2　结果与分析

2.1　现行灌溉模式适宜性评价

根据灌溉试验站现行的3种灌溉模式设置了以下4种情景模式。①浅灌模式：灌水定额为25mm，灌溉下限为5mm，蓄雨上限设为40mm；②中蓄模式：灌水定额为35mm，灌溉下限为5mm，蓄雨上限设为60mm；③湿润模式：灌水定额为20mm，灌溉下限为0mm，蓄雨上限设为20mm；④潜在模式（丰水、丰氮）：是指水分及氮素养分均能充分满足水稻生长发育需要条件下的丰产模式。4种情景模式参照试验站现行模式进行设置，由于模型输入原因，与试验站灌溉模式有一定差别。采用1981—2010年的气象资料，运用构建的ORYZA模型模拟水稻生长过程。

2.1.1　不同模式产量变化规律分析

不同年份4种模拟情景水稻产量模拟结果如图2所示。潜在模式多年平均产量为8268.1kg/hm2，浅灌模式为8146.9kg/hm2，中蓄模式为8162.0kg/hm2，湿润模式为8121.9kg/hm2。浅灌、中蓄、湿润3种灌溉模式水稻产量模拟值与潜在模式（丰水、丰氮）十分相近，略偏低。主要因为3种灌溉模式下，水稻仅分蘖末期晒田期间随降雨量差异而受到不同程度的水分胁迫，而在其他生育阶段水稻的生长未受到任何水分胁迫，因此3种灌溉模式水稻产量模拟值差异较小。

2.1.2　灌溉定额、有效降雨及灌溉次数变化规律

不同灌溉模式水稻灌溉定额、灌溉次数及累积有效降雨量多年模拟均值见表3。由表3可知，水稻本田期灌溉定额以浅灌模式最大，湿润灌溉模式最小，中蓄模式居中；累积有效降雨量以中蓄模式最高，湿润灌溉模式最小，浅灌模式居中；灌溉次数以中蓄模式最少，湿润模式最多，浅灌模式居中。

2.1.3　水稻需水量变化规律

不同灌溉模式水稻本田期的累积蒸腾量、蒸发量及渗漏量模拟结果见表4。由表4可知，浅灌、中蓄、湿润3种灌溉模式水稻本田期累积蒸腾量差异不明显，中蓄灌溉模式略高于其他2种灌溉模式；水稻本田期累积蒸发量，中蓄灌溉模式略高于浅灌模式，而湿润灌溉模式最低，湿润模式比中蓄模式减少8.8mm；浅灌、中蓄、湿润3种灌溉模式水稻本田期累积渗漏量差异明显，中蓄灌溉模式最大，湿润灌溉模式最低，二者相差101mm；相比之下，浅灌模式与中蓄灌溉模式累积渗漏量相差不大，二者仅相差30.8mm。水稻本田期耗水量（腾发量与渗漏量之和）中蓄模式最大，为781.8mm，浅灌模式比中蓄模式略低，为746.4mm，湿润模式最低，为665.4mm。

2.1.4　现行灌溉模式评价分析

由于3种灌溉模式水稻产量差异不明显，因此主要从减少灌溉定额、灌水次数、提高降雨有效利用率、减少渗漏量等角度进行评价分析。中蓄模式有效降雨量最高，比浅灌、湿润模式分别多41.2mm和97.6mm；灌溉次数最少，比浅灌、湿润灌溉模式分别减少5次和8次；但稻田蒸发量和渗漏量最大，灌溉定额多，造成无效耗水量大。浅灌模式有效降雨量、稻田蒸发量和渗漏量仅次于中蓄模式，但灌溉定额最大，灌溉次数较多。湿润模式水稻本田期耗水量最少，比浅灌、中蓄模式分别减少81.2mm和116.4mm；稻田渗漏量最小，比浅灌、中蓄模式分别减少70.2mm和101.0mm；稻田蒸发量最低，比浅灌、中蓄模式分别减少7.1mm和8.8mm；灌溉定额最低，比浅灌、中蓄模式分别减少16.4mm和12.4mm；但有效降雨量最低，灌溉次数最多，增加了田间管理难度。综上所述，在保证产量不减产的前提下，从节水角度出发，鄂北地区现行的灌溉模式中，湿润灌溉模式为较优灌溉模式。然而，从减少灌溉定额、提高降雨有效利用率和便于田间管理等角度考虑，鄂北地区水稻灌溉模式仍具有进一步优化空间。

2.2　长渠灌区适宜灌溉模式模拟分析

在现行灌溉模式模拟分析的基础上，基于不同的灌溉下限及灌水定额，组合成多种灌溉模式，采用ORYZA模型，对1981—2010年不同灌溉模式水稻进行模拟，通过产量及水分指标的对比分析，提出鄂北地区水稻适宜的灌溉模式。

2.2.1　灌溉模式设计

（1）雨后蓄水深度统一设定为60mm。

（2）灌溉下限。返青期水稻根系发育不全，幼苗较脆弱，不宜受旱；抽穗开花期对水分最敏感，水分胁迫会造成严重减产，因此，返青期和抽穗开花期需保持水层；黄熟期自然落干。其他生育阶段按水稻根区土壤（耕作层）饱和含水率的百分比设定为95%、90%、85%、80%、70%、60%等6个水平。

（3）灌水定额设定为20mm、30mm、40mm、50mm、60mm等5个水平；不同灌溉下限（6个水平）、不同灌水定额（5个水平）共计30个处理，每个处理模拟30a，模型共运行900次。

2.2.2　不同灌溉下限的水稻生长及灌溉定额的影响分析

不同灌溉下限多年平均水稻产量（模拟值）、减产率和灌溉定额模拟结果见表5。减产率是指不同灌溉下限水稻产量多年均值与潜在模式多年平均产量的比值。由表5可知，水稻产量多年均值随灌溉下限的下降而减少。当灌溉下限为80%～100%时，水稻产量下降不明显，减产率低于1.63%；当灌溉下限小于80%时，水稻产量减产明显，减产率高于3.49%。

灌溉下限对灌溉定额有明显影响，灌溉定额多年平均值随灌溉下限的降低而减少。当灌溉下限为80%～100%时，灌溉定额无显著性差异；而当灌溉下限低于80%时，灌溉定额明显下降。主要由于水稻本田期的降雨量及其分布差异大，导致降雨有效利用率有较大差异；另外，灌溉下限低于80%时，水稻的生长受水分胁迫影响显著，水稻生理特性和形态特征会发生相应变化，导致腾发量减少，水稻需水量下降，综合作用导致水稻本田期的灌溉定额减少。

2.2.3　不同灌水定额的水稻生长模拟结果

不同灌溉下限、不同灌水定额下水稻产量多年平均值见表6。由表6可知，同一灌溉下限，不同灌水定额的水稻产量多年均值的差异较小无显著性差异。同一灌溉下限，随灌水定额的增加，水稻产量也未表现出一致性，基本呈现增长变化趋势，但是变化幅度较小规律。可见，灌水定额对水稻产量影响很小。

不同灌溉下限、不同灌水定额对应的水稻本田期灌溉定额见表7。由表7可知，同一灌溉下限，不同灌水定额对灌溉定额具有显著性差异；同一灌溉下限，随灌水定额的增加，水稻本田期灌溉定额均表现为增加趋势。当灌溉下限为60%～80%时，同一灌水定额对水稻灌溉定额有显著性差异；当灌溉下限为85%～95%时，同一灌水定额对水稻灌溉定额无显著性差异，不同灌水定额及灌溉下限对水稻灌溉定额影响略有差异。

不同灌溉下限、不同灌水定额对应的水稻灌溉次数见表8。由表8可知，同一灌水定额，灌溉下限为80%～95%时，灌溉次数无显著性差异；同一灌水定额，灌溉下限60%～80%时，灌溉次数存在显著性差异。

灌溉下限为90%～95%，同一灌溉下限，灌水定额20～40mm/次，灌溉次数具有显著性差异，而灌水定额40～-60mm/次，灌溉次数无显著性差异。灌溉下限85%时，灌水定额20～30mm/次，灌溉次数具有显著性差异，灌水定额30～40mm/次，灌溉次数无显著性差异，灌水定额40～50mm/次，灌溉次数具有显著性差异，灌水定额50～60mm/次，灌溉次数无显著性差异。灌溉下限80%时，灌水定额20～30mm/次，灌溉次数具有显著性差异，灌水定额30～40mm/次，灌溉次数无显著性差异，灌水定额40～60mm/次，灌溉次数无显著性差异。灌溉下限70%时，灌水定额20～30mm/次，灌溉次数具有显著性差异，灌水定额30～60mm/次，灌溉次数无显著性差异。灌溉下限60%时，灌水定额20～60mm/次，灌溉次数无显著性差异。

同一灌溉下限，灌水定额越小，灌溉次数越多。当灌水定额低于30mm/次时，灌溉次数较多，而灌水定额为40～60mm/次时，灌溉次数相近，差异不大。当灌溉下限高于80%时，灌水次数具有较大的差异。而当灌溉下限较低时（低于80%）时，灌水定额对水稻本田期的灌水次数影响较小。

2.2.4　鄂北地区水稻适宜灌溉模式

当灌溉下限低于80%时，水稻本田期的灌溉定额显著减少，但水稻产量明显减少；同一灌溉下限时，灌水定额为50～60mm/次时，水稻本田期的灌溉次数显著减少，但水稻本田期灌溉定额较大；灌水定额为20～30mm/次时，水稻本田期的灌溉定额明显降低，但灌溉次数较多，增加了田间管理的难度。综合对比分析，推荐的适宜灌溉模式为：蓄水深度为60mm；返青期和抽穗开花期灌溉下限为0，黄熟期自然落干，其他生育期灌溉下限设定为耕作层土壤饱和含水率的80%；灌水定额为30～40mm/次。

将研究提出的适宜灌溉模式与湿润灌溉模式相比，模拟结果见表9。由表9可知，与湿润灌溉模式相比，适宜灌溉模式水稻产量增加0.13%，水稻本田期灌溉定额减少15.74%，灌水次数减少50%。可见，适宜灌溉模式具有明显的节水、增产、增效效果，适宜在鄂北地区推广应用。