水稻是中國三大糧食作物之一，常年種植面積為 3 × 108 hm2 ，占總耕地面積的 30% 左右，水稻總產(chǎn)量達到 1. 8 × 1011 kg，占總糧食產(chǎn)量的 40% 左右 ( 茆智等，2002) 。同時，水稻也是農(nóng)業(yè)的用水大戶，用水量占農(nóng)業(yè)用水量的 70% ，消耗全國總用水量約 50% ( 康定，2009) 。傳統(tǒng)的淹水灌溉耗水量極大，達 6000 ～ 9000 m3 ·hm - 2 ，浪費極其嚴(yán)重( 顧春梅和趙黎明，2012) 。中國的灌溉水利用效率僅為 40% 左右，低于發(fā)達國家的 80% 水利用效率，水的生產(chǎn)效率不足 1. 0 kg·m - 3 ，也遠遠低于發(fā)達國家 2. 0 kg·m - 3 的水平( 陳琳，2010) 。因灌溉方式的不合理，造成了水資源浪費嚴(yán)重、水利用率低，加劇了水資源的短缺和水資源污染。根據(jù)水利部、中國工程院等部門的預(yù)測，中國農(nóng)業(yè)用水必須維持零增長或負(fù)增長，才能保證中國用水安全和生態(tài)安全，緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發(fā)展節(jié)水灌溉( 王增發(fā)和洪小康，1998) 。因此，研究和開發(fā)水稻節(jié)水灌溉技術(shù)是非常必要的。本文綜述了水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的類型及對水稻生長和稻田生態(tài)環(huán)境的影響，闡述了節(jié)水灌溉技術(shù)的增產(chǎn)節(jié)水機理，并展望了節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　1 水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的增產(chǎn)機理

　　水稻是中生植物，即“半水生性”，對水旱具有雙重的適應(yīng)性( 賈宏偉等，2007) 。與其他大田作物一樣，良好的土壤通氣性、充足的水分供給和適宜的養(yǎng)分供應(yīng)可確保水稻良好的生長發(fā)育，進而獲得高產(chǎn)。水分供給量和方式?jīng)Q定著土壤的通氣性和養(yǎng)分供給( 才曉玲和李志洪，2008) ，闡明水稻的需水特性是非常重要的。水稻需水包括生理需水和生態(tài)需水。生理需水 ( 植株蒸騰) 指維持水稻自身生長發(fā)育、進行正常生命活動及保持體內(nèi)水分平衡所需的水分。作物蒸騰量包括有效蒸騰量和無效蒸騰量，無效蒸騰量的減少不但不會減產(chǎn)，還有一定的增產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)效益。生態(tài)需水是為保證水稻正常生長發(fā)育創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境所需要的水分。它的主要作用是調(diào)節(jié)土壤的水、肥、氣、熱狀況及株間小氣候環(huán)境條件，常指棵間蒸發(fā)量和田間滲漏量，大部分對水稻的生長發(fā)育無益，反而會對水稻產(chǎn)生不利影響( Mackenzie et al. ， 1999; 崔桂官和吳悅琴，2000) 。水稻節(jié)水灌溉是根據(jù)水稻生育過程中生理生態(tài)的需水規(guī)律，控制農(nóng)田水分狀況、提高土壤溫度，調(diào)節(jié)土壤水分、降低田間濕度，改善土壤理化性質(zhì)、田間小氣候條件，促進根系發(fā)育，增強根的活力，并使植株莖葉協(xié)調(diào)，使基部節(jié)間粗短，增強抗逆性，減少無效分蘗，防止倒伏，提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，進而提高產(chǎn)量。

　　2 中國水稻節(jié)水灌溉技術(shù)

　　2. 1 “淺、濕、曬”灌溉技術(shù) “淺、濕、曬”灌溉技術(shù)是從 20 世紀(jì) 70 年代末開始研究試驗，于 80 年代初中期取得成功，并在大田應(yīng)用，90 年代初期開始大面積推廣應(yīng)用( 茆智等， 2005) ，廣西推廣的“薄、淺、濕、曬”灌溉，北方推廣的“淺、濕”灌溉等與其相似。其技術(shù)要點為: 薄水插秧，淺水返青，分蘗前期濕潤，分蘗后期曬田，拔節(jié)孕穗期回灌薄水，抽穗開花保持薄水，乳熟期濕潤，黃熟期濕潤、落干( 張偉義，1998) 。此灌溉技術(shù)可實現(xiàn)節(jié)約用水約 11% ～ 39. 6% ，產(chǎn)量提高 1. 1% ～ 35% ( 張文淵，1999; 李承明，2001; 孫紅光等，2002; 徐紅和張學(xué)齡，2003; 余青，2012) ( 表 1) 。

　　2. 2 間歇灌溉技術(shù)間歇灌溉也叫涌流灌溉，是由美國學(xué)者于 1979 年首先提出，并進行深入研究，逐漸發(fā)展起來的一種地面節(jié)水灌溉技術(shù)。中國的間歇灌溉技術(shù)試驗研究始于1987 年，目前仍處于初級階段( 岳尚文和李強， 2 000 ) 。間歇灌溉是按一定時間間隔向溝或畦供水，利用波涌流在溝畦里推進以濕潤土壤的灌水方式( 李強，2000) 。間歇灌溉較好地解決了傳統(tǒng)淹水灌溉田間深層滲漏大、灌水不均勻和長畦( 溝) 灌溉難的問題。

　　2. 3 控制灌溉技術(shù) 20 世紀(jì) 80 年代中后期，中國科學(xué)家與澳大利亞科學(xué)家合作開始研究控制灌溉技術(shù)，當(dāng)時研究的對象主要是果樹和大田作物盆栽試驗，90 年代開始在大田作物開展試驗。1996 年，河海大學(xué)專家開始在水稻上研究控制灌溉，并取得成功。目前，已在中國得到大面積的推廣與應(yīng)用( 彭世彰等，2006) �？刂乒喔燃夹g(shù)是指在秧苗本田移栽后，田面保持 5 ～ 25 mm 水層返青，在分蘗后的各個生育階段不再建立水層。以根層土壤水分作為控制指標(biāo)，確定灌水時間和灌水定額。土壤水分控制上限為飽和含水率，下限則視水稻不同生育階段，分別取土壤飽和含水率的 60% ～ 80% 適宜組合。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，只需灌溉 2 到 6 次即可，而按照傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，灌水次數(shù)大約在 12 到 20 次�？刂乒喔燃夹g(shù)通過控制土壤的含水率大大地節(jié)約了用水。此外，這種灌溉技術(shù)還有利于稻谷對于氧氣的吸收，而且水肥不容易流失，水稻對于肥料的吸收能力也較強，促進了資源利用效率的提升，增加了水稻的產(chǎn)量( 張恩江等， 2007) 。該技術(shù)可節(jié)約 30. 5% 左右的水資源，提高約 9%的水稻產(chǎn)量( 孫家國等，2007; 周立奎，2007; 王青菊等，2012; 俄立生和王歡，2013) ( 表 1) 。

　　3 節(jié)水灌溉對水稻生長發(fā)育的影響

　　3. 1 對水稻根的影響根系是作物的主要吸收器官，又是很多物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化或合成的地方，其生長發(fā)育與土壤水分密切相關(guān)，并影響地上部分生長發(fā)育和產(chǎn)量形成( 馮廣龍和劉昌明，1996) 。節(jié)水灌溉技術(shù)使土壤通氣條件改善，根系活力增強，水稻根系深度增加 10 ～ 20 cm，總根數(shù)和白根數(shù)均增加 20% ( 李遠華等，1998) ，吸肥功能旺盛，尤期在生長后期維持較高的根系活力，較好地協(xié)調(diào)高產(chǎn)與根系早衰之間的矛盾( 陳國林，1996) 。

　　3. 2 對水稻莖葉的影響葉片是植物進行光合作用的器官，也是植株蒸騰水分散失的主要途徑。正常灌溉下，葉面積指數(shù)在營養(yǎng)生長末期達到最大，受水分脅迫后，植物體內(nèi)的水分脅迫抑制了細(xì)胞的分化和擴張，葉片生長緩慢，可有效減少植株的蒸騰量( 張明炷等，1994) 。節(jié)水灌溉技術(shù)通過影響葉片的葉水勢調(diào)節(jié)氣孔開度，氣孔開度則對植物光合和水分利用有重要作用 ( Chalmers et al. ，1984; DaMatta et al. ，2002) ，水稻受旱后，葉氣孔開閉時間短且難達到最大，蒸騰速率下降，減少無效蒸騰散失的水分( 張明炷等，1994) 。節(jié)水灌溉下，水稻株高生長受到抑制，較傳統(tǒng)淹灌植株平均矮 6. 9 ～ 7. 5 cm( 孫彥坤等，2008) ，莖桿粗壯，提高了水稻的抗倒伏性( 張明炷等，1994; 李遠華，1998; 楊麗敏等，2010) 。同時還使分蘗提前，減少無效分蘗，提高有效分蘗和成穗數(shù)，提高產(chǎn)量 ( 崔一龍等，1992; 楊麗敏，2008; 陳厚存等，2012) 。

　　3. 3 對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響產(chǎn)量構(gòu)成因素主要由有效穗數(shù)，每穗實粒數(shù)和千粒重構(gòu)成。節(jié)水灌溉主要是通過增加有效穗數(shù)和每穗實粒數(shù)來達到增加產(chǎn)量的效果。研究表明，節(jié)水灌溉 可 使 結(jié) 實 率 增 加 1% ～ 10% ( 傅 志 強 等， 2011) 。余青( 2010) 發(fā)現(xiàn)，“淺、濕、曬”灌溉較常規(guī)灌溉每平方米有效穗數(shù)增加 3. 38% ，每穗實粒增加 3. 17% 粒。

　　4 節(jié)水灌溉對生態(tài)環(huán)境的影響

　　4. 1 改善田間小氣候節(jié)水灌溉使稻田水分干濕交替，從而影響稻田熱容量的變化，稻田溫度、株間濕度會隨著田間水分狀況不同而發(fā)生改變，使田間小氣候發(fā)生變化。當(dāng)?shù)咎锿寥篮�水量降低時，棵間蒸發(fā)減少，植株蒸騰減弱，導(dǎo)致株間濕度下降，稻田溫度升高。采用節(jié)水灌溉模式稻田溫度會增加 1 ～ 3 ℃，株間空氣濕度會降低 1% ～ 5% ( 茆智等，2002) 。節(jié)水灌溉對田間小氣候的影響，在晴天中午最為明顯，但陰雨天保溫效果不好( 何順之，1993) 。

　　4. 2 減輕水體污染由于稻田過多的施用化肥等肥料，隨稻田滲漏水和地表排水流失的氮、磷等元素量大，污染水體。節(jié)水灌溉減少因降雨肥水被迫排放，減少肥水在田面較長時間而揮發(fā)，減少因灌水量太大造成在滲漏水中的損失。節(jié)水灌溉使土壤通透性加強，氧化狀態(tài)時間相對較長，抑制了由滲漏與地表排出水中氮、磷濃度的提高，致使水中帶走的氮、磷總量減少。根據(jù)廣西、江蘇、浙江、湖北等省試驗點的試驗觀測，采用各種節(jié)水灌溉模式，可以減少隨滲漏與地表排水排走的總氮負(fù)荷及總磷負(fù)荷，減少的幅度大多數(shù)為 20% ～ 40% ( 茆智等，2009) 。此外，節(jié)水灌溉還可以增加氮利用率，節(jié)水灌溉條件下植株、稻谷、秸稈的氮利用率比淹水灌溉分別高 3% 、2% 和 1. 3% ( 李榮剛等，2001) 。

　　4. 3 減少水稻病蟲害節(jié)水灌溉可以顯著減輕病蟲害的危害和減少農(nóng)業(yè)使用量，減少了對水體的污染，間接提高了經(jīng)濟效益。采用節(jié)水灌溉技術(shù)后，對田間小氣候有很大影響。改變了稻田高溫高濕的狀況，稻田增溫，株間空氣濕度降低，使晝夜溫差變大，從而抑制了病原菌的傳播與繁殖，減輕病蟲害的發(fā)生。方榮杰( 2001) 研究發(fā)現(xiàn)，在節(jié)水灌溉條件下，稻田紋枯病的發(fā)病率從 36. 7% 下降到了 3. 3% ，病株率從 12. 8% 下降到 0. 4% ，病情指數(shù)從 4. 1 下降到 0. 1。根據(jù)廣西玉林農(nóng)業(yè)氣象站調(diào)查結(jié)果表明，節(jié)水灌溉條件下稻紋枯病，稻飛虱和稻卷葉蟲的發(fā)生率可減少 40% ～ 70% ( 茆智等，2009) 。

　　5 存在問題及發(fā)展趨勢

　　5. 1 水稻節(jié)水灌溉技術(shù)存在的問題由于中國節(jié)水灌溉技術(shù)實施的比較晚，研究還不完善。雖然都有良好的節(jié)水和增產(chǎn)效果，但其效果還不穩(wěn)定，有些高效的節(jié)水技術(shù)是否可以高產(chǎn)，缺乏充分的理論依據(jù)和實踐。另外，大量試驗研究表明，一些使稻田偏旱的高效節(jié)水技術(shù)，使用十幾年后可能招致土壤肥力下降，幾十年后，可能使稻田土的肥沃特性衰減甚至喪失，不利于持續(xù)高產(chǎn)。許多研究都只探討純粹的節(jié)水灌溉技術(shù)對水稻生長發(fā)育的影響，而沒有將栽培與節(jié)水相結(jié)合，同時各種節(jié)水灌溉技術(shù)存在一定的局限性。因此，新的灌溉技術(shù)的研究已成為科學(xué)家研究的熱點。

　　5. 2 發(fā)展趨勢 5. 2. 1 調(diào)虧灌溉技術(shù) 調(diào)虧灌溉是于 20 世紀(jì) 70 年代中期由澳大利亞持續(xù)灌溉農(nóng)業(yè)研究所 Tatura 中心研究成功的( 蔡大鑫等，2004) 。與其他灌溉技術(shù)不同的是，它是根據(jù)作物的遺傳和生態(tài)特性，在作物生長的某一適當(dāng)階段，人為主動地對其施加一定程度的水分脅迫，以影響作物的生理和生化過程，對作物進行抗旱鍛煉，提高作物的后期抗旱能力，即通過作物自身的變化實現(xiàn)高水分利用率。調(diào)虧灌溉還可以控制營養(yǎng)器官生長，提高根冠比，改變光合產(chǎn)物在營養(yǎng)器官和生殖器官之間的分配比例，以獲得更高的經(jīng)濟產(chǎn)量，在產(chǎn)量增加的同時還能有效的改善作物的品質(zhì)，提高經(jīng)濟價值( 郭相平和康紹忠，1998; 史文娟等，1998) 。調(diào)虧灌溉實現(xiàn)了產(chǎn)量、水分利用、品質(zhì)的全面提高，并且對地形、土壤理化性質(zhì)等沒有局限，可以在大范圍內(nèi)推廣。該技術(shù)在水稻中的利用尚未見報道。 5. 2. 2 蓄雨( 水) 型節(jié)水灌溉技術(shù) 利用稻田及稻田周邊設(shè)施蓄積自然降水或灌溉水，緩解雙季稻地區(qū)換茬期的水缺乏問題，同時減低因換茬期因泡田、整田所消耗的水量，提高水分的利用效率。本文提出了 2 種較為有效的蓄雨( 水) 型節(jié)水灌溉技術(shù)，如稻-溝系統(tǒng)和蓄水收獲模式。稻-溝系統(tǒng)是指在稻田周圍建立蓄水溝或蓄水池，即可以蓄積自然降雨，也可以減輕稻田灌水或排水時的負(fù)擔(dān)，減少經(jīng)地表水流走造成的水資源浪費。蓄水收獲模式是指在早稻黃熟期后，稻田不曬田，而是繼續(xù)灌水，直到水稻成熟收割，收割后不翻耕，直接種植下一季水稻。這樣減少了曬田再灌水而浪費掉的水資源，抑制旱生雜草的生長，減少了耕作時間和勞力，秸稈還田，保護了生態(tài)環(huán)境，減少了稻田營養(yǎng)損失。5. 2. 3 膜下滴灌技術(shù) 膜下滴灌技術(shù)是 2012 年在新疆研發(fā)成功并投入使用的，是一套世界首創(chuàng)的高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)膜的水稻現(xiàn)代化栽培技術(shù)，改變了傳統(tǒng)水稻種植的“水作”方式，全生育期無水層、不起壟。膜下滴灌技術(shù)通過水肥精確調(diào)控，化學(xué)調(diào)控和及時控制分蘗數(shù)量等措施提高產(chǎn)量; 將覆膜直播與滴管技術(shù)有機結(jié)合，解決了已有水稻覆膜技術(shù)育苗移栽，分廂開溝等費時費力及肥料和水分利用率低的問題，可以節(jié)水 60% 以上( 郭慶人和陳林， 2012) ，同時覆膜對土壤具有明顯的保水增溫，防除雜草，降低病蟲害的效果，降低了肥料和農(nóng)藥的污染。不起壟，可以提高土 10% ～ 15% 的地利用率，增加了種植面積。膜下滴灌水稻全生育期無水層，大大減少了大田中 CH4的排放，其他溫室氣體的排放也得到有效的抑制。

　　另外，在國外地下灌溉已被公認(rèn)為是一種最有發(fā)展前途的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，盡管目前還存在一些問題，使應(yīng)用推廣的速度較慢，但科技含量愈來愈高，許多理論實踐問題會逐漸得到解決。

　　參考文獻

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　　蔡大鑫，沈能展，崔振才. 2004. 調(diào)虧灌溉對作物生理生態(tài)特征影響的研究進展. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，35 ( 2) : 139.

　　蔡一霞，朱慶森. 2002. 結(jié)實期土壤水分對稻米品質(zhì)的影響. 作物學(xué)報，28( 5) : 601 - 608.

　　《中國水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》來源：《生態(tài)學(xué)雜志》，作者：姚 林1，2，3 鄭華斌2，3，4 劉建霞1，2，3 賀 慧1，2，3 黃 璜2，3，4**

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