基于大型稱重式蒸滲儀研究北疆滴灌麥田蒸散量

李　杰　吳楊煥　陳　銳　楊　平　柴順喜　崔　靜　馬富裕，*石河子大學農學院 / 新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室， 新疆石河子 83003；新疆生產建設兵團農六師農科所， 新疆五家渠 83300

基于大型稱重式蒸滲儀研究北疆滴灌麥田蒸散量

李杰1吳楊煥2陳銳1楊平1柴順喜1崔靜1馬富裕1，*1石河子大學農學院 / 新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室， 新疆石河子 832003；2新疆生產建設兵團農六師農科所， 新疆五家渠 831300

基于大型稱重式蒸滲儀研究了北疆地區滴灌冬小麥不同時段（生育階段、日、時）的農田水分蒸散特征， 分析了氣溫、相對濕度、風速等因子對農田水分蒸散的影響及產量和蒸散的關系， 旨在為北疆地區滴灌冬小麥的灌溉制度制定提供理論依據。3個灌水處理分別為全生育期灌溉375、600和750 mm。結果表明， 在滴灌冬小麥全生育期內日蒸散量為抽穗–乳熟＞拔節–抽穗＞乳熟–成熟＞返青–拔節＞播種–越冬＞越冬–返青； 在一天中， 滴灌冬小麥農田水分蒸散主要發生在8:00–20:00， 夜間20:00–8:00蒸散量較小且比較穩定， 時蒸散量隨天氣變化而改變。滴灌條件下， 冬小麥的棵間蒸發量占農田水分蒸散的25.2%～28.3%?？瞄g蒸發與土壤含水率和葉面積指數具有良好的二元二次模擬關系， 擬合系數為0.98。綜合產量和水分利用效率， 滴灌冬小麥的蒸散量為600～650 mm。本研究對合理制定滴灌冬小麥的灌溉制度具有重要的參考價值。

滴灌； 冬小麥； 農田水分蒸散； 棵間蒸發

新疆地處西北干旱地區， 受地理環境的限制淡水資源匱乏嚴重影響新疆農業的發展， 近年來隨著全球氣候變化及水資源的不合理開發利用， 導致淡水資源緊缺， 嚴重影響農業的發展［1-2］。如何利用有限的水資源， 提高農作物產量和水分利用效率是推廣發展旱作節水増糧技術的關鍵［3］， 許多學者在農業節水技術等［4-11］方面做了大量工作。滴灌技術作為當前最先進的工程化節水技術已在世界各國廣泛推廣應用， 其灌水量少且灌溉頻率高， 可根據作物需水需肥規律將水分和養分均勻持續地輸送到植株根部，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， 且能形成一定的農田小氣候， 可有效緩解水資源不足與農業用水利用率不高的矛盾［12］。

新疆是中國糧食生產后備耕地資源區。滴灌冬小麥的種植模式已在新疆適宜種植區全面推廣， 滴灌冬小麥較常規灌溉種植節水1500～2500 m3hm–2，另外， 由于滴灌改變麥田根區供水方式， 改善了小麥根系特征與水分利用效率之間的關系， 增產效果明顯［13］。國內外許多學者已對滴灌春小麥的耗水規律、農田蒸散特征、作物產量的關系、測定儀器、測定方法等積累了一定的研究成果［14-15］。但關于滴灌條件下冬小麥農田水分蒸散特征、耗水規律及水分管理的精準化仍缺少有力的支持理論。因此研究冬小麥農田水分蒸散特征， 了解蒸散動態過程， 將對灌溉水資源優化配置、提高水分利用效率有著極其重要意義。目前， 國內外采用的計算蒸散的方法很多， 但需要對其結果進行適當校正， 由于蒸滲儀測定蒸散的精度較高（一般可達0.01～0.02 mm）， 因而已成為測定蒸散的標準試驗儀器［16-17］， 可用于校正和比較其他方法所獲得的數據， 盡管蒸滲儀內外在熱量和水分方面存在差異， 如0～20 cm土層地溫的資料顯示， 器內比器外高約5.4%， 但其蒸散規律、蒸散過程對周圍農田有較好的代表性［18］。

自20世紀90年代以來， 人們利用蒸滲儀進行了大量蒸散測定試驗， 但是針對新疆北部地區滴灌模式下農田水分蒸散的研究卻鮮有報道。探索本區滴灌模式下冬小麥的農田水分蒸散特征有助于緩解水資源不足與農業用水利用率不高的矛盾。本研究基于大型稱重式蒸滲儀對北疆地區滴管模式下冬小麥蒸散規律展開研究， 旨在探明滴灌條件下冬小麥農田蒸散規律及其影響因素， 探求其作物因素、土壤水分和氣象因素與蒸散之間的關系， 以期為北疆地區農田水分管理提供依據， 為北疆地區滴灌作物及其氣候和種植模式相似地區需水規律的確定提供科學依據和理論基礎， 并為發展高效節水農業提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

石河子大學節水灌溉試驗站（45o19' N， 86o03' E，海拔440 m）平均年降雨量為154 mm， 年均氣溫7℃，無霜130～170 d， ≥10℃積溫2800～3700℃。試驗區在1 m深土層內土壤質地為沙壤土， 0～60 cm土層土壤含有機質21.78 mg kg–1、堿解氮61.0 mg kg–1、速效磷25.26 mg kg–1、速效鉀194.0 mg kg–1， pH 7.62。

試驗氣象數據由石河子氣象局氣象觀測站提供，該站與石河子大學農學院田間試驗站的直線距離為500 m， 自動監測小麥整個生育期內每日的風速、氣溫、濕度、土壤溫度、相對濕度等。

1.2試驗設計

供試冬小麥品種為新冬43（新疆農墾科學院選育）。播種期分別為2013年9月25日和2014年9月30日， 收獲期為2013年6月28日和2015年6月27日。播種密度均為450萬粒 hm–2， 播種行距為15 cm。全生育期施基肥尿素（N質量分數≥46%） 150 kg hm–2， 磷酸二銨（P2O5質量分數≥48%） 250 kg hm–2， 分別于冬前、返青前、拔節期、抽穗期追施尿素75 kg hm–2。試驗期間其他管理措施與當地農田相同。

按隨機區組設計， 試驗小區面積為5 m × 8 m = 40 m2， 重復3次。設置3個灌溉定額處理， 分別375（D1）、600 （D2）和750 mm （D3）， 通過水表控制滴灌量， 冬小麥整個生育時期灌水10次。兩年度D1、D2和D3處理均在播種期（2013年9月28日和2014年10月1日）滴灌出苗水60 mm； 冬前（2013年11月11日和2014年11月14日）分別滴灌越冬水35、92和138 mm； 返青后滴灌8次， 第一次在2014年3月28日和2015年3月27日， 此后每10 d滴水一次，每次灌水量分別為35、56和69 mm。

采用北京綠源公司生產的515型內鑲式滴灌帶，滴頭間距20 cm， 滴頭流量3.2 L h–1， 滴管帶間距為60 cm， 一條滴灌帶灌溉4行小麥。各處理間設1 m隔離帶， 為了防止水分側滲， 各處理間均埋有1 m深防滲膜隔開。試驗小區安裝有體積為2.0 m × 2.0 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（西安碧水環境新技術有限公司造）自動獲取農田蒸發蒸騰量數據， 測量精度為0.05 mm， 每小時自動采集一次數據。

1.3田間水分蒸發特征測定方法

1.3.1棵間蒸發量測定 采用置于小麥行間的小型棵間蒸發器測定棵間蒸發， 設每處理4個規格相同的棵間蒸發器， 距離滴管帶15 cm和30 cm各2個， 取其測定的平均值作為各處理的測定值。小型棵間蒸發器（Micro-1ysimeter）由外桶（直徑110 mm，高200 mm， 不封底）和內桶（內徑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， 內桶可取出， 為使桶內土壤水分與大田一致， 在小麥種植后， 將外桶和內桶分別垂直放入試驗區， 并使其頂面與地面齊平， 減少對內桶土壤的擾動， 使其與田間的土壤盡量保持一致。為保證Micro-1ysimeter內的土體水分含量和結構同大田相似， 降雨或灌溉后立即換土， 用小型蒸發器測定棵間蒸發的換土最短時間頻率是3～5 d［19］。用精度0.01 kg的電子天平稱重， 得到單位時間內的棵間蒸發量， 即E = ΔW/πr2（E為棵間蒸發； ΔW為單位時間內小型棵間蒸滲桶的重量差值， 可以直接通過稱量獲得； r為小型棵間蒸滲桶的內徑）。

1.3.2農田蒸發蒸騰量獲取 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， 該系統主要包括土體系統、稱質量系統、供排水系統和數據采集系統， 自動采集儲存數據， 采集步長為1 h， 精度為0.05 mm。

1.3.3土壤水分數據采集 利用采集器5ET（Decagon Device Inc. Washington State， USA）來獲得蒸滲儀和試驗小區土壤水分數據， 測定步長一天一次， 測定土壤深度分別為0～20、20～40和40～60 cm。

1.4葉面積指數及產量相關性狀測定

1.4.1葉面積指數 每隔7 d， 采用Li-3100（LI-COR Inc， Lincoln， NE， USA）葉面積儀測定樣本的總葉面積， 再根據取樣面積計算葉面積指數。

1.4.2考種測產 成熟期每小區取2 m2典型樣方，收獲后室內考種。測定樣方的單位面積穗數、穗粒數、千粒重， 并計算產量。

1.5數據處理

用Microsoft Excel 2007進行數據計算和歸一化處理； 用SPSS 17.0軟件進行方差分析， 采用LSD法多重比較； OriginPro8.5繪圖。

2　結果與分析

2.1不同天氣條件下的蒸散特征

可以從微觀角度理解蒸散的動態過程， 真實地定量反映特定天氣條件下一定群體生物量蒸散量。利用大型稱重式蒸滲儀的實測值， 可以精確地刻畫出滴灌冬小麥一晝夜內不同時段的蒸散量變化趨勢。在抽穗至乳熟期， 選取具有代表性的2014年5月26日（晴天）、5月30日（多云）、6月2日（陰天）測定蒸散特征， 不同天氣狀況的間隔時間很短， 可認為不同天氣下具有相同的群體冠層特征， 本結果可近似真實反映冬小麥群體耗水量最大階段不同天氣條件下的蒸散特征。從圖1可以看出， 不同天氣條件下日內的時蒸散變化不同， 晴天日變化曲線為單峰型， 峰值出現在14:00， 多云和陰天日變化曲線為多峰型； 盡管不同天氣的時蒸散日變化波形不同，但總體上看時蒸散的日變化一般從8:00開始增大，13:00至16:00達到最大值， 隨后逐漸減小， 20:00以后在0.1 mm以下， 并在零附近波動， 之后變化起伏較小。滴灌冬小麥時蒸散規律與當天的大氣溫度變化規律相同， 時蒸散量隨氣溫的變化而同步波動。滴灌冬小麥田的蒸散量晴天為8.0 mm d–1左右， 多云與陰天的蒸散量分別為5.0 mm d–1和3.7 mm d–1左右， 夜間為0～0.3 mm d–1， 波動較小且比較穩定。

2.2各生育階段蒸散特征

全生育期滴灌冬小麥生育階段間蒸散量動態變化呈拋物線形狀， 各階段蒸散量年季間差異不明顯（圖2）。冬小麥返青后， 不同水分處理間的蒸散強度是D3 ＞ D2 ＞ D1的趨勢。播種至越冬和越冬至返青階段， 3個處理間蒸散強度沒有明顯差異（P ＞ 0.05），返青開始至成熟， 3個處理間的蒸散強度差異顯著（P＜ 0.05）。兩年度3個灌水處理的蒸散強度在抽穗至乳熟階段最大， 拔節至抽穗階段次之， 這兩階段為水分敏感時期， 應該保證水分的充足供應。越冬至返青階段蒸散強度最小， 耗水量最小。在整個生育期， 作物蒸散量隨灌溉量的增加而增加， 處理間差異顯著， 以D3處理蒸散量最大， 為2.63～2.66 mm d–1， 比D2高出16.8%～17.2%， 比D1高68.4%～74.2%。

2.3棵間土壤蒸發量特征

播種至越冬階段3個處理灌水量相同， 在此階段的棵間蒸發量和耗水量的年際間差異較小， 階段棵間蒸發量占此階段總耗水量的74.7%～79.5% （表1），該階段棵間蒸發量占耗水量的比例較大， 這與冬前小麥體較小、田間蒸散基本屬裸土蒸發為主有著密切的關系。越冬至返青階段由于氣溫下降， 作物進入休眠狀態， 蒸騰速率降低， 土壤表層消凍交替使此階段田間水分耗散仍以棵間蒸發為主， 此期棵間蒸發量占耗水量的68.2%～79.7%。返青開始后大氣溫度升高， 小麥地上部分迅速生長， 葉面積指數逐漸增大， 棵間土壤蒸發相應減少， 農田蒸散由棵間蒸發為主逐漸轉變為以作物蒸騰為主。3個處理在返青至拔節階段棵間蒸發量分別占耗水量的比例為28.9%～29.2%、39.6%～41.1%和41.8%～43.1%， 處理間差異明顯； 拔節至抽穗階段棵間蒸發量占耗水量的15.6%～16.9%、18.8%～20.7%和19.7%～20.9%， 各處理的棵間蒸發量占階段耗水量的比例明顯減小，處理間差異不顯著； 在抽穗至乳熟階段， 3個處理的棵間蒸發量比例降到最小， 分別為8.1%～8.6%、9.8%～11.5%和11.6%～12.0%， 處理間差異不明顯。進入乳熟期后冬小麥葉片開始衰老、變黃、變干， 作物蒸騰降低， 棵間土壤蒸發較前一階段略有增大的趨勢， D1、D2和D3分別增加6.4%～11.2%、10.2%～15.1%和12.5%～15.3%。從兩年度小麥全生育期來看，滴灌條件下冬小麥棵間蒸發量為107.5～201.2 mm，蒸散總量為425.9～733.2 mm， 棵間土壤蒸發總量占總蒸散量的25.2%～28.3%。

圖1　不同天氣冬小麥田時蒸散量（2013-2014）Fig. 1 Hourly evapotranspiration of winter wheat field under different weather conditions （2013-2014）測定日期分別為2014年5月26日（晴）、5月31日（多云）和6月2日（陰）。The dates for measurement were May 26 （sunny）， May 31 （overcast）， and June 2 （cloudy）， 2014.

圖2　冬小麥各生育階段的日蒸散量Fig. 2 Intensity of evapotranspiration in various growth stages of winter wheatS: 播種； O: 越冬； R: 返青； E: 拔節； H: 抽穗； MR: 乳熟； M: 成熟； WGS: 全生育期。S: sowing； O: overwinter； R: regreeing； E: elongation； H: heading； MR: milk ripening； M: matunity； WGS: whole growth stage.

表1　不同灌水處理小麥階段棵間蒸發量占階段耗水量的比例Table 1 Ratios of soil evaporation to water consumption during wheat growing period under different drip-irrigation treatments

2.4不同灌量處理土壤水分變化

各處理在0～20 cm土層土壤水分含量在灌溉前后變化劇烈， D3為17%～28%， D2為17%～27%， D1為15%～24%， 灌溉后各處理土壤含水量迅速增大且均能完全恢復到原來水平， 處理間變化趨勢相似。在20～40 cm土層， 各處理的土壤含水量均有所下降，灌溉前后土壤含水率整體趨于平緩且波動較小， 在播種后210～240 d灌溉后土壤含水量不能恢復到原來水平， 說明在這一階段0～20 cm土層土壤含水量不能保證作物生長， 20～40 cm土層水分供給作物生長。在40～60 cm土層， 各處理土壤含水量在灌溉前后波動較小， 基本趨于穩定狀態， 土壤水分變化分別為13%～15% （D1）、14%～17% （D2）和19%～23%（D3）， 僅D3處理能夠恢復到灌溉前水平， 說明隨著深度增加土壤含水量變化幅度減?。▓D3）。年度間不同處理的土壤水分含量具有相似變化規律。

2.5土壤含水量和葉面積對棵間蒸發的影響

滴灌冬小麥棵間蒸發與表層土壤含水量（θv）和葉面積指數（LAI）之間具有良好的相關性［20］?？瞄g蒸發隨著表層土壤含水量的增加而增大， 土壤濕度越大， 棵間蒸發越大。當表層土壤含水量升高時， 土壤蒸發增大， 當表層土壤含水量降低時， 土壤蒸發降低。作物冠層主要是通過截留到達作物棵間地面的太陽凈輻射來影響土壤蒸發的。隨著冠層覆蓋度的增加， 到達地面的太陽凈輻射減小， 棵間蒸發減小，即棵間蒸發隨葉面積指數的增加而減小。根據兩年度測定結果回歸模擬分析， 得到土壤蒸發值（E）與葉面積指數（LAI）、表層土壤含水量（θv）的回歸方程E = -1.12 + 0.11θv+ 0.17LAI + 8.06 × 10-4θv2+ 1.9 × 10-2LAI2- 2.2 × 10-2θv×LAI （R2= 0.98）。該方程在與本試驗氣候環境和種植模式相似區域有參考價值， 用于描述土壤蒸發和葉面積指數、土層含水量的關系。

2.6環境因子對農田蒸散量的影響

為了消除冠層覆蓋度和土壤含水量對農田水分蒸散的影響， 圖4給出了葉面積指數在1.5～3.0之間且土壤表層（0～20 cm）體積含水量大于15%時農田水分蒸散與風速、氣溫和相對濕度的關系?？梢钥闯?，北疆地區滴灌冬小麥農田水分蒸散量隨大氣溫度增大呈指數增長趨勢， 隨風速增大呈先增大后降低的二次曲線變化趨勢， 隨空氣相對濕度增大呈指數下降趨勢； 當空氣相對濕度大于50%、風速大于4 m s-1時， 蒸散隨之降低。

式中， ET為農田水分蒸散量（mm d–1）， AT為大氣溫度（℃）， WS為風速（m s–1）， RH為空氣相對濕度（%），a、b、c為常數。

2.7產量、水分利用效率與蒸散量關系

作物產量與灌溉量呈非線性關系， 灌溉量增加到一定程度后， 作物產量緩慢增加甚至降低。兩年度數據顯示蒸散量（ET）與產量（Y）呈現拋物線關系（圖5），其回歸方程為Y = -0.021ET2+ 34.61ET - 3011.42 （R2= 0.978）。對該曲線求導， 得到產量最大值， Y = 11 523.05 kg hm–2時， 其對應的蒸散量是823.8 mm。

圖5還顯示， 水分利用效率（WUE）隨蒸散量（ET）的增加而減小， 當蒸散量達到一定值之后， 水分利用效率減小緩慢且趨于穩定， 呈二次拋物線關系。

WUE = -1.39×10–6ET2+ 4.61×10–4ET + 1.93（R2= 0.956）

對曲線進行微分得到WUE–ET的頂點為（165.80 mm， 1.97 kg m-2）， 取得最大水分利用效率的蒸散量與取得最高產量的最大蒸散量并不一致， 只有產量與水分利用效率達到最優時才能達到節水灌溉的目的。由擬合曲線可知， 產量和水分利用效率交匯點的蒸散量在620 mm左右（圖5）。

圖3　小麥返青后不同處理土壤水分變化過程Fig. 3 Changes of volumetric soil water content of different treatments after regreening stage of wheat

3　討論

農田水分蒸散在農田水量平衡和能量平衡計算中占有重要地位， 農田灌溉管理、作物產量估計及土壤水分預報等許多問題都與蒸發蒸騰量緊密相關，分析滴灌作物農田水分蒸散和棵間蒸發機制及其影響因素， 可促進滴灌作物對水分利用效率的提高。根據2013—2015年北疆地區大型稱重式蒸滲儀的麥田蒸散測定結果， 結合冬小麥全生育期的氣象因子，北疆地區滴灌冬小麥農田的時蒸散、日蒸散、生育期蒸散、棵間蒸發、產量和水分利用效率。就時蒸散來看， 農田水分蒸散強度隨天氣的變化而變化，不同天氣條件下蒸散強度的波形不同， 在晴天表現為單峰曲線， 在多云和陰天為多峰曲線； 但在整個晝夜內， 不論是晴天、多云或者陰天農田水分蒸散主要發生在8:00–20:00之間， 在20:00–8:00間基本沒有蒸散或蒸散量接近于零。在本地區晴天時蒸散量最大值出現在13:00–16:00之間， 在其他區域一般11:00–14:00最大［21］， 這可能是本區地處西北內陸干旱地區， 與其他區域具有時差原因所致。這將有助于對本區滴灌作物蒸散機制的理解。對3個處理各生育階段的日蒸散量而言， 在返青前沒有差異， 返青后出現明顯差異。這可能由于播種至返青階段麥苗較小， 葉面積指數差異不明顯， 各處理間植株蒸騰沒有差異， 同時這一時期本區溫度較低， 大部分時間溫度都在0℃以下， 土壤凍結， 各處理間土壤蒸發較小且沒有差異所致。而從返青期開始， 隨著溫度升高， 土壤凍結消融， 且隨灌水量的增加作物長勢不同， 葉面積指數出現顯著差異。就全生育期蒸散強度而言， 抽穗至乳熟階段最大， 拔節至抽穗階段次之， 越冬至返青階段最小， 其他時期介于二者之間， 說明抽穗至乳熟和拔節至抽穗兩階段階段是滴灌冬小麥需水的關鍵時期， 應保證水分的充分供應， 這與梁文清等［22］的研究結果一致。

圖4　農田水分蒸散（ET）與氣溫（AT）、風速（WS）、相對濕度（RH）的關系Fig. 4 Relationship of evapotranspiration （ET） with air temperature （AT）， wind speed （WS）， and relative humidity （RH）

圖5　冬小麥產量（Y）、水分利用效率（WUE）與田間蒸散量（ET）變化關系Fig. 5 Relationship of evapotranspiration （ET） with winter wheat yield （Y） and water use efficiency （WUE）

棵間蒸發作為農田水分蒸散的重要組成部分，不參與產量的形成， 因此減少棵間土壤蒸發對提高冬小麥水分利用效率、節約灌溉用水具有十分重要的作用。本試驗3個滴灌處理的棵間蒸發占農田水分蒸散的比值為25.2%～28.3%， 明顯低于常規灌溉［23］，這可能是滴灌屬于局部灌溉， 不會使土壤表層全部濕潤所致， 滴灌使棵間無效水分蒸發降低， 使水分利用效率得到提高。盡管滴灌冬小麥棵間蒸發占總蒸散量比例低于常規灌溉， 但滴灌冬小麥棵間蒸發隨表層土壤含水量的增加而增大， 土壤表層越濕潤，棵間蒸發越大。因此認為， 在滿足作物正常生長的前期下， 采用長周期、大灌量的模式可以抑制棵間蒸發， 減少無效水分浪費。與傳統灌溉相比， 在滴灌條件下， 土壤水分變化主要發生在0～40 cm的土層，40 cm土層以下基本沒有變化且不會發生深層滲漏現象。大型稱重式蒸滲儀實測結果， D1、D2和D3處理兩年度的蒸散量分別425.9～427.4、613.1～620.4和711.3～733.2 mm； 通過對產量、水分利用效率和蒸散量的模擬， 可知使產量和水分效率達到最優時的蒸散量介于600～650 mm之間。

作物蒸散不僅與生育期有關， 同時受生態系統、多種環境因子和氣象因子共同制約， 除葉面積指數［24］、氣孔導度［25］等生物因子［26］， 還包括太陽輻射、土壤含水量、空氣相對濕度、氣溫等非生物環境因子。不同區域的環境因子和非環境因子對當地的農田蒸散影響明顯， 北疆地區滴灌冬小麥農田生態蒸散變化特征是各種環境因子相互作用的結果，農田水分蒸散與氣溫、相對濕度和風速等氣象因子呈現出一定的函數關系。在本區農田水分蒸散隨大氣溫度的升高呈指數函數增加， 與風速呈二次函數關系， 隨相對濕度的升高呈指數函數降低， 這可能是由于風速改變空氣動力學阻力而影響蒸散過程，這與Farahani等［27］的研究結果一致。然而， 當風速大于一定值， 在北疆地區通常伴隨著空氣溫度下降，從而蒸散減少。而空氣中水汽在一定范圍內有利于蒸散過程的發生。然當空氣相對濕度持續增加時，蒸發表面與其臨近空氣的水汽壓差將降低， 導致蒸散過程的驅動力下降， 蒸散呈降低趨勢。

4　結論

北疆地區滴灌麥田的耗水量為600～650 mm， 棵間土壤蒸發占總蒸散量的25.2%～28.3%。滴灌冬小麥在抽穗至乳熟階段為需水敏感期， 應確保該階段的水分供應。滴灌冬小麥農田蒸散與氣象因素有密切的關系， 蒸散與氣溫和相對濕度呈指數關系， 與氣溫呈正相關， 與相對濕度呈負相關， 與風速呈二次曲線關系。構建了試驗區滴灌冬小麥棵間蒸發量（E）與表層土壤含水率（θv）和葉面積指數（LAI）曲線模型， E = -1.12 + 0.11θv + 0.17LAI + 8.06 × 10-4θv2+ 1.9 × 10-2LAI2- 2.2 × 10-2θv × LAI， 其決定系數達0.98。

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Measurement of Evapotranspiration for Drip-Irrigated Winter Wheat Using Large Weighing Lysimeter in Northern Xinjiang

LI Jie1， WU Yang-Huan2， CHEN Rui1， YANG Ping1， CHAI Shun-Xi1， CUI Jin1， and MA Fu-Yu1，*1Agricultural College， Shihezi University / Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture of Xinjiang Production Construction Corps， Shihezi 832000，China；2Sixth Division Agricultural Science of Xinjiang Production and Construction Corps， Wujiaqu 831300， China

Drip-irrigation is a promising water-saving technique in arid agricultural area. To sep up efficient drip-irrigation systems for winter wheat grown in northern Xinjiang table land， we measured the evapotranspiration （ET） rate of wheat field using large-scale weighing lysimeter and analyzed the temporal responses of ET （in growing phase， daily and hourly） to air temperature，relative humidity and wind speed. Three treatments were designed with irrigation amounts of 375 （D1）， 600 （D2）， and 750 mm（D3）. During the whole growing period of wheat， daily ET rate varied in different phases， showing heading–milk ＞ jointing–heading ＞ milk–maturity ＞ regreening–jointing ＞ sowing–overwintering ＞ overwintering–regreening. During a day， hourly ET was in high level from 8:00 to 20:00 and stable from 20:00 to 8:00 of next， which varied with weather condition. Under drip-irrigation condition， the ratio of soil evaporation to ET was 25.2–28.3% during the entire growing season. Soil evaporation could be predicted with soil moisture and leaf area index using a bivariate quadratic function （R2＞ 0.98）. Based on a combination of yield and water use efficiency， we suggest 600–650 mm as the optimum irrigation amount under the drip-irrigated winter wheat field.

Drip-irrigated； Winter wheat； Evapotranspiration； Evaporation

10.3724/SP.J.1006.2016.01058

本研究由國家自然科學基金項目（31160260）和國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目（2011AA100508）資助。

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China （31160260） and National High-tech Research and Development Program （863 Program） of China （2011AA100508）.

（Corresponding author）: 馬富裕， E-mail: mfy_agr@shzu.edu.cn， Tel: 0993-6650999

聯系方式: E-mail: lj880902@126.com

Received（）: 2015-11-04； Accepted（接受日期）: 2016-03-14； Published online（網絡出版日期）: 2016-03-28.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160328.1116.012.html