內(nèi)蒙古通遼膜下滴灌玉米棵間蒸發(fā)量SIMDual_Kc模型模擬

李瑞平，趙靖丹，史海濱，王 寧，戚迎龍，馮亞陽，賈 瓊

0 引 言

內(nèi)蒙古通遼地區(qū)是內(nèi)蒙古自治區(qū)的糧食主產(chǎn)區(qū)，地處中緯度，位于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，隨著國家節(jié)水增糧行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，農(nóng)業(yè)用水量卻逐年增加，局部地區(qū)地下水超采現(xiàn)象日益嚴(yán)重，水資源短缺已嚴(yán)重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要更新改造落后的農(nóng)田灌溉設(shè)施，提高水資源的利用效率。滴灌是一種根據(jù)作物需水需肥規(guī)律通過滴灌系統(tǒng)將水分和養(yǎng)分緩慢、均勻、定時(shí)、定量地輸送到植株根部的先進(jìn)灌水技術(shù)，具有降低土壤水分深層滲漏的優(yōu)勢(shì)，能夠改善農(nóng)田小氣候環(huán)境和提高農(nóng)業(yè)水資源利用率[1]。覆膜栽培種植技術(shù)是干旱半干旱地區(qū)大力推廣的一種農(nóng)藝技術(shù)，具有一定的節(jié)水效果，能夠促進(jìn)作物前期生長(zhǎng)、延長(zhǎng)作物中期生長(zhǎng)、延緩冠層衰老的作用[2]。覆膜滴灌技術(shù)是將作物覆膜栽培種植技術(shù)與滴灌技術(shù)集成為一體的高效節(jié)水、增產(chǎn)、增效技術(shù)，對(duì)于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)，覆膜滴灌技術(shù)可以提高作物生育前期積溫不足和隨水施肥的問題。

覆膜滴灌影響土壤溫度及土壤含水率的變化[3-6]。如曹玉軍等[5]針對(duì)吉林省松原地區(qū)覆膜滴灌對(duì)土壤水分和溫度變化問題進(jìn)行了研究，得出膜下滴灌使玉米苗期至拔節(jié)期5～25 cm土層溫度提高約2.8 ℃；謝夏玲等[6]針對(duì)甘肅武威內(nèi)陸性荒漠生態(tài)區(qū)玉米膜下滴灌土壤溫度的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)隨灌溉定額增大，膜下滴灌的各層土壤溫度減??；膜下滴灌通過改變土壤水熱變化，可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)[7-8]，如張振華等[8]針對(duì)甘肅民勤沙漠綠洲灌區(qū)棉花和玉米需水量變化規(guī)律進(jìn)行了研究，表明膜下滴灌改善了作物根系層上部的水熱條件，進(jìn)而對(duì)作物上層根系的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；關(guān)于膜下滴灌具有增產(chǎn)效果的相關(guān)研究也很多[4,9]，如康靜[9]在內(nèi)蒙古半干旱區(qū)進(jìn)行了覆膜滴灌技術(shù)試驗(yàn)研究，得出膜下滴灌的玉米產(chǎn)量比無膜滴灌提高10%。

綜上，膜下滴灌的研究區(qū)域較多集中在中國西北干旱或半干旱地區(qū)，而對(duì)于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)也僅僅是膜下滴灌增溫[5]、增產(chǎn)[9]效應(yīng)研究。相對(duì)于傳統(tǒng)干旱區(qū)域，內(nèi)蒙古東北部地區(qū)糧食作物（玉米）的種植在地理氣候、水土資源條件等方面存在顯著差異，針對(duì)該地區(qū)玉米膜下滴灌節(jié)水增產(chǎn)機(jī)制的系統(tǒng)性研究缺乏可借鑒的成果。隨著節(jié)水增糧行動(dòng)計(jì)劃的落實(shí)，亟需深入了解該地區(qū)膜下滴灌玉米節(jié)水增產(chǎn)的內(nèi)在機(jī)理。

農(nóng)田蒸散包括作物蒸騰（T）和植株之間的土壤蒸發(fā)（E），是 SPAC系統(tǒng)中重要的水交換過程[10-11]，減少作物生長(zhǎng)過程中的無效耗水——棵間土壤蒸發(fā)，需要定量確定土壤蒸發(fā)E和植株蒸騰T。稱重式蒸滲儀和微型蒸滲儀可以用來測(cè)定作物生長(zhǎng)過程中的E和T[12-16]。但是微型蒸滲儀的測(cè)量精度可能受到各種因素的影響[17]，大型稱重式蒸滲儀雖然測(cè)量精度較高、操作簡(jiǎn)單、可以連續(xù)測(cè)量，但是設(shè)備昂貴，大多數(shù)單位少有。近年來，趙娜娜等[18-22]運(yùn)用SIMDual Kc模型模擬了不同地區(qū)的不同作物（植被）的蒸發(fā)蒸騰量，均取得了較為理想的結(jié)果。如閆世程[22]針對(duì)西北半干旱地區(qū)采用SIMDual Kc模型對(duì)夏玉米滴灌土壤蒸騰和土壤蒸發(fā)規(guī)律進(jìn)行了研究，表明不同水分處理的蒸發(fā)占比為24.1%～28.7%。

膜下滴灌改變了棵間蒸發(fā)和作物蒸騰的田間微氣象和土壤邊界條件[23]，農(nóng)田節(jié)水的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容就是減少田間的土壤蒸發(fā)損失[24]。因此需要定量分析內(nèi)蒙古東北部地區(qū)膜下滴灌玉米土壤棵間蒸發(fā)與作物蒸騰及其所占比例與無膜滴灌有何不同，從而全面揭示膜下滴灌的節(jié)水增產(chǎn)機(jī)制。然而目前國內(nèi)外對(duì)于運(yùn)用SIMDual Kc模型模擬膜下滴灌條件下作物蒸發(fā)蒸騰量的研究較少，特別是針對(duì)內(nèi)蒙古東北部地區(qū)的研究更少。

因此，本文通過內(nèi)蒙古通遼地區(qū)連續(xù)開展2 a的田間試驗(yàn)，探討雙作物系數(shù)SIMDual_Kc模型在內(nèi)蒙古東北部地區(qū)模擬土壤蒸發(fā)的適用性，并通過模型模擬試驗(yàn)區(qū)土壤含水率、土壤棵間蒸發(fā)及作物系數(shù)變化趨勢(shì)，確定覆膜與無膜滴灌玉米每個(gè)生育期棵間土壤蒸發(fā)占玉米騰發(fā)量的比例，為深入了解玉米膜下滴灌節(jié)水增產(chǎn)的內(nèi)在機(jī)理，指導(dǎo)內(nèi)蒙古東北部地區(qū)節(jié)水增糧行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施和膜下滴灌玉米生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在通遼市科左中旗腰林毛都鎮(zhèn)南塔拉營子試驗(yàn)站進(jìn)行，地處東經(jīng) 123°32′，北緯 44°32′，海拔高度 178 m。降水年內(nèi)分配不均，年際變化大，春季4月—5月降水為30～70 mm，占全年的9%～16%，夏季6月—9月，降水集中，平均為150～250 mm，占全年降水的50%～70%，10月降水減少，只有15～30 mm，占全年降水的5%～10%。試驗(yàn)區(qū)土壤以壤土為主，其物理性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年和2015年的5月—9月進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)置覆膜滴灌與無膜滴灌的高、中、低水共 6個(gè)處理，控制依據(jù)為土壤含水率占田持的百分比。中水上、下限的設(shè)定根據(jù)文獻(xiàn)[11]，具體措施如下表2所示。采用寬窄行種植玉米，即窄行行距為35 cm，寬行行距為85 cm，每條滴灌帶灌溉2行玉米，滴灌帶間距為1.2 m，每個(gè)處理均為3條滴灌帶、寬為3.6 m、長(zhǎng)為60 m、面積為216 m2，3個(gè)重復(fù)。覆膜處理是對(duì)2行玉米進(jìn)行覆膜，覆膜寬度為70 cm，具體局部布置見圖1。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design

圖1 玉米種植與滴灌TDR管田間布置Fig.1 Field layout of TDR for drip irrigation and maize planting

試驗(yàn)玉米品種采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民使用的京科968，地膜為普通白色地膜，厚度為0.008 mm。采用一體化農(nóng)機(jī)播種施基肥，N施用量72 kg/hm2，P2O5施用量105 kg/hm2，K2O施用量60 kg/hm2，追肥采用水肥一體化施肥罐，分3次追施尿素共計(jì)168 kg/hm2。種植密度64 500～66 000株/hm2。滴頭設(shè)計(jì)流量3 L/h，設(shè)計(jì)工作壓力0.1 MPa，滴頭采用貼片式，滴頭間距30 cm。

1.3 觀測(cè)內(nèi)容與方法

1）氣象要素

采用 HOBOU30型小型農(nóng)田氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（美國Onset公司），電腦定期采集氣象數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括大氣壓強(qiáng)、地溫、氣溫、降雨量、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度等。

2）土壤含水率

土壤含水率的監(jiān)測(cè)采用TDR管和烘干法相結(jié)合的方式，使用德國生產(chǎn)的TRIME-PICO-IPH TDR土壤水分測(cè)量?jī)x測(cè)定土壤含水率之前要對(duì)此儀器進(jìn)行校核。從播種期開始每7d測(cè)定土壤含水率1次，灌水前后、降雨后分別加測(cè)土壤含水率，每個(gè)關(guān)鍵生育期測(cè)量土壤生育期含水率。各處理在剖面上土壤含水率測(cè)定的深度為100 cm，分為5層（間隔20 cm）。

滴灌條件下的土壤含水率變化比較復(fù)雜，針對(duì)不同水處理，在其寬窄行的橫斷面上布置5根TDR管，用來監(jiān)測(cè)橫斷面上含水率的變化趨勢(shì)，TDR管布置如圖1所示。

3）棵間蒸發(fā)量

采用自動(dòng)棵間土壤蒸發(fā)器（北京時(shí)域通科技有限公司）與自制棵間蒸發(fā)器進(jìn)行測(cè)定。文獻(xiàn)[25]對(duì)不同材質(zhì)規(guī)格制作的微型蒸發(fā)器進(jìn)行比選，本文基于比選出的蒸發(fā)器作為自制蒸發(fā)桶的參考。在無膜與覆膜中水處理各布置1個(gè)自動(dòng)棵間蒸發(fā)器，共2個(gè)，設(shè)定為每1 h采集1次蒸發(fā)量數(shù)據(jù)。此設(shè)備直徑200 mm，高250 mm，主要由土柱、外桶、稱質(zhì)量裝置組成。在無膜與覆膜高、中、低水處理各布置1個(gè)自制微型棵間蒸發(fā)器，共6個(gè)，此裝置用PVC管制成，由內(nèi)外筒組成，內(nèi)筒直徑110 mm，外筒直徑125 mm，高為100 mm，每日16:00使用精度為0.1 g的電子秤定時(shí)稱質(zhì)量，為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每4～5d換土1次，灌后與雨后及時(shí)換土。無膜與覆膜布置相似，以覆膜處理為例，如圖 2所示，蒸發(fā)器外邊緣相切于滴灌帶方向的苗間與垂直于滴灌帶方向的膜側(cè)交點(diǎn)位置。

圖2 覆膜處理棵間土壤蒸發(fā)器布置Fig.2 Layout of soil evaporator for film mulching treatment

4）玉米生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)

每個(gè)生育期用卷尺測(cè)量玉米株高和葉面積，拔節(jié)期株高是測(cè)量地面到葉片自然伸展時(shí)的最高處，抽雄后測(cè)量地面到雄穗頂端的高度；葉面積是通過測(cè)量從葉尖到葉基的長(zhǎng)度與離葉基1/3處的寬度計(jì)算得到。

1.4 SIMDual_Kc模型簡(jiǎn)介

SIMDual_Kc模型是典型的基于雙作物系數(shù)理論開發(fā)的計(jì)算作物蒸散量的模型[26]。輸入數(shù)據(jù)包括氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、作物數(shù)據(jù)、灌水?dāng)?shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)有最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速等，土壤數(shù)據(jù)有田間持水量、凋萎系數(shù)、土壤干容重等，作物數(shù)據(jù)有地面覆蓋度、株高、各生育期起止日期，灌水?dāng)?shù)據(jù)有灌水定額、灌水日期等。

1.5 模型率定檢驗(yàn)指標(biāo)

SIMDual_Kc模型中的關(guān)鍵參數(shù)基礎(chǔ)作物系數(shù)（basal crop coefficient，Kcb）、土壤水分消耗比率（soil water consumption ratio，p）和蒸發(fā)層深度（depth of evaporation layer，Ze）需要率定。方法是將Rosa等[26]給出的參考值作為初始值，然后通過反復(fù)試驗(yàn)與糾錯(cuò)修正Kcb與p值，直到率定后的Kcb與p值能使土壤含水率實(shí)測(cè)值與模擬值的相對(duì)誤差小于10%。

為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M效果，根據(jù)文獻(xiàn)[27-28]計(jì)算回歸系數(shù)（coefficient of regression，b）、決定系數(shù)（coefficient of determination，R2）、均方根誤差（root mean square error，RMSE），作為模型率定與檢驗(yàn)的指標(biāo)，若b和R2越接近1，RMSE越接近0時(shí)，則模擬效果越好，表明SIMDualKc可以適用于所研究的地區(qū)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SIMDual_Kc模型參數(shù)率定及驗(yàn)證

用2014年田間實(shí)測(cè)土壤含水率的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙作物系數(shù)SIMDual_Kc模型參數(shù)的率定，然后再用2015年的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證，結(jié)果如圖3所示。

注：*，P<0.05. b為回歸系數(shù)。Note: *, P<0.05. b is regression coefficient.

圖3為無膜和覆膜情況下，2014年與2015年模型模擬土壤含水率的率定與驗(yàn)證結(jié)果。從圖中可以看出土壤含水率的模擬值與實(shí)測(cè)值之間擬合度較好。無膜處理2014年與2015年的回歸系數(shù)b為0.98與1.02，決定系數(shù) R2為 0.85與 0.90，且均方根誤差 RMSE為 1.0%和0.8%。覆膜處理2014年與2015年的回歸系數(shù)b為1.01與1.03，決定系數(shù)R2為0.91與0.86，且差RMSE為0.6%和 1.0%，模擬值與實(shí)測(cè)值誤差較小。從而說明模型可以很好地模擬當(dāng)?shù)赝寥篮实淖兓闆r，可以用來預(yù)測(cè)無膜與覆膜處理土壤含水率的變化趨勢(shì)。校正后的參數(shù)見表3。

土壤含水率在降雨時(shí)變化較為明顯，2014年與2015年生育期前期的5月中旬有連續(xù)強(qiáng)降雨，所以其預(yù)測(cè)含水率值有短暫超出田間持水量的現(xiàn)象。除了降雨，灌溉也會(huì)對(duì)含水率的變化有所影響，但是由于滴灌是局部灌溉，且所研究的處理為中水處理，其灌水上限沒有達(dá)到田間持水量，所以其含水率值在灌后只是接近田持而沒有達(dá)到田持。但覆膜處理降雨后的含水率值較無膜處理低，說明覆膜在一定程度上會(huì)阻隔雨水滲入土壤。從圖中也可以發(fā)現(xiàn)，覆膜處理含水率的模擬值較無膜處理大，說明覆膜在一定程度上能起到保墑的作用。

2.2 滴灌玉米棵間蒸發(fā)量模擬

2.2.1 作物系數(shù)變化規(guī)律

在Simdual_Kc模型經(jīng)過驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用模型模擬了2014年和2015年基礎(chǔ)作物系數(shù)Kcb及其修正值Kcbadj和土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke變化規(guī)律（圖4）。

表3 作物系數(shù)及土壤參數(shù)的初始值與率定值Table 3 Initial and calibrated values of crop coefficient and soil parameter

圖4 不同處理基礎(chǔ)作物系數(shù)Kcb及其修正值Kcbadj和土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke的變化規(guī)律Fig.4 Variation of crop coefficient Kcb and its adjustment Kcbadj and soil evaporation coefficient Ke for different treatments

對(duì)于無膜處理（圖4a和圖4b），2014年與2015年生育期前期有連續(xù)降雨，且處于生長(zhǎng)初期的玉米根系較淺，所以其Kcb與Kcbadj非常接近，土壤中有充足的水分可以滿足玉米的生長(zhǎng)，沒有水分脅迫的發(fā)生。在生育期初期，土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke處于全生育期的高峰值，進(jìn)一步證明在土壤沒有被作物覆蓋或覆蓋率很小時(shí)，土壤蒸發(fā)占主導(dǎo)地位。進(jìn)入玉米發(fā)育期后，2014年6月上旬雖然有降雨，但雨量較少，基本都為無效降雨，玉米水分供給不充足，發(fā)生輕微的水分脅迫，在有灌水的6月12日，才恢復(fù)不受水分脅迫的狀態(tài)。2015年6月下旬降雨較少，無法滿足玉米的蒸發(fā)蒸騰，出現(xiàn)水分脅迫。土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke隨降雨和灌水發(fā)生起伏，在降雨和灌溉后，Ke值變大，但明顯低于作物生長(zhǎng)初期時(shí)Ke的變化值。在玉米生長(zhǎng)中期，作物轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)和營養(yǎng)生長(zhǎng)，需水達(dá)到峰值，主要以植株蒸騰為主。2014年7月上旬和下旬降雨較少且無灌溉，導(dǎo)致作物缺水，發(fā)生水分脅迫，但在灌溉后，水分脅迫狀況有所緩解。2015年玉米生長(zhǎng)中期灌溉充分，基本沒有水分脅迫的發(fā)生。在此時(shí)，土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke達(dá)到了全生育期的最低值，說明在植株發(fā)育旺盛時(shí)期，葉片在一定程度上隔絕了土壤與大氣之間的接觸，使得土壤蒸發(fā)對(duì)作物的蒸騰蒸發(fā)影響較小。進(jìn)入玉米生長(zhǎng)末期到收割時(shí)，2014年和2015年由于降雨和灌溉較充足，沒有發(fā)生水分脅迫，但土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke又有所增加，這是由于生育期末期，植株葉片枯萎發(fā)黃，土壤暴露在大氣中的面積增大，土壤蒸發(fā)量也變大。

圖4c和圖4d為覆膜滴灌2014年和2015年Kcb、Kcbadj和土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke變化規(guī)律模擬結(jié)果，與無膜處理相同，2014年與2015年生育期前期有連續(xù)降雨，雖然覆膜對(duì)降雨有一定的截流作用，但是處于生長(zhǎng)初期的玉米根系較淺，降雨可從膜側(cè)進(jìn)入到作物根部，所以其Kcbadj與基礎(chǔ)Kcb非常接近，土壤中有充足的水分可以滿足玉米的生長(zhǎng)，沒有水分脅迫的發(fā)生。在生育期初期，土壤Ke處于全生育期的高峰值，但是由于覆膜作用，Ke較無膜處理低，說明覆膜在一定程度上可以降低土壤棵間蒸發(fā)量，但是無法徹底隔絕土壤與大氣接觸。進(jìn)入玉米發(fā)育期后，2014年有降雨和一定量的灌水，無水分脅迫。2015年6月下旬降雨較少，無法滿足玉米的蒸發(fā)蒸騰，出現(xiàn)短暫的水分脅迫，在6月22日灌溉后水分脅迫狀態(tài)消失。2015年土壤Ke在作物發(fā)育期前期很低，這可能是由于這個(gè)階段的氣溫較低且多為陰天，所以使得Ke值變小。但在2014年作物發(fā)育期前期，由于氣溫回升且有一定的降雨，所以Ke雖有所降低，但降低幅度較2015年低。在玉米生長(zhǎng)中期，作物轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)和營養(yǎng)生長(zhǎng)，需水達(dá)到峰值，主要以植株蒸騰為主。在此階段，2014年有灌水且灌水較為集中，所以基本沒有水分脅迫的發(fā)生。2015年7月上旬無降雨與灌溉，造成水分脅迫的發(fā)生。在此時(shí)，土壤蒸發(fā)系數(shù)Ke較低，與無膜處理變化趨勢(shì)一致，且低于無膜處理。

2.2.2 棵間土壤蒸發(fā)及其比例的模擬

利用雙作物系數(shù)SIMDual_Kc模型推求得出 Kcbadj和土壤Ke，可以進(jìn)一步得出棵間土壤蒸發(fā)量E與作物葉面騰發(fā)量T，進(jìn)而可以計(jì)算作物不同生育期內(nèi)棵間土壤蒸發(fā)量占作物騰發(fā)量比例（E/ET）。表4為2014年模型模擬值和2015年模型模擬值與實(shí)測(cè)值的結(jié)果比較。2015年對(duì)比結(jié)果表明，玉米生育期前期及末期實(shí)測(cè)E/ET值接近于模型模擬值，在中期（抽絲吐雄期和灌漿期）有所誤差，但是整個(gè)生育期實(shí)測(cè)值和模擬值誤差較小。

從2 a的模擬結(jié)果（表4）可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于無膜處理，2014年與2015年玉米各個(gè)生育階段棵間土壤蒸發(fā)量與葉面蒸騰量變化趨勢(shì)一致，在無植被覆蓋的生育期初期，棵間蒸發(fā)量最大，特別是苗期所占比例達(dá) 85%以上，隨著玉米的生長(zhǎng)，植被覆蓋率增加，玉米的葉面積指數(shù)增大，棵間土壤蒸發(fā)量逐漸變小，灌漿期僅占8%，但在成熟期，玉米葉片枯萎發(fā)黃，玉米遮蓋率降低，使得棵間蒸發(fā)量又有所上升，達(dá)到 20%左右。而葉面蒸騰變化過程與棵間土壤蒸發(fā)變化相反，玉米生長(zhǎng)中期，植株發(fā)育達(dá)到旺盛時(shí)期。2014年與2015年整個(gè)生育期內(nèi)無膜滴灌棵間蒸發(fā)占作物騰發(fā)量比例（E/ET）分別為 26.15%和27.23%。

對(duì)于覆膜處理，2014年與2015年玉米各個(gè)生育階段棵間土壤蒸發(fā)量與葉面蒸騰量變化趨勢(shì)與無膜滴灌一致，均表現(xiàn)為棵間蒸發(fā)前期較大，中期達(dá)到最低，生育期末期棵間土壤蒸發(fā)量又有所回升。2014年與2015年整個(gè)生育期內(nèi)覆膜滴灌棵間蒸發(fā)占作物騰發(fā)量比例（E/ET）分別為19.85%和20.29%。

表4 不同處理各生育階段土壤蒸發(fā)E及其占ET之比Table 4 Soil evaporation E and its proportion in ET of each growth stage for different treatments

由表 4也可以看出，雖然覆膜滴灌與無膜滴灌在玉米全生育期棵間土壤蒸發(fā)變化趨勢(shì)基本一致，但是由于地膜的覆蓋，每個(gè)生育期覆膜滴灌的棵間土壤蒸發(fā)量均小于無膜滴灌的棵間土壤蒸發(fā)量，如苗期覆膜滴灌 2014年和2015年棵間蒸發(fā)量均為1.56 mm/d，而無膜處理則為2.05和2.51 mm/d，成熟期覆膜處理的日棵間蒸發(fā)量只有0.23～0.29 mm/d，而無膜處理則是0.33～0.44 mm/d，全生育期覆膜處理日棵間蒸發(fā)量0.67～0.70 mm/d，而無膜處理是0.92～0.95 mm/d。主要是由于覆膜對(duì)土壤水分?jǐn)U散進(jìn)入大氣具有阻礙作用，導(dǎo)致作物的無效耗水減少。同時(shí)可以看出，無膜處理棵間日蒸發(fā)量波動(dòng)幅度大（1.67～2.18 mm/d），而覆膜處理棵間日蒸發(fā)量相對(duì)較?。?.33～1.27 mm/d）。因此說明覆膜可以有效降低作物棵間蒸發(fā)量，減少作物無效耗水，具有節(jié)水的潛力，這與王建東等[23]研究結(jié)果一致。

3 討 論

玉米覆膜滴灌和無膜滴灌與傳統(tǒng)管灌比較，具有明顯的增產(chǎn)效果和較高的水分利用效率[29]，在內(nèi)蒙古東北部地區(qū)和整個(gè)東北地區(qū)滴灌是一種比較好的灌水方式。但是目前散戶經(jīng)營方式下覆膜與無膜滴灌均增加了投入，主要為播種、旋耕等田間耕作費(fèi)和滴灌帶、地膜等材料費(fèi)投入，覆膜還會(huì)增加殘膜回收費(fèi)用。有時(shí)還存在放苗的問題，試驗(yàn)中采取人工放苗，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外覆膜回收不徹底造成了一些土壤污染問題，如果推廣使用降解膜又會(huì)導(dǎo)致投入成本增加[30]，因此需要進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用的覆膜耕作技術(shù)。其次東北地區(qū)覆膜與不覆膜相比較，增產(chǎn)效果不如西北干旱半干旱地區(qū)的傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)顯著，特別是對(duì)于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)年均降雨量大于300 mm的大田玉米種植區(qū)，是否覆膜還有待于進(jìn)一步研究。最后，推廣大田玉米覆膜與無膜滴灌的長(zhǎng)效運(yùn)行機(jī)制問題，由于農(nóng)戶受既得利益思想影響，且玉米價(jià)格未知，不愿意增加投入。總的來說，大田玉米滴灌技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)節(jié)水增產(chǎn)技術(shù)的提升和創(chuàng)新，是目前節(jié)水增產(chǎn)的高效灌溉方式之一，在全球水資源日趨緊張、保障糧食安全的情況下，未來應(yīng)該具有較好的應(yīng)用前景，但是在生產(chǎn)應(yīng)用中仍存在不少深層次理論和技術(shù)問題有待于深入研究，以便能夠開發(fā)研制、改革創(chuàng)新適合中國國情的大田玉米滴灌技術(shù)。本研究針對(duì)內(nèi)蒙古東北部地區(qū)得出無膜滴灌玉米的土壤蒸發(fā)量占蒸散量的比例為 27%左右，其中生育初期所占比例較大，與閆世程等[22]在西北干旱地區(qū)的結(jié)論接近。

4 結(jié) 論

采用2014年和2015年內(nèi)蒙古東北部地區(qū)滴灌玉米田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)雙作物系數(shù)SIMDual_Kc模型進(jìn)行了參數(shù)率定和驗(yàn)證，并采用模型模擬分析了覆膜與無膜滴灌玉米土壤棵間蒸發(fā)量的變化規(guī)律，得出以下結(jié)論：

1）雙作物系數(shù)模型SIMDual_Kc模擬內(nèi)蒙古東北部地區(qū)滴灌玉米的土壤含水率，與實(shí)測(cè)值的回歸系數(shù) b接近于 1.0、決定系數(shù) R2在 0.85～0.91之間、均方根誤差RMSE≤1.0%，表明在該地區(qū)具有較好的適用性。

2）利用雙作物系數(shù)模型SIMDual_Kc估算出覆膜與無膜處理基礎(chǔ)作物系數(shù)。覆膜滴灌生育初期、中期和后期的基礎(chǔ)作物系數(shù)分別為0.15、1.05與0.4。無膜滴灌生育初期、中期和后期的基礎(chǔ)作物系數(shù)分別為 0.15、1與0.4。

3）根據(jù)雙作物系數(shù)模型SIMDual_Kc模擬了玉米棵間蒸發(fā)量占作物騰發(fā)量的比例，生育初期和末期的棵間蒸發(fā)量所占比例較大，其余階段相對(duì)較??；2014年和2015年無膜滴灌比例分別為26.15%和27.23%，覆膜滴灌比例分別為19.85%和20.29%，說明地表覆膜，特別是生育前期覆膜能夠有效地減少作物棵間蒸發(fā)量，降低水分消耗，具有節(jié)水的潛在優(yōu)勢(shì)。

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