北疆地區(qū)滴灌冬小麥農(nóng)田蒸散特征

李　杰，陳　銳，吳楊煥，楊　平，崔　靜，

賈　彪2，鄭　重1，馬富裕1

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 石河子 832003；

2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 寧夏 銀川 750021)

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北疆地區(qū)滴灌冬小麥農(nóng)田蒸散特征

李杰1，陳銳1，吳楊煥1，楊平1，崔靜1，

賈彪2，鄭重1，馬富裕1

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 石河子 832003；

2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 寧夏 銀川 750021)

摘要：于石河子大學(xué)灌溉試驗(yàn)站運(yùn)用大型稱重式蒸滲儀和小型棵間蒸發(fā)器開展滴灌冬小麥田間控水試驗(yàn)，設(shè)置3個灌量處理(W1=375 mm、W2=600 mm、W3=750 mm)，旨在探明北疆地區(qū)滴灌冬小麥生育期農(nóng)田蒸散與棵間蒸發(fā)特征。結(jié)果表明：滴灌冬小麥產(chǎn)量隨灌量的增加呈顯著增加趨勢，但W2(8 450 kg·hm-2)與W3(8 670 kg·hm-2)處理間差異不顯著；水分利用效率以W2處理最大(1.4 kg·m-3)，顯著高于W3和W1處理；滴灌冬小麥全生育期蒸散量隨灌量增加而增加，介于412.3～707.6 mm，其中棵間蒸發(fā)量占蒸散量的27.9%～29.1%。表層土壤含水率和葉面積指數(shù)對棵間土壤蒸發(fā)影響明顯，二者與棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例均有良好的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。深入分析表明，北疆地區(qū)滴灌冬小麥高產(chǎn)高效實(shí)現(xiàn)背景下生育期內(nèi)的耗水特征為：生育期內(nèi)耗水強(qiáng)度播種～越冬為1.0 mm·d-1、越冬～返青為0.3 mm·d-1、返青～拔節(jié)為2.6 mm·d-1、拔節(jié)～抽穗為6.3 mm·d-1、抽穗～乳熟為6.6 mm·d-1、乳熟～成熟為6.2 mm·d-1。

關(guān)鍵詞：北疆地區(qū)；滴灌；冬小麥；蒸散量；棵間蒸發(fā)

蒸散(Evapotranspiration，ET)是“大氣—土壤—作物”水循環(huán)過程中農(nóng)田水分平衡的重要組成部分，也是熱量平衡中重要能量支出部分，對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量具有重要影響[1-2]。農(nóng)田蒸散包括植株蒸騰(T)和棵間土壤蒸發(fā)(E)兩部分。其中，棵間土壤蒸發(fā)通常被視為無效的水分損失，降低這部分耗水是農(nóng)田節(jié)水的一個重要部分[3]。明確作物各生育階段E、T和ET的比例及其變化特征，有助于準(zhǔn)確地估算農(nóng)田土壤水分的動態(tài)變化，制定合理的灌溉制度，減少無效水分散失，為提高水分利用效率提供依據(jù)[4-5]。明確作物農(nóng)田蒸散階段變化特征以及不同灌溉模式下農(nóng)田蒸散變化和對作物產(chǎn)量的影響等對研究灌溉水資源優(yōu)化配置、提高水分利用效率有著極其重要意義[6]。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對玉米、水稻和小麥在多種灌溉方式及模式下農(nóng)田蒸散特征、蒸散與作物產(chǎn)量的關(guān)系、測定儀器、測定方法等積累了一定的研究成果[7-13]。

滴灌技術(shù)作為當(dāng)前最先進(jìn)的工程化節(jié)水技術(shù)已在世界各國廣泛推廣應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)為灌量少灌溉頻率高,可根據(jù)作物需水規(guī)律將水分和養(yǎng)分均勻持續(xù)地輸送到植株根部，最大限度地降低了土壤水分的深層滲漏和其他無效途徑的用水浪費(fèi)，且能形成一定的農(nóng)田小氣候，可有效緩解水資源不足與農(nóng)業(yè)用水利用率不高的矛盾[14]。隨著滴灌技術(shù)在大田生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，滴灌技術(shù)已成為新疆小麥種植中的重要灌溉方法之一，且有規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢。但當(dāng)前滴灌冬小麥水分管理的精準(zhǔn)化仍缺少有力的理論支持。目前，許多學(xué)者對滴灌春小麥耗水規(guī)律、灌溉制度、耗水特征、作物系數(shù)、蒸騰耗水、毛管配置模式及根區(qū)水分對根系分布進(jìn)行了研究，明確了滴灌春小麥全生育期土壤水分狀況、耗水量、作物系數(shù)、耗水規(guī)律、根系生長關(guān)鍵時期耗水量、灌水定額之間的相關(guān)關(guān)系、產(chǎn)量與耗水量之間的關(guān)系[15-16]。但關(guān)于滴灌條件下，冬小麥農(nóng)田蒸散、棵間蒸發(fā)特征和水分利用效率的研究鮮有報道。因此，本研究針對北疆地區(qū)滴管模式下冬小麥蒸散規(guī)律展開研究，旨在系統(tǒng)地揭示滴灌條件下的冬小麥水分田間耗散特征。本試驗(yàn)通過大型稱重式蒸滲儀和小型棵間蒸發(fā)器相結(jié)合，通過不同的灌水處理研究了滴灌冬小麥的耗水量、耗水強(qiáng)度、棵間蒸發(fā)特性、水分利用效率以及耗水量與產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成要素的關(guān)系，以期為滴灌冬小麥的農(nóng)田水分管理提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年9月—2014年6月在石河子大學(xué)節(jié)水灌溉試驗(yàn)站(45°19′N，86°03′E，海拔440 m)進(jìn)行，該站年有效降雨量100～200 mm，年均氣溫7℃，無霜期130～170 d，≥10℃積溫2 800℃～3 700℃。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量11.2 g·kg-1，全氮0.68 g·kg-1、速效磷(P2O5)51.2 mg·kg-1、速效鉀(K2O)194.0 mg·kg-1、堿解氮61.0 mg·kg-1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計

供試作物為新冬43號(新疆農(nóng)墾科學(xué)院選育)，小麥播種日期為2013年9月28日，收獲日期為2014年6月25日，播種密度450萬?！m-2，播種行距為15 cm。全生育期施基肥尿素(N質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥46%)250 kg·hm-2，磷酸二銨(P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥48%)250 kg·hm-2，追施尿素300 kg·hm-2，分別于冬前、返青前、拔節(jié)期、抽穗期隨水施尿素75 kg·hm-2。

試驗(yàn)按灌溉定額設(shè)置3個處理，分別為低水處理375 mm(W1)、適水處理600 mm(W2)、高水處理750 mm(W3)。整個生育時期灌水10次，各處理播種進(jìn)行無差異處理，灌出苗水60 mm，冬前分別灌越冬水35、92、138 mm。返青至成熟期灌水8次，每隔10 d灌1次，分別灌水35、56、69 mm，水表控制灌量(表1)。滴灌管系北京綠源公司生產(chǎn)的515型內(nèi)鑲式滴灌帶，滴頭間距20 cm，滴頭流量3.2 L·h-1，滴管帶間距為60 cm，采用“一管四行”的布置，即1條滴灌帶灌溉4行小麥。試驗(yàn)小區(qū)面積為5 m×7 m=35 m2，重復(fù)3次，處理為隨機(jī)排列。各處理間設(shè)1 m隔離帶，為了防止水分側(cè)滲，各處理間均埋有1m深防滲膜隔開。并在每個處理各安裝1臺體積為2 m×2 m×2.3 m(長×寬×高)的大型原狀土自動稱重滲漏式蒸滲儀系統(tǒng)(西安碧水環(huán)境新技術(shù)有限公司制造)自動獲取農(nóng)田蒸發(fā)蒸騰量數(shù)據(jù)。

表1　不同灌水處理/mm

1.3蒸滲儀法實(shí)際蒸散量的計算

蒸滲儀是根據(jù)水量平衡原理設(shè)計的一種用來測量農(nóng)田水文循環(huán)各主要成分的專門儀器，計算方法：

ETi=P0i+Ii-△Wsi

式中，ETi是第i階段內(nèi)的蒸散量；P0i是第i階段內(nèi)的有效降雨量；Ii是第i階段內(nèi)的灌水量；△Wsi是第i階段內(nèi)土壤儲水量的變化。

1.4有效降雨量的測定

有效降雨量采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO) 推薦的經(jīng)驗(yàn)公式計算，公式如下：

式中，P0為有效降水量(mm)；TP為總的降雨量(mm)。

1.5測定項(xiàng)目及方法

1.5.1農(nóng)田蒸發(fā)蒸騰量獲取采用建于田間的大型稱重式蒸滲儀來測定，其測定田間蒸散量的有效面積為4 m2，該系統(tǒng)主要包括土體系統(tǒng)、稱質(zhì)量系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，自動采集儲存數(shù)據(jù)，采集步長為1 h，精度為0.05 mm。

1.5.2棵間蒸發(fā)量測定棵間蒸發(fā)采用置于小麥行間的小型棵間蒸發(fā)器測定，每個處理設(shè)3個規(guī)格相同的棵間蒸發(fā)器，取其測定值的平均值。小型棵間蒸發(fā)器由外桶(直徑110 mm、高200 mm、不封底)和內(nèi)桶(內(nèi)徑90 mm、高200 mm、壁厚2 mm)兩部分組成， 材料為聚氯乙烯(PVC)管。外桶是固定的，內(nèi)桶可取出，為使桶內(nèi)土壤水分與大田一致，內(nèi)桶的側(cè)壁均勻地打有許多小孔。在小麥種植后，將外桶和內(nèi)桶分別垂直地放置入試驗(yàn)區(qū)中，并使其頂面與地面齊平，減少對內(nèi)桶土壤的擾動，使其與田間的土壤盡量保持一致，用精度0.001 kg的電子天平稱重，得到單位時間內(nèi)的棵間蒸發(fā)量。

1.5.3土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)采集利用采集器5ET(In American Decagon Devices)來獲得土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，測定步長為1天測1次，測定土壤深度為0～20、20～40、40～80、80～100 cm和100～150 cm。

1.5.4葉面積指數(shù)測定每隔12 d在各小區(qū)取生長狀況良好、長勢基本一致的小麥各10株，用LI-300C(LI-COR Inc，Lincoln, NE, USA)葉面積儀測定植株葉面積，取其平均值，計算葉面積指數(shù)(LAI)。

1.6水分利用效率

水分利用效率(WUE)：小麥消耗1體積水量所生產(chǎn)的谷物產(chǎn)量(kg·m-3)

1.7數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，處理間在5%水平上的差異用最小極差法(LSD)比較，作圖采用OriginPro 8.5軟件完成。

2結(jié)果與分析

2.1灌溉量對土壤水分含量的影響

冬小麥返青后灌水和降雨后的土壤水分變化過程由圖1可以看出，隨著土層深度的增加，土壤水分含量在灌前和灌后的波動越來越小。對于0～20 cm和20～40 cm土層來說，灌溉前和灌溉后土壤水分的波動區(qū)間分別為13%～27%和12%～25%，而對于60～100 cm和100～150 cm土層，整個生育期內(nèi)的土壤含水量灌前和灌后波動較小，僅為10%～14%，特別對100～150 cm土層來講，整個生育期內(nèi)的土壤水分含量基本處于一個恒定值。表明冬小麥在滴灌條件下，1 m以下的深層滲漏量幾乎可以忽略。在各個處理間，隨著灌溉強(qiáng)度的增加，灌前和灌后的波動越大，在抽穗～乳熟階段，W3處理在0～20 cm和20～40 cm土層的波動范圍為14%～28%和13%～24%，W2為13%～25%和12%～22%，W1為10%～21%和11%～18%。從整個生育期來講，W3處理0～20 cm土層和20～40 cm土層的平均土壤體積含水量為24%和22%，W2處理處理0～20 cm土層和20～40 cm土層的平均土壤體積含水量為21%和19%，W1處理處理0～20 cm土層和20～40 cm土層的平均土壤體積含水量為16%和14%。W3處理0～20 cm土層灌前的土壤體積含水量為17%，灌溉后為28%。W2處理0～20 cm土層灌前的土壤體積含水量為14%，灌溉后為25%，而W1處理0～20 cm土層灌前的土壤體積含水量為11%，灌溉后為20%。

2.2灌溉量對冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表2可見，有效穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加，當(dāng)灌量由600 mm(W2)增加到750 mm(W3)時，產(chǎn)量增加不顯著，灌水利用效率和水分利用效率反而下降。W1和W2、W3處理間有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、產(chǎn)量均存在顯著(P<0.05)差異，W2和W3無顯著差異。3個處理中，W1的產(chǎn)量最低，僅為5 197 kg·hm-2，W2和W3處理的產(chǎn)量達(dá)到了8 453 kg·hm-2和8 673 kg·hm-2，沒有顯著差異。各處理中W1、W2的灌溉水利用效率較高，達(dá)到1.4 kg·m-3，水分利用效率為1.3 kg·m-3；W3處理的灌溉水利用效率和水分利用效率最低，為1.2 kg·m-3和1.1 kg·m-3。盡管W1、W2灌溉水利用效率沒有差異，但在W1處理下產(chǎn)量較低。說明過量灌溉和干旱脅迫均不利于水分利用效率和產(chǎn)量提高。

圖1　冬小麥返青后不同處理下土壤水分的變化

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5%水平的顯著差異。

Note: Data in the same column followed by different lower-case letters are significantly different atP<5%.

2.3滴灌冬小麥農(nóng)田蒸散量變化特征

利用大型稱重式蒸滲儀和小型棵間蒸發(fā)器得到不同水分處理各生育階段滴灌冬小麥農(nóng)田蒸散量，由表3可以看出，W1、W2、W3處理冬小麥生育期內(nèi)總蒸發(fā)蒸騰總量分別為412.3、620.5、707.6 mm，棵間土壤蒸發(fā)量分別120.3、176.3、206.1 mm。從整個生育階段來看，播種～越冬期，播后同時滴水，不同水分處理棵間蒸發(fā)量和蒸散量差異不大，由于小麥苗較小，基本屬裸土蒸發(fā)階段，棵間土壤蒸發(fā)量占階段蒸散量的百分比達(dá)80%。返青～拔節(jié)期，蒸發(fā)量占階段蒸散的百分比明顯降低，3個處理分別為32.9%、39.3%、41.2%，植株蒸騰耗水超過棵間土壤蒸發(fā)；拔節(jié)～抽穗期，田間耗水以植株蒸騰為主，棵間土壤蒸發(fā)量占階段蒸散量的百分比分別減小為17.4%、19.4%、20.3%；抽穗～乳熟期，棵間蒸發(fā)占階段耗水量的百分比降至最低點(diǎn)，僅為8.4%、11.0%、11.9%，田間耗水主要用于植株蒸騰，為作物產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)；乳熟～成熟期棵間蒸發(fā)占階段耗水量的百分比上升。滴灌冬小麥棵間蒸發(fā)量占階段蒸散量百分比播種～越冬期最高，均在80%以上；而進(jìn)入返青期以后，隨著冬小麥的生長，葉面積指數(shù)增加，百分比開始降低，到抽穗～乳熟期達(dá)到最低， 而乳熟后隨著小麥葉片開始衰老、變干、變黃、地面覆蓋逐漸減少，植株蒸騰降低，棵間土壤蒸發(fā)量占總蒸散水量的比例又有所上升。全生育期內(nèi)3個處理W1、W2、W3冬小麥棵間蒸發(fā)量占總蒸散量百分比為27.9%、28.4%、29.1%，日均蒸散量為1.5、2.3、2.6 mm·d-1，日蒸散強(qiáng)度抽穗～乳熟期最高，分別為4.8、6.6、7.5 mm·d-1。在整個生育期，在越冬～返青階段日均蒸發(fā)蒸騰量達(dá)到最低點(diǎn)分別為 0.2、0.3、0.3 mm·d-1，這是因?yàn)樵谠蕉趦?nèi)大氣溫度低，冬小麥的生長緩慢甚至停滯，加上越冬期進(jìn)行冬灌使土壤表層凍結(jié)從而使蒸散量最低。

表3　冬小麥返青后各生育期棵間蒸發(fā)占耗水量的比例

注：P0+I表示有效降雨量和灌溉量、ET表示總耗水量、E表示棵間蒸發(fā)。

Note:P0+I,ETandErepresent effective rainfall and irrigation, evapotranspiration, evaporation, respectively.

不同灌量處理滴灌冬小麥棵間土壤日蒸發(fā)量變化見圖2，不同灌水處理灌溉后棵間土壤日蒸發(fā)量不同，但對于不同的灌溉處理，蒸發(fā)強(qiáng)度在整個時間段內(nèi)變化趨勢是一致，呈脈沖式變化，均在灌水和降雨后明顯升高，然后呈下降趨勢。3個處理在返青到成熟期，棵間土壤日蒸發(fā)量逐漸至抽穗～灌漿期最低，之后又逐漸升高。不同處理棵間土壤日蒸發(fā)量表現(xiàn)為W3>W2>W1，各處理在灌溉后1～4 d內(nèi)棵間蒸發(fā)波動最大，隨后棵間蒸發(fā)量波動趨于穩(wěn)定；不同處理灌溉后1～4 d內(nèi)棵間日蒸發(fā)變化不同，W1從1.6 mm·d-1左右下降到0.8 mm·d-1、W2從2.4 mm·d-1下降到1.4 mm·d-1、W3從2.7 mm·d-1左右下降到1.5 mm·d-1左右；灌溉4 d之后各處理棵間蒸發(fā)維持在1.0 mm·d-1以下，一般在0.3～0.8 mm·d-1范圍內(nèi)波動，且W1蒸發(fā)量明顯低于W2和W3，而W2和W3沒有明顯差異。

2.4棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例與葉面積指數(shù)和土壤表層含水率的關(guān)系

作物覆蓋度和土壤表層含水量是影響棵間蒸發(fā)的兩個重要因素，地面灌溉條件下，有關(guān)學(xué)者提出了描述棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例與葉面積指數(shù)和土壤表層含水量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式[17]。本研究中，棵間蒸發(fā)占耗水比例(E/ET)與作物葉面積指數(shù)(LAI)關(guān)系見圖3，由實(shí)測資料回歸分析得出E/ET和LAI之間存在指數(shù)函數(shù)關(guān)系且決定系數(shù)(R2)呈現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性?？瞄g土壤蒸發(fā)占耗水的比例E/ET隨著葉面積指數(shù)LAI的增加而減?。粡幕貧w曲線可以看出，當(dāng)03.0時，曲線變得平緩，E/ET隨LAI增加而減小的速率變慢?；貧w關(guān)系式為：

E/ET=107.37e-0.354LAI(R2=0.973)

圖2灌溉后各處理棵間蒸發(fā)的變化

Fig.2Changes of daily soil evaporation of

different treatments after irrigating

由圖4可知，棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例(E/ET)隨表層土壤含水率增加而增大，當(dāng)表層土壤水分較高時，E/ET較大，此后，E/ET隨著表層水分的散失而迅速下降，達(dá)到一個相對較低的穩(wěn)定值。

當(dāng)LAI<1.0時增大幅度明顯高于LAI>3.0；這是由于LAI較小時，地表覆蓋度低，接收輻射多，土壤失水速率快，蒸發(fā)強(qiáng)度E/ET大。當(dāng)LAI較大時，由于地表覆蓋度加大，小麥冠層對凈輻射的截留，地面接收太陽輻射較少，加之作物冠層內(nèi)的空氣相對濕度較高，表層失水速率相對較慢，棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度E/ET變小。當(dāng)表層土壤含水率在14%～27%之間時，滴灌冬小麥E/ET與表層土壤含水率之間有良好的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，關(guān)系式如下：

當(dāng)LAI<1.0時，E/ET=5.479e0.102θ(R2=0.976)

當(dāng)LAI>3.0時，E/ET=5.171e0.063θ(R2=0.953)

圖3　棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例與葉面積指數(shù)間關(guān)系

圖4冬小麥棵間土壤蒸發(fā)占耗水比例與表層土壤含水量的關(guān)系

Fig.4Relationship between the proportion of soil evaporation to evapotranspiration and soil water content

3討論

合理的灌溉制度是田間灌溉管理的關(guān)鍵，與傳統(tǒng)灌溉相比，滴灌的灌水定額小灌溉頻率高,可根據(jù)作物需水規(guī)律將水分和養(yǎng)分均勻持續(xù)地輸送到植株根部，提高水分利用效率。本研究表明不同灌水處理下，0～40 cm土層土壤的含水量時空變化受灌溉水量影響明顯，深層含水量波動不明顯，說明滴灌能保持土壤表層濕潤，避免水分深層滲漏，及時滿足作物水分需求，對作物生長有較好的促進(jìn)作用。同時隨著灌量的增加農(nóng)田蒸散總量增加，這與相關(guān)研究結(jié)果一致[18]?？瞄g土壤蒸發(fā)是農(nóng)田蒸散的重要組成部分，不參與產(chǎn)量的形成，因此減少棵間土壤蒸發(fā)對提高冬小麥水分利用效率、節(jié)約灌溉用水具有十分重要的作用。前人研究表明，傳統(tǒng)灌溉條件下，棵間土壤蒸發(fā)占蒸散總量的32%左右[19]，本研究表明滴灌模式下累積棵間蒸發(fā)隨灌水量增加而增大，全生育期棵間土壤蒸發(fā)占蒸散量比例在27.9%～29.1%，棵間土壤蒸發(fā)在滴灌模式下明顯低于非滴灌模式，這可能是由于傳統(tǒng)灌溉使地表全部濕潤，而滴灌由于局部灌溉特點(diǎn)，使地表局部濕潤，抑制了棵間土壤蒸發(fā)，明顯降低了棵間蒸發(fā)，說明滴灌比傳統(tǒng)灌溉更能有效控制棵間土壤蒸發(fā)，減少無效水分消耗。但本研究蒸發(fā)蒸騰總量略高于華北和關(guān)中地區(qū)[19]，這可能與本地區(qū)的溫度和氣象因素有關(guān)，本區(qū)處于西北干旱地區(qū)，在小麥的整個生育時期內(nèi)，本地區(qū)氣溫高、日照強(qiáng)度大、白晝時間長、黑夜短，植株呼吸蒸騰加大，致使蒸發(fā)蒸騰總量略高于其他地區(qū)，植株呼吸蒸騰較大所致。同時，作物冠層溫濕度、地表溫度以及風(fēng)速等因素都會影響農(nóng)田蒸散和棵間土壤蒸發(fā)，但本試驗(yàn)沒有對這些因素加以考慮，因此，還需進(jìn)一步探討其他因素對蒸散規(guī)律的影響。

葉面積指數(shù)和表層土壤含水量是影響棵間土壤蒸發(fā)的兩個主要因素，棵間土壤蒸發(fā)量隨生育時期葉面積指數(shù)和表層土壤含水量的變化而變化。當(dāng)表層土壤含水率在14%～27%時，滴灌冬小麥棵間蒸發(fā)占耗水量的百分比與表層土壤含水率之間呈指數(shù)函數(shù)曲線上升；同時，葉面積指數(shù)對土壤蒸發(fā)的影響很大，棵間蒸發(fā)占耗水量的百分比隨冬小麥葉面積指數(shù)的增加而下降，二者之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，這與于利鵬、王幼奇等[20-21]研究結(jié)論相一致。滴灌冬小麥棵間土壤蒸發(fā)主要發(fā)生在降雨或灌溉1～4 d表層土壤濕潤時期內(nèi)，之后隨著地表變干，迅速下降并逐漸趨近于零。在不影響作物蒸騰的條件下，減少表層土壤的濕潤面積是減少棵間土壤蒸發(fā)的一種主要措施。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，為達(dá)到節(jié)水目的，從減少蒸發(fā)耗水角度看灌溉實(shí)施中不應(yīng)提倡小水勤灌，而應(yīng)提倡局部濕潤的大定額灌溉，盡量減少表層濕潤的面積和縮短土壤表面濕潤的時期，以減少棵間蒸發(fā)損失，提高農(nóng)田水分的利用率，達(dá)到新疆滴管冬小麥節(jié)水增產(chǎn)的目的。

4結(jié)論

本研究通過3個灌水處理，研究了滴灌條件下冬小麥蒸散量、棵間土壤蒸發(fā)、土壤水分動態(tài)變化過程及其影響因子,初步得到以下結(jié)論：

1) 滴灌冬小麥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的耗水強(qiáng)度播種～越冬為1.0 mm·d-1、越冬～返青為0.3 mm·d-1、返青～拔節(jié)為2.6 mm·d-1、拔節(jié)～抽穗為6.3 mm·d-1、抽穗～乳熟為6.6 mm·d-1、乳熟～成熟為6.2 mm·d-1。

2) 滴灌條件下，0～40 cm土層土壤的含水量時空變化受灌溉水量影響明顯，灌溉前后土壤體積含水量在14%～28%之間。

3) 棵間土壤蒸發(fā)量隨著灌溉量的增加而增加，主要發(fā)生在降雨或灌溉1～4 d表層土壤濕潤時期內(nèi)，之后隨著地表變干，迅速下降并逐漸趨近于0。

4) 冠層覆蓋度和土壤表層含水量是影響蒸發(fā)的兩個關(guān)鍵因素，棵間土壤蒸發(fā)占蒸散總量的比例與葉面積指數(shù)和土壤表層含水量呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。

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Evapotranspiration in a drip-irrigated winter wheat field in Northern Xinjiang

LI Jie1, CHEN Rui1, WU Yang-huan1, YANG ping1, CUI Jin1, JIA Biao2, ZHENG Zhong1, MA Fu-yu1

(1.CollegeofAgronomy,ShiheziUniversity,KeyLaboratoryofOasisEcologicalAgricultureofXinjiangBingtuan,

Shiheizi,Xinjiang832003,China; 2.CollegeofAgriculture,NingxiaUniversity,Yinchuan,Ningxia750021,China)

Abstract：Micro-lysimeters and a large weighing lysimeter were used to measure evapotranspiration (ET) of a drip-irrigated winter wheat field at the Irrigation Experimental Station of Shihezi University. The treatments of irrigation amount (W1=375 mm, W2=600 mm, and W3=750 mm) were conducted in order to develop an efficient drip irrigation system in Xinjiang. The results showed that winter wheat yield increased significantly as the irrigation amount increased; however the difference in yield between W2 treatment (8 450 kg·hm-2) and W3 treatment (8 670 kg·hm-2) was not significant. W2 treatment had the highest water use efficiency (1.4 kg·m-3) in this study, being significantly higher than that in W3 treatment and W1 treatment. TotalETincreased as the irrigation amount increased. TotalETvaried between 412.3 mm and 707.6 mm. Depending on the treatment and the year, soil evaporation accounted for 27.9% to 29.1% of the totalET. The water content of the surface soil and the leaf area index of the wheat crop both had significant effects on evaporation. Furthermore, both variables were exponentially related to the proportion of irrigation water that evaporated from the soil. The amounts of water consumption to obtain high winter wheat yields were as follows: seeding to overwintering, 1.0 mm·d-1; overwintering to regreening, 0.3 mm·d-1; regreening to jointing, 2.6 mm·d-1; jointing to heading, 6.3 mm·d-1; heading to milk, 6.6 mm·d-1; and milk to maturity, 6.2 mm·d-1.

Keywords:Northern Xinjiang; drip-irrigated； winter wheat； evapotranspiration； evaporation

中圖分類號：S275.6; S152.7+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通信作者：馬富裕(1967—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事作物生理生態(tài)研究。 E-mail:mfyagr@shzu.edu.cn。

作者簡介：李杰(1988—)，男，甘肅通渭人，碩士研究生，研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉。 E-mail:lj880902@126.com。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(31160260)

收稿日期：2014-12-24

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.05

文章編號：1000-7601(2016)01-0031-07