基于ORYZA2000的稻田水量平衡及地下水埋深对水稻灌溉的影响

应用水稻生长模拟模型ORYZA2000分析了淹灌、间歇灌溉、雨养3种稻田水分管理模式下田间水量平衡和水分生产率,以及不同地下水埋深对相关指标的影响。结果表明,淹灌模式巨大耗水量主要是满足稻田深层渗漏损失,间歇灌溉可以减少田间渗漏量,从而达到节水的效果,雨养栽培不仅可以减少深层渗漏,并可以利用地下水,以维持水稻蒸发蒸腾需要;3种灌溉方式以雨养模式水分生产率最高,其次为间歇灌溉,淹灌最低;地下水埋深对雨养模式的产量、水分生产率和水量平衡影响最大,对间歇灌溉相关指标影响较小,而对淹灌模式则无影响。     

不同水肥耦合水稻温室效应及氮素利用率研究

为了解水稻释放的CO2、CH4、N2O气体对温室效应的影响及其对氮肥的利用率,寻找合理的水肥管理模式,减小作物对温室效应的增强作用及过量施用氮素造成的农业大面积面源污染,于2016年在大田试验条件下,设置3种灌水方式(控制灌溉、间歇灌溉、淹灌)及4种施氮水平(140、110、70 kg/hm2、不施氮肥),研究了以上12种组合对水稻产量、收获指数、温室气体排放量、温室效应、水分及氮素利用率的影响,研究结果表明:施氮量的增加能有效增加水稻产量,其中控制灌溉模式下水稻产量的增加极为显著;不同灌溉模式对水稻秸秆产量的影响较小;淹灌模式下,不同施氮水平对水稻穗粒数的影响较小,为66左右。不同灌溉模式下高施氮量的CO2、CH4、N2O单位产量气体排放量均小于对照组;CH4产生的温室效应远大于CO2和N2O,不同灌水方式气体总温室效应的均值大小为淹灌控制灌溉间歇灌溉,说明节水灌溉有助于降低作物对大气产生的总体温室效应;水稻氮素利用率随施氮量的增加而呈现降低的趋势。     

秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH4排放与产量的影响

为探明秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH_4排放的影响,探寻节水、减排、增产的水肥管理模式,在秸秆还田的基础上,以常规淹灌配施常量氮肥的处理为对照,设置了常规淹灌和控制灌溉两种灌溉方式,并设置4个氮肥梯度,采用静态箱-气相色谱法观测各处理的CH_4排放通量,分析了水氮耦合下稻田土壤氧化还原电位、各生育阶段土壤铵态氮含量、硝态氮含量和秸秆腐解率的变化,以及各因子对稻田CH_4排放的影响,同时综合产量计算了减排效益。结果表明:秸秆还田下常规淹灌CH_4排放通量、累积排放量显著高于控制灌溉(P0.05),且随着施氮量的增加,CH_4排放通量、累积排放量显著增加(P0.05);与对照相比,常规淹灌增施氮肥使CH_4累积排放量增加16.24%(P0.05),产量降低了2.01%;在常规淹灌下适当减施氮肥不但对产量无显著影响,还使得CH_4累积排放量降低18.59%(P0.05);若采取控制灌溉减量施氮,与对照相比,则使得CH_4累积排放量降低62.71%(P0.01),产量提高21.16%(P0.05)。通过相关性分析发现,施氮量、灌溉方式以及二者的交互作用对CH_4排放影响显著;水氮耦合下稻田土壤铵态氮含量、秸秆腐解率与CH_4排放呈显著正相关关系(P0.05),土壤氧化还原电位与CH_4排放呈显著负相关关系(P0.05)。综合减排效益分析,秸秆还田下采用控制灌溉、并适量减施氮肥可以使经济效益最大化,达到节水、减排、增产的目的。     

水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响

为探明不同水氮耦合模式下黑土区水稻产量形成和氮素吸收利用的规律,设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻干物质、产量、氮素吸收转运、水氮利用效率的影响。结果表明：常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮素累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%~43.42%、18.32%~24.97%、13.85%~24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%~13.18%、10.73%~12.86%、10.53%~12.61%;3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮素累积速率均随施氮量的增加而增大,且控制灌溉模式高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,干物质、氮素累积始盛期随施氮量增加而提前;水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质累积速率达到峰值时间提前11.39d;相较于常规淹灌和浅湿灌溉模式,控制灌溉模式更有利于提高水稻产量,其中CN2处理产量最大,为10272.57kg/hm2;控制灌溉模式显著提升氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力;相同灌溉模式下,叶、茎鞘氮素转运率以及穗部氮素转运贡献率随施氮量增加而减小。水稻产量与灌溉水分利用效率、水分生产效率、氮肥农学利用效率、百千克籽粒吸氮量之间呈极显著正相关（P<0.01）,与氮素籽粒生产效率之间呈极显著负相关（P<0.01）。适宜水氮耦合模式可提高水稻产量和氮素吸收利用,综合考虑CN2处理为最佳水氮耦合模式。     

水稻间歇灌溉试验研究

稻田间歇灌溉和其它水分管理模式的对比试验研究指出，相对而言，水稻间歇灌溉水分管理模式最节水，且灌水次数及田间排水量最少；其节水的机理在于提高降雨利用率、减少稻田渗漏量和腾发量。     

斜发沸石对辽西半干旱区节水灌溉稻田的节水减肥效应

针对辽西半干旱区稻田土壤保水保肥能力低下的问题,并为探明节水灌溉稻田中斜发沸石的节水减肥效应、明确其调控的氮积累过程参数与水稻产量之间的关系,于2019年和2020年在辽西彰武县绿维农场进行了大田试验。采用随机区组试验设计,设置常规淹灌（对照）、干湿交替灌溉和施加斜发沸石、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减氮1/4、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并使用等量有机肥替代传统速效肥等5个处理,对水稻耗水量、干物质量、吸氮量等指标进行监测。结果表明,相较于常规淹灌,节水灌溉条件下施用斜发沸石可以显著节水4.8%~11.4%、提高水分生产率6.2%~15.5%、减少磷肥用量25%,最高增产9.7%;水稻耗水量呈现先增加、后降低的单峰曲线规律,而水稻需氮规律符合Richards生长函数变化趋势;主成分分析表明,水稻高产的3个关键因素为前期氮素积累量、氮素积累时间和积累过程的平稳性;干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4处理与干湿交替灌溉和施加斜发沸石处理增产的原因主要是提高了叶片的氮素积累,继而提高了干物质积累量和氮素在穗部的积累量。综上,干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4处理与干湿交替灌溉和施加斜发沸石处理氮素积累总量和氮素积累时效均较高,且氮素积累较平稳,是辽西半干旱地区稻田节水增效的重要模式。     

水稻高效利用水肥试验研究

根据在湖北省漳河灌区闭林灌溉试验站开展的专项试验，研究分析了不同水肥处理对水稻生长发育水稻产量及其构成，稻田水肥利用率等的影响规律。结果表明，在适当的施肥产量和合理的追肥方式下，与传统的淹灌相比，节水灌溉可提高水稻水分生产率及氮肥利用率，获得高产、最后提出了一种高效利用水肥的稻田管理模式。     

稻田水肥资源高效利用与调控模拟

水和肥是影响作物产量与生态环境的重要因素。为揭示稻田水肥利用规律,以达到稻田节水、省肥、高产、减排的目标,该文以湖北省漳河团林实验站稻田水肥耦合灌溉与控制排水试验观测数据为基础,联合运用作物生长模型ORYZA 2000和田间水文模型DRAINMOD 6.0,模拟分析不同降水、节灌、施肥、控排条件下的水稻产量与稻田排水量响应关系,得出了稻田水肥调控的临界条件,即采用稻田间歇灌溉方式,灌水定额30 mm,施氮量170 kg/hm2左右,控制排水水位20 cm时,节水12.5%～18.87%、省肥35.1%、增产11%、减排19.9%。本研究对加强农田水肥科学管理,提高水氮生产效率,防治农业面源污染,促进灌区可持续发展具有重要意义。     

水氮耦合对温室番茄产量和水分利用效率的影响

以番茄为试验材料,设置固定隔沟灌和交替隔沟灌两种灌溉方式,每种灌溉方式设置2个灌水水平和2个施氮水平,共8个处理,展开不同水氮组合对温室番茄产量、平均单果重和水分利用效率影响的研究,结果表明:增加灌水量可提高番茄的产量和交替隔沟灌溉下番茄的平均单果重。降低灌水量或施氮量时,水氮必须满足一定比例才可增加番茄平均单果重和提高交替隔沟灌下番茄的水分利用效率。水氮耦合、氮是影响番茄产量、平均单果重和水分利用效率的主要因素。水是影响番茄产量、平均单果重和固定隔沟灌番茄水分利用效率的主要因素。灌溉方式是影响番茄产量和水分利用效率的主要因素。     

氮肥减施对节水灌溉稻田NH3与N2O排放及氮肥利用的影响

为探究节水灌溉模式下黑土稻田NH₃、N₂O排放及氮肥吸收利用对减施氮肥的响应规律，以黑龙江省黑土稻田为研究对象，于2021年进行了大田试验，试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)2种灌溉模式，全生育期施氮量设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%(N1,99 kg/hm²)和减氮20%(N2,88 kg/hm²) 3个水平，并在F和C灌溉模式下分别设置不施氮肥处理(CK1和CK2)作为对照组，共8个处理。分析了不同灌溉模式下减施氮肥对水稻全生育期NH₃挥发速率和N₂O排放的影响，计算了氮肥气态损失量和损失率，并基于同位素示踪技术进一步估算了水稻对氮肥的吸收利用量及水稻收获后土壤中的氮肥残留量。结果表明：2种灌溉模式下的氮肥气态损失量及损失率均随着施氮量的减少而降低。控制灌溉模式的应用增加了黑土稻田氮肥气态损失，其各处理的氮肥气态损失量及损失率均高于常规淹灌模式下相同施氮量处理。然而同位素示踪结果表明，采用控制灌溉模式能...     

水-氮联合限制条件下对水稻生产模型ORYZA2000的验证与评价

介绍了水稻生长模拟模型ORYZA2000,并应用2002年水肥耦合试验资料,在水氮联合限制条件下对水稻生产模型ORYZA2000进行了参数校正,对模拟效果进行了图解分析和回归分析,结果表明,在水分平衡和氮素平衡条件下,ORYZA2000模拟水稻生物量、产量、氮素平衡以及田间水分平衡是可行的。该模型在水稻节水灌溉领域有很大的应用价值,为我国水稻节水灌溉向数字化发展提供了有利工具。     

水稻半耕节水高效栽培技术研究与应用

根据广东省潮安县灌溉科学试验站1998－2000年开展的专项试验，研究了不同耕作方法，用水技术、节水措施、栽培管理对水稻的生长发育，产量及其构成因素，水分生产率和生产成本，经济效益等的影响情况。试验结果与示范应用表明，与传统的全耕作和用水方式相比，并耕栽培技术可提高水分生产率，节支节水，增产增效，是目前本地最优的一种节水高效的稻田栽培管理模式。     

基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

在2个灌水水平下（I1：高水，I2：低水）以不同滴灌带间距（A1：1m，A2：0.5m）与覆膜方式（M1：全膜覆盖，M2：半膜覆盖）进行2a田间试验，结合作物产量、作物水分利用效率（WUE）以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式，并利用产量水分敏感系数（ky）确定最优的膜下滴灌模式。结果表明：在低频灌溉模式下，部分覆膜处理的蒸腾（ET）高于全覆膜处理，而产量和WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显，然而在高水处理下，“一管单行”作物的产量与WUE高于“一管双行”。高频灌溉模式下，作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。低频灌溉条件下，ky对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著，而部分覆盖处理WUE低，ky高，对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下，覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky 产生影响。高频灌溉条件下，ky能对经WUE筛选出的膜下滴灌处理进行进一步的优选。基于ky的结果，结合产量、水分利用效率与产投比，建议在高频灌溉条件下采取“全膜低水+一管双行”模式或“半膜高水+一管单行”模式，在低频灌溉条件下采取全膜高水模式。     

海子水库灌区节水型灌溉制度的制定

本文介绍了中日双方专家团在海子水库灌区现场调查中,实测土壤水分特征值的方法,土壤水分曲线的制定和应用,负压计观测值的应用,计算节水型灌溉用水量和灌水间隔日数的方法,并用节水型频繁灌溉法制定了各作物的节水型灌溉制度,用这种方法制定的节水型灌溉制度要比我国过去用的常规法节水40%以上。     

蓄水控灌模式对水稻产量和水分生产效率的影响

蓄水控灌模式主要是基于水稻对旱、涝的双重适应性,通过降低灌溉控制下限,同时抬高稻田的雨后拦蓄深度和延长降雨在稻田的滞蓄时间来提高雨水资源利用效率的一种灌溉模式。以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验进行了3年试验观测,研究了水稻蓄水控灌模式对降雨利用效率、灌排水量、灌排次数、籽粒产量和水分生产效率的影响,并与常规淹水灌溉和控制灌溉试验进行了分析比较。结果表明,蓄水控灌模式可减少灌排次数和灌排水量,雨水利用效率和水分生产效率明显提高,而产量并未降低。但蓄水深度过大,水稻有小幅减产。上述结果表明水稻蓄水控灌是一种节水、高效、省工的灌溉模式,适于南方多雨地区使用。     

Exploring options for water savings in lowland rice using a modelling approach

Water-saving irrigation regimes are needed to deal with a reduced availability of water for rice production. Two important water-saving technologies at field scale are alternately submerged–nonsubmerged (SNS) and flush irrigated (FI) rice. SNS allows dry periods between submerged soil conditions, whereas FI resembles the irrigation regime of an upland crop. The effects of these regimes on the water balance and water savings were compared with continuously submerged (CS) and rainfed (RF) regimes.The crop growth model ORYZA2000 was used to calculate seasonal water balances of CS, SNS, FI, and RF regimes for two locations: Tuanlin in Hubei province in China from 1999 to 2002 during summer seasons and Los Baños in the Philippines in 2002–2003 during dry seasons. The model was first parameterized for site-specific soil conditions and cultivar traits and then evaluated using a combination of statistical and visual comparisons of observed and simulated variables. ORYZA2000 accurately simulated the crop variables leaf area index, biomass, and yield, and the soil water balance variables field water level and soil water tension in the root zone.Next, a scenario study was done to analyse the effect of water regime, soil permeability, and groundwater table depth on irrigation requirement and associated rice yield. For this study historical weather data for both sites were used.Within seasons, the amount of irrigation water application was higher for CS than for any of the water-saving regimes. It was found that groundwater table depth strongly affected the water-yield relationship for the water-saving regimes. Rainfed rice did not lead to significant yield reductions at Tuanlin as long as the groundwater table depth was less than 20 cm. Simulations at Los Baños with a more drought tolerant cultivar showed that FI resulted in higher yields than RF thereby requiring only 420 mm of irrigation.The soil type determined the irrigation water requirement in CS and SNS regimes. A more permeable soil requires around 2000 mm of irrigation water whereas less permeable, heavy soil types require less than half of this amount. We conclude that water savings can be considerable when water regimes are adapted to soil characteristics and rainfall dynamics. To further optimize water-saving regimes in lowland rice, groundwater table dynamics and soil permeability should be taken into account.     

灌溉水价与灌区灌溉用水量关系研究

运用经济学理论分析了灌溉水价与灌区灌溉用水量的关系,根据2000—2009年对关中地区冯家山、羊毛湾、石堡川3个灌区的实际调查资料,对不同灌区建立农业灌溉用水需求函数,计算灌溉用水需求价格弹性。研究表明,关中地区3个灌区中,石堡川灌区弹性最高,为-1.11;冯家山灌区和羊毛湾灌区弹性分别为-0.47和-0.69,即灌溉水价提高1%,灌溉用水量将下降0.47%～1.11%。对于现行水价较低的灌区,水价调高对该灌区将产生明显的节水效应;对现行水价较高的灌区,水价继续调高。     

水炭运筹下稻田痕量温室气体排放与水氮利用关系研究

为揭示寒地黑土稻田痕量温室气体的排放规律,以及稻田痕量温室气体排放与水分利用效率（WUE）及氮肥吸收利用率（NUE）间的关系,设置干湿交替灌溉和传统淹水灌溉2种水分管理模式,以及4个生物质炭施用量水平(0、2.5、12.5、25t/hm2),以传统淹水灌溉作为对比,应用15N示踪技术,研究水炭运筹下寒地黑土稻田甲烷和氧化亚氮排放的季节变化规律,明确稻作水氮利用与甲烷和氧化亚氮排放的关系,并计算温室气体的全球增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。结果表明：生物质炭施用量相同时,传统淹水灌溉模式的甲烷排放通量显著高于干湿交替灌溉模式(P<0.05),而氧化亚氮排放通量均低于干湿交替灌溉模式。干湿交替灌溉模式的甲烷总排放量显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05),而氧化亚氮总排放量高于传统淹水灌溉模式,施加生物质炭对稻田甲烷、氧化亚氮减排效果显著;干湿交替灌溉模式下稻田痕量温室气体的GWP、GHGI显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05),施加生物质炭可以降低稻田痕量温室气体的GWP、GHGI。干湿交替灌溉模式的WUE显著高于传统淹水灌溉模式（P<0.05）,适量施入生物质炭可以增加WUE和氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE。两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP和GHGI与WUE均呈显著负相关(P<0.05);两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP、GHGI与氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE均呈显著或极显著负相关。     

基于ORYZA＿V3模型的水稻水肥综合调控模式研究

[目的]探索赣抚平原灌区不同水文年型适宜的水稻水肥综合调控模式,为灌区水稻水肥管理提供决策依据。[方法]基于江西省灌溉试验中心站2012 2013年晚稻试验资料对ORYZA_V3模型进行了率定与验证,并以率定后的模型模拟分析了不同水文年组及水肥模式下晚稻灌溉定额、产量、氮肥利用率等指标。[结果]降低灌前水分下限能降低腾发量与灌溉定额。耕作层灌前土壤含水率大于饱和含水率的70%~75%时,降低灌前水分下限均能提高晚稻的产量与氮肥利用率。耕作层灌前土壤含水率低于饱和含水率的60%~65%时,晚稻产量、氮肥利用率均有所下降。施氮肥量增加会降低氮肥利用率,施氮肥次数增加能提高氮肥利用率,二者增加均能增加晚稻产量,但会导致晚稻耐旱能力降低。从节水、增产、增效的角度,推荐试验区采用的水肥综合调控模式:氮肥量135 kg/hm2,分3次施用(基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2),丰水年采用重旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的60%~65%),平、枯水年采用中旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的70%~75%)。[结论]与传统水肥模式相比,所推荐水肥模式在丰、平、枯水年能分别节水41.4%、30.0%、21.9%,增产7.5%、5.4%、3.4%,提高氮肥利用率57.3%、51.2%、44.9%,节省氮肥25%。