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农田水位是易于观测、便于掌握、能够反映水稻田间水分状况的技术指标,是指导水稻合理灌排的重要依据。论文以农田水位作为调控水稻田间灌排的统一指标,以测坑试验为基础,以理论分析和数值计算为手段,系统研究了农田水位调控对水稻群体质量指标、水稻生理指标、稻田水质指标的影响,分析了农田水位与水稻籽粒产量的关系,初步建立了水稻水位生产函数,在综合考虑资源、环境、效益相统一的基础上,建立了水稻田间合理灌排方案的评价模型,优选出水稻各生育阶段合理灌排的农田水位调控指标。
农田水位调控对水稻群体质量的影响主要表现为:叶片生长期(拔节孕穗期以前)高水位有利于增加冠层叶面积指数(CLAI),低水位会抑止CLAI增长,长时间的低水位会使叶片出叶滞后,最终导致主茎总叶数减少1片;叶片衰退期过低水位和过高水位都会使CLAI加快下降。分蘖期低水位,有利于分蘖发生,而过高的水位,会减少分蘖的发生;抽穗开花期淹水会使无效分蘖加速消失,到抽穗开花末期,各处理茎蘖数趋于稳定。高水位可以促进株高增长,但会减少水稻的根量和根长,增加黑根的比例:低水位会抑止株高增长但可以增加水稻的根量和根长,降低黑根的比例。农田水位过高和过低对理论产量的构成因素影响为,分蘖期会降低有效穗数,拔节孕穗期会使穗型变小,抽穗开花期水会降低结实率,乳熟期不利于籽粒充实。
农田水位调控对水稻生理指标的影响主要表现为:水位保持的过高和过低,持续的时间越长,水稻叶水势、气孔导度和蒸腾速率、净光合速率、光化学效率Fv/Fm等就越低。水稻叶水势日变化均呈“W”型双谷曲线,第一个谷出现在上午11:00左右,第二个谷出现在下午2:00-3:00左右;气孔导度和蒸腾速率、净光合速率日变化均呈双峰型“M”曲线,第一个峰出现在上午11:00左右,第二个峰出现在下午1:00左右。
稻田保持的水位越高,地表水体中的TP浓度和氨氮浓度越低,但释放到地表水体中TP量和氨氮量却越大,田面有水层时地表水氨氮浓度均高于地下水氨氮浓度。
以农田水位(H)超过水稻适宜水位上限(H<,max>)的累积值SF<,H<,max>>和以农田水位(H)小于水稻适宜水位下限(H<,min>)的累积值SEWH<,H<,min>>为自变量,构建了水稻全生育期水位生产函数和生育阶段水位生产函数,利用试验资料确定了相应的涝渍敏感指数和受旱敏感指数。水稻水位生产函数的建立,为优化水稻灌溉排水管理提供了科学依据。
最后构建了基于资源、环境、效益相统一的水稻田间合理灌排方案的评价指标体系,利用投影寻踪分类模型(PPE)分别对16个水位调控方案和各生育阶段水位调控方案进行了综合排序。对全部水位调控方案优化排序结果表明,如果缺水受旱,则选择的次序是分蘖期、拔节期、乳熟期、抽穗开花期;如果涝渍滞水,则选择的次序是乳熟期、抽穗开花期、分蘖期、拔节孕穗期。通过对各生育阶段各方案优化排序,确定了水稻各生育阶段合理灌排的农田水位调控标准。