關鍵詞：蓄雨型間歇灌溉；緩釋肥；水稻；生長特性；產量；水分利用效率

水稻是我國主要的糧食作物之一，2021年總產量占全國糧食總產量的1/3[1]，也是農業(yè)中耗水量最大的作物，灌溉用水量占農業(yè)總用水量的65%以上[23]。我國水資源短缺，傳統(tǒng)淹水灌溉模式耗水量巨大，且造成嚴重的水資源浪費[4]?？刂乒喔?、間歇灌溉等節(jié)水灌溉技術優(yōu)勢凸顯，使水稻產量與傳統(tǒng)灌溉持平或更高的同時，可減少灌溉用水量，提高水分利用效率[5-7]。水稻主要種植在南方地區(qū)，全生育期間降雨充沛，但雨水未被充分利用，還會造成田間養(yǎng)分流失[89]。蓄雨型間歇灌溉應運而生，采用與間歇灌溉相同的干濕交替灌溉模式，提高雨后蓄水深度，延長雨水在稻田的滯留時間，提高降雨利用率，對我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。郭相平等[10]、鄧海龍等[11]研究表明，蓄雨間歇灌溉既充分利用水稻的抗旱、耐淹特性，保持較低灌水下限的同時，還能提高雨后蓄水深度，使灌排水量、灌排次數明顯減少，具有良好的節(jié)水效果。

水和肥相互影響、相互制約，水分不足時會影響肥效，而水分過多又會導致養(yǎng)分流失；同樣肥的過量或不足也會制約水分的吸收及利用[12]。緩釋肥是一種根據作物不同生長階段養(yǎng)分需求，控制養(yǎng)分釋放速率和釋放量的新型肥料[13]。徐明崗等[14]研究發(fā)現，相比傳統(tǒng)氮磷鉀肥，緩釋肥可提高肥料利用率，同時減輕對環(huán)境的污染，并能減少施肥次數，降低施肥強度和勞動力投入量?，F有蓄雨型間歇灌溉模式對水稻生長特性等的影響主要基于施用傳統(tǒng)氮磷鉀肥得出[9-11，15]，而蓄雨型間歇灌溉與緩釋肥耦合對水稻種植的影響尚不明確。

本研究選取位于長江中游的湖北省漳河灌區(qū)進行水稻試驗，探討不同水肥處理下水稻的生長規(guī)律、耗水特征、產量構成因素變化，明確蓄雨型間歇灌溉緩釋肥對水稻生長的影響，旨在為發(fā)展水稻節(jié)水栽培、保障糧食安全和水資源安全等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于湖北省漳河灌區(qū)總干渠附近的湖北省灌溉試驗中心站（30° 54′15″N，112°05′16″E）。該地常年氣候溫暖，年均無霜期260 d，年均氣溫16 ℃，最高月均氣溫27.7 ℃，最低月均氣溫3.9 ℃，年降雨量700～1 100 mm，年均降雨量947 mm，年蒸發(fā)量1 300～1 800 mm，為典型的南方丘陵地帶氣候條件[16]。土壤基本理化性質：容重1.45 g·cm-3，土壤孔隙率45.5%，全氮0.03～0.17 g·kg-1，全磷0.24～0.60 g·kg-1，速效磷6.45～13.96 mg·kg-1。試驗于2022年5—9月水稻生育期開展，期間降雨、氣溫狀況如圖1所示，由試驗站內的氣象園監(jiān)測獲取，全生育期累積降雨461.30 mm，日最高氣溫40.0 ℃ ，日最低氣溫11.0 ℃。

1.2 試驗設計

試驗在測桶中進行，桶口直徑0.6 m，桶深1.2 m，取當地稻田耕作土裝桶0.9 m，底部設0.2 m厚的反濾層，并設置側向排水，試驗期間關閉。主處理為2 種灌溉模式，包括淹水灌溉（floodingirrigation，W1）和蓄雨型間歇灌溉（rain-storingintermittent irrigation，W2），不同灌溉模式下水稻各生育階段的水分控制標準如圖2所示。副處理為2 種肥料類型，包括傳統(tǒng)肥（N1）和緩釋肥（N2）。其中，N1 處理采用傳統(tǒng)氮、磷、鉀肥，施用水平分別為180（以N 計）、72（以P2O5 計）、115 kg·hm-2（以K2O計），氮肥中50%采用碳酸氫銨（NH4HCO3）與磷、鉀肥作為基肥在插秧前一次性施入，另50%采用尿素[CO（NH2）2]作為追肥在移栽后15 d左右施入；N2處理施用包膜緩釋復合肥，其氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）有效含量及配比與N1處理相同，且均作為基肥在插秧前一次性施入。試驗共計4個處理，每個處理3次重復，共計12個測桶。

供試水稻品種為‘鉆兩優(yōu)超占’，各測桶插秧5穴，每穴2株。各處理均于2022年5月17日施基肥，5月18日移栽，6月5日施追肥，9月1日收割測產。施肥及除蟲、除草等農事活動與當地栽培模式一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 水稻生長特性 移栽后每10 d定點、定株觀測水稻株高、分蘗數、葉片SPAD值，直至收割，其中，葉片SPAD值在收割前加測1次。株高在抽穗前測量從根莖部到葉頂的高度，抽穗后測量根莖部到穗頂的高度；采用SPAD-502PLUS葉綠素測定儀測定葉片SPAD值，每株水稻選5片葉，測定葉片中段的SPAD值，以平均值作為該桶葉片的SPAD值。

1.3.2 產量性狀測定 于水稻收割后進行，各測桶單打單收，考察每個處理的有效穗數、每穗粒數、空粒數、實粒數、結實率，脫粒曬干后測定千粒重、實際產量。

1.3.3 田間水層測定 采用水尺觀測，分別于每日8：00觀測水層深度，灌水、降雨前后加測。灌水量、排水量均可通過灌（排）水前后田間水層深度的差值進行計算，田間耗水量通過觀測逐日水層變化量進行計算。試驗測桶側向排水關閉，田間深層滲漏量近似為0。

當測桶田面有水層時，時段內的耗水量計算公式[17]如下。

式中，ETg 為落干階段內水稻耗水量（mm）；hbg 為測桶落干前田面水深（mm）；hag 為測桶落干結束第1次灌水后田面水深（mm）；m 為落干后向測桶第1次灌水水量（mm）；pg 為測桶落干期間降雨量（mm）；cg 為測桶落干期間排水量（mm）。

1.3.4 水分利用效率測定 依據水稻產量和耗水量計算水分利用效率（water use efficiency，WUE）和灌溉水利用效率（irrigate water use efficiency，IWUE），公式如下。

式中：Y 為水稻產量（kg·hm-2）；ET 為水稻全生育期耗水量（mm）；M 為水稻全生育期灌水量（mm）。

1.4 數據處理

采用EXCEL 2010、SPSS 26.0、Origin 64 軟件對數據進行統(tǒng)計分析和制圖。

2 結果與分析

2.1 不同水肥處理對水稻分蘗數的影響

由圖3可知，不同水肥處理下水稻分蘗數動態(tài)變化趨勢基本一致，隨著生育進程的推進，均呈現先增大后逐漸減小的變化規(guī)律，即在分蘗中后期達到最大，隨后緩慢減小。分蘗前期，不同水肥處理分蘗數差異較小，W1N1、W1N2處理分蘗增加速率分別為0.30、0.47個·株-1·d-1，W2N1、W2N2處理分別為0.47、0.57個·株-1·d-1；分蘗中期，不同水肥處理分蘗數增加速率大幅下降，W1N1、W1N2處理分蘗增加速率分別為0.13、0.17個·株-1·d-1，較分蘗前期分別降低55.44%、64.16%，W2N1、W2N2 處理分別為0.07、0.27個·株-1·d-1，較分蘗前期分別降低85.62%、52.91%；分蘗后期至乳熟期，W1N1、W1N2 處理分蘗減少的平均速率分別為0.20、0.21 個·株-1·d-1，W2N1、W2N2 處理分別為0.17、0.13個·株-1·d-1。由此可見，水稻生育中后期，相同肥料類型下的分蘗數在W2處理（蓄雨型間歇灌溉）下的減少速率要低于W1（淹水灌溉），表明蓄雨型間歇灌溉對水稻生育前中期的水稻分蘗產生一定的抑制作用，有效控制了無效分蘗，利于后期分蘗數的維持和穩(wěn)定，而淹水灌溉下稻田水分充足，產生的無效分蘗較多，又由于后期養(yǎng)分供應不足，導致分蘗數快速減少。

2.2 不同水肥處理對水稻株高的影響

由圖4可知，不同水肥處理下的水稻株高在整個生育期變化趨勢一致，不同生育期株高生長速率基本一致，差異較小。分蘗前期，株高生長速率達最大，W1N1、W1N2處理株高生長速率分別為2.92、3.10 cm·d-1，W2N1、W2N2 處理株高生長速率分別為2.24、3.03 cm·d-1；分蘗中期，株高生長速率大幅度降低，W1N1處理株高生長速率最小，為1.57 cm·d-1，較分蘗前期降低45.37%；分蘗后期至拔節(jié)孕穗期，株高生長速率為全生育期最小，W1N1、W1N2 處理株高生長速率分別為0.56、0.41 cm·d-1，W2N1、W2N2處理分別為0.33、0.58 cm·d-1；拔節(jié)孕穗至抽穗開花期，株高生長速率提高，W1N1、W1N2處理株高生長速率分別為1.48、1.18 cm·d-1，W2N1、W2N2 處理株高生長速率分別為0.72、1.10 cm·d-1；抽穗開花至乳熟期，W1N1、W1N2、W2N1、W2N2處理株高生長速率分別為0.85、1.34、2.00、0.70 cm·d-1。由此可見，全生育期中不同水肥處理下水稻株高隨生育進程的動態(tài)變化規(guī)律較為一致，表明不同水肥處理沒有明顯影響水稻進入不同生育階段的時間，可見蓄雨型間歇灌溉所形成的旱澇脅迫對水稻株高生長沒有產生明顯抑制作用。

2.3 不同水肥處理對水稻葉片SPAD 值的影響

由圖5可知，不同水肥處理下水稻葉片SPAD值在整個生育期均呈現出先增大后減小的趨勢。分蘗前期，不同水肥處理葉片SPAD值增長幅度較大，W1N2、W2N2處理達到峰值，分別為45.73、45.20；分蘗中期，W1N1、W2N1處理達到峰值，分別為44.63、43.07；隨著生育期進程，葉片SPAD值呈現下降趨勢；抽穗開花至乳熟期，葉片SPAD值大幅度下降，W1N1、W1N2處理葉片SPAD值分別降低41.11%、27.17%，W2N1、W2N2 處理分別降低30.74%、24.54%；乳熟至黃熟期，W1N1、W1N2處理葉片SPAD 值分別降低21.49%、20.25%，W2N1、W2N2分別降低37.50%、19.86%?？傮w上看，不同水肥處理間葉片SPAD值差異較小。

2.4 不同水肥處理對水稻產量的影響

不同水肥處理水稻產量及構成因子如表1所示，灌溉模式、肥料類型顯著影響水稻產量。不同水肥處理下，W1N1處理產量最低，W1N2、W2N1、W2N2 處理間產量無顯著差異，但均顯著高于W1N1處理。

產量構成因子中，灌溉模式及灌溉模式與肥料類型的交互作用顯著影響每穗粒數；不同水肥處理的千粒重、結實率無顯著性差異和明顯規(guī)律。不同水肥處理下，W1N1處理的有效穗數最低，W1N2、W2N1、W2N2處理間有效穗數無顯著性差異，但均顯著高于W1N1處理；而W1N1處理的每穗粒數最高，顯著高于W1N2、W2N1、W2N2處理。

2.5 不同水肥處理對灌排水量、降雨利用率的影響

由表2可知，灌溉模式極顯著影響水稻全生育期的總灌水量和總灌溉次數，而肥料類型顯著影響總灌水量。在水稻全生育期，返青期、乳熟期、黃熟期3個生育期不同水肥處理間無顯著差異；而分蘗前期和分蘗后期W2處理的灌水量顯著低于W1處理，且W1、W2處理均在乳熟期灌水量達最大，占整個生育期的30.85%以上。不同水肥處理下，W1N2處理的總灌水量最大，W1N1處理次之，W2N1、W2N2處理間總灌水量無顯著差異，但顯著低于W1N1、W1N2處理。相同肥料類型下，蓄雨型間歇灌溉的總灌溉次數顯著少于淹水灌溉。

由表3可知，灌溉模式顯著影響水稻全生育期的排水量和降雨利用率。W1N1處理的排水量達73 mm，降雨利用率僅84.18%；W2N2處理的排水量為0 mm，降雨利用率達100%；W2N1、W2N2處理的排水量、降雨利用率均無顯著性差異，但排水量顯著低于W1N1、W1N2處理，降雨利用率顯著高于W1N1、W1N2處理。

由此可見，與淹水灌溉相比，蓄雨型間歇灌溉模式具有良好的節(jié)水、省工效果，使灌水量、總灌溉次數、排水量顯著減少，并提高了降雨利用率，其中灌水量平均減少33.08%，灌水次數平均減少8次，排水量平均減少98.19%，降雨利用效率平均提高15.96%，這是由于蓄雨型間歇灌溉保持低灌水下限的同時提高了蓄雨上限，使大部分降雨儲存在稻田中，提高了降雨利用率，充分發(fā)揮了水稻本身的耐旱、耐淹特性及稻田的儲水能力[15]。

2.6 不同水肥處理對田間耗水量、水分利用效率的影響

不同水肥處理的田間耗水量如表4所示。灌溉模式顯著影響水稻分蘗后期、抽穗開花期、乳熟期的耗水量；肥料類型顯著影響分蘗前期的耗水量；二者的交互作用顯著影響分蘗前期的耗水量。從水稻全生育期看， W1處理的耗水高峰期為分蘗前期、分蘗后期、抽穗開花期和乳熟期；W2處理的耗水高峰期為分蘗前期、抽穗開花期和乳熟期。返青期各處理均保持淺水層，耗水量無顯著性差異，以棵間蒸發(fā)為主；分蘗前期是第1次耗水高峰期，耗水量以棵間蒸發(fā)和作物蒸騰為主，W1N2、W2N2處理間差異不顯著，但顯著高于其他處理；分蘗后期，W2處理落干，耗水量顯著低于W1處理，由于W1處理保持水層，耗水量主要以棵間蒸發(fā)、作物蒸騰為主；拔節(jié)孕穗期，各處理間耗水量無顯著差異；抽穗開花期為第2次耗水高峰期，W1N1、W1N2處理間耗水量無顯著差異，但顯著高于W2N1、W2N2 處理；乳熟期呈現第3次耗水高峰期，W1N2處理耗水量顯著高于其他處理，W2N1、W2N2處理間無顯著性差異，但顯著低于其他處理；黃熟期基本不需灌水，不同水肥處理耗水量較小且無顯著性差異。

灌溉模式、肥料類型及二者的交互作用顯著影響水稻全生育期的耗水量。不同水肥處理下，W1N2 處理的總耗水量最大，W1N1 處理其次，W2N1、W2N2 處理間無顯著差異，但顯著低于W1N1、W1N2處理。相同肥料類型下，蓄雨型間歇灌溉的總耗水量顯著低于淹水灌溉，在傳統(tǒng)肥、緩釋肥處理下的耗水量分別減少12.27%、23.68%。

由圖6可知，灌溉模式顯著影響水分利用效率和灌溉水利用效率。在相同肥料類型下， W2處理的水分利用效率、灌溉水利用效率顯著高于W1處理，使N1、N2處理的水分利用效率較W1模式下分別提高41.76%、37.98%，灌溉水利用效率分別提高70.09%、73.28%。

3 討論

分蘗數、株高、葉綠素是影響水稻生長的重要指標。劉路廣等[9]通過研究不同水肥調控模式對水稻生長特性的影響發(fā)現，蓄雨型間歇灌溉有利于促進水稻全生育期的生長，控制分蘗數。何軍等[18]在緩釋肥條件下研究水稻節(jié)水灌溉模式適宜性發(fā)現，蓄雨型間歇灌溉對水稻生育前期生長的促進效果要優(yōu)于淹水灌溉，對全生育期的葉綠素有較好的促進作用。本研究表明，蓄雨型間歇灌溉與緩釋肥結合具有促進水稻有效分蘗、控制無效分蘗的效果，但對水稻株高和葉片SPAD值影響均不顯著，表明蓄雨型間歇灌溉所產生的旱澇脅迫對水稻生長沒有產生明顯抑制作用，對于水稻生長發(fā)育沒有明顯影響，這與前人研究結果基本一致。

不同水肥處理的千粒重、結實率無顯著差異，蓄雨型間歇灌溉傳統(tǒng)肥和緩釋肥處理的有效穗數均顯著高于淹水灌溉傳統(tǒng)肥處理，而每穗粒數顯著低于淹水灌溉傳統(tǒng)肥處理。何海兵等[19]研究指出，與傳統(tǒng)淹灌相比，干濕交替灌溉（類似于蓄雨型間歇灌溉）下水稻的有效穗數有所下降，但每穗粒數顯著增加。本研究與其存在差異，可能是種植區(qū)域和水稻品種的差異所致，尚需進一步驗證。肥料類型顯著影響水稻產量，淹水灌溉模式下，緩釋肥處理產量顯著高于傳統(tǒng)肥，較傳統(tǒng)肥產量提高22.22%，而蓄雨型間歇灌溉模式下，緩釋肥和傳統(tǒng)肥處理間產量無顯著性差異，分析原因可能是蓄雨型間歇灌溉與緩釋肥相結合導致水稻生育后期莖葉過剩[9]，使產量有所減少；同樣，緩釋肥下，蓄雨型間歇灌溉與淹水灌溉模式間產量無顯著差異，可能是由于蓄雨型間歇灌溉較長的蓄雨時間和較高的蓄雨深度，導致水稻產量降低[15]，具體還有待進一步研究。

在淹水灌溉模式下，緩釋肥處理的灌水量、耗水量均顯著高于傳統(tǒng)肥，分別較傳統(tǒng)肥提高22.29%、17.08%，原因可能是傳統(tǒng)肥無法滿足水稻后期生長營養(yǎng)所需，水稻對水分的吸收利用減少，而緩釋肥在水稻全生育期持續(xù)穩(wěn)定釋放養(yǎng)分，進而促使水稻對水分的吸收利用[20]。在蓄雨型間歇灌溉模式下，緩釋肥和傳統(tǒng)肥處理的灌水量、耗水量無顯著性差異，表明蓄雨型間歇灌溉模式下施用緩釋肥可達到良好的節(jié)水效果。蓄雨型間歇灌溉模式的灌溉次數、排水量顯著低于淹水灌溉，在此灌溉模式下，傳統(tǒng)肥和緩釋肥處理的降雨利用率分別達99.49%、100.00%，顯著高于淹水灌溉，表明蓄雨型間歇灌溉在節(jié)水方面優(yōu)勢明顯。郭相平等[10]、鄧海龍等[11]研究表明，與淹水灌溉相比，在不減產的前提下，蓄雨型灌溉使得灌排水量相應降低，灌排次數相應減少，本研究結論與之相似。

研究表明，節(jié)水灌溉具有顯著的節(jié)水效應[11，2122]。本研究表明，與淹水灌溉相比，蓄雨型間歇灌溉下水稻的耗水量顯著降低，使傳統(tǒng)肥、緩釋肥處理下耗水量分別減少12.27%、23.68%，這與劉路廣等[23]的研究結果基本一致。同樣，在蓄雨型間歇灌溉模式下，傳統(tǒng)肥、緩釋肥處理水稻的水分利用效率和灌溉水利用效率較淹水灌溉分別顯著提高41.76%、37.98% 和70.09%、73.28%，其原因主要是蓄雨型間歇灌溉降低了灌水量和灌水頻次，使稻田蓄雨能力提高，降低了蒸發(fā)量和排水量，進而提高了水分利用效率[24]，與前人在節(jié)水灌溉條件下的研究結果一致[25]。