖后期9060300200.7 s0200.7 s150拔节孕穗100603060300.9 s140300.9 s200抽穗开花100501060300120300200乳熟60501030200.8 s80200.8 s100黄熟2000自然落干自然落干自然落干自然落干自然落干自然落干50自然落干自然落干注：灌溉上限为每次应灌至的高度，低于灌溉下限时需进行灌溉，蓄水上限为降雨后田间可以蓄水的最大深度。s为水稻根系层（20 cm）土壤饱和含水率。图1沟畦规格示意图（单位：m）Fig.1Furrow and furrow specification diagram89不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响 周庭全 李圆圆 肖梦华 等泵采集1次土壤渗漏水样，水样主要检测TN、TP、NH4+-N、NO3-N和COD等5个指标。（3）水分生产率及灌溉水分生产率。水分生产率（WP）能反映单位水量的产出效率，表示为：WP=YW