摘要
灌溉控制下限和计划湿润深度的差异会对作物生长发育及水分、养分吸收利用产生很大的影响。通过改变计划湿润层深度和土壤含水率控制下限，可有效调控作物根区土壤水分的空间分布，并能实现作物根区局部水分胁迫，从而可以调节作物的产量及品质，并提高水分利用效率。本研究以冬小麦为研究对象，于2017-2018和2018-2019年生长季开展田间试验，研究冬小麦灌溉适宜的控制下限及计划湿润层深度。试验设置3个土壤含水率控制下限水平(土壤有效含水量的40％、50％、60％，分别记为L40、L50、L60)和3个计划湿润层深度水平(60cm、80cm、100cm，分别记为D60、D80、D100)，完全组合为9个处理对麦田土壤水分进行调控，分析研究了因计划湿润层深度和土壤含水率控制下限差异所引起的土壤水分空间分布变化及对冬小麦水分消耗、群体生长、产量和水分利用效率(WUE)的影响。以试验数据为基础，基于RZWQM2模型对不同土壤含水率控制下限及计划湿润层深度组合梯度进行情景模拟，寻求最适合当地冬小麦的灌溉控制指标组合，为冬小麦的科学灌溉管理提供支持与指导。主要研究结果如下: (1)计划湿润层深度越小、土壤含水率控制下限越高，灌水定额就会越小，灌水间隔也会越短。增大计划湿润层深度会使更多水分向深层土壤(60-100 cm)集聚，而中上层主要根系分布区受到水分胁迫的可能性会明显提高;如果结合提高土壤水分控制下限，则可有效减少水分胁迫现象的发生。随着计划湿润层深度的增加，或土壤含水率控制下限的提高，冬小麦全生育期总耗水量会逐步增加。计划湿润层深度较小，或土壤含水率控制下限较高，冬小麦的水分消耗会主要来源于表层和浅层土壤(0-40 cm)。计划湿润层深度设置越大，深层土壤贮水会越多，而深层土壤水分的利用并不与计划湿润层深度成正比，存在节水空间。 (2)计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低，会抑制冬小麦叶片的生长和干物质的积累。土壤含水率下限60％的处理，穗粒数相对较多。随着土壤含水率控制下限的降低，千粒质量呈现出不断增大的趋势;在60cm的较低计划湿润层深度下，千粒质量最大。土壤含水率控制下限越高，冬小麦籽粒产量越高;计划湿润层深度为80cm时籽粒产量最高。计划湿润层深度降低、土壤含水率控制下限提高，冬小麦WUE呈现提高的趋势。在该试验的环境条件下，若以产量高低为评价指标，推荐采用“湿润层深80cm+含水率下限60％”(D80L60)的灌溉控制模式;若以WUE高低为评价指标，推荐“湿润层深60cm+含水率下限50％’(D60L50)或“湿润层深60cm+含水率下限60％”(D60L60)的灌溉控制模式，能实现节水稳产效果;若以IWUE为评定指标，则推荐选择“湿润层深80cm+含水率下限40％”(D80L40)，能实现灌溉水的最高效利用。 (3)利用RZWQM2模型可以较为精确的模拟试验所在地冬小麦在不同灌溉控制模式下的生长发育及水分利用情况，模拟的不同土层含水量、LAI和籽粒产量数值与实测值吻合度良好。多情景模拟结果显示:模拟的不同处理灌水情况变化过程与田间试验实测的对应组合下的实际灌水情况完全一致。随着土壤含水率控制下限的提高，冬小麦籽粒产量呈现不断增加的趋势;而对于计划湿润层深度，则在数值为55cm时，对应的籽粒产量会达到最大值。综合考虑不同灌溉控制指标组合情景下的模拟结果，可以确定以IWUE最大作为冬小麦生产节水稳产性能的评定指标时，最优的灌溉控制指标组合为“湿润层深55cm+含水率下限60％”(D55L60)。
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