伴随科技进步与资源合理利用程度的提高,内蒙古河套灌区单一种植结构比例不断下降,间作、复种指数不断增加。间作种植是我国农民的传统经验,是农业上的一项增产措施,具有充分利用生长季节、改善作物的通风透光条件、提高光能利用率、充分发挥边行优势等很多优点。目前,水资源的短缺已成为影响社会、经济、生态环境持续发展的重要制约因素。因此,在降雨稀少、蒸发强烈与黄河供水时间限制等多种影响条件下,深入研究灌区粮油作物间作模式下作物蒸腾耗散规律与生理生态效应,对于探索间作群体的耗水机理、优化间作群体的组成结构、提高灌溉水的利用率、保证间作种植具有较高的资源利用效率和产量水平都具有重要的理论和现实意义,对黄河来水时间限制下的作物需水规律研究具有一定参考价值。本项研究于2009-2010年在内蒙古河套灌区磴口试验站进行,选取河套灌区2种主要的间作模式小麦间作玉米和小麦间作油料向日葵中3种作物的作物需水量和其生理生态效应为研究对象,通过较为系统的田间试验,对这2种间作模式下作物的综合单、双值作物系数及相应作物需水量与综合作物需水量等问题进行了试验研究和定量模拟;并通过比较不同处理下的土壤水分、土壤温度、叶片含水量、光响应曲线、光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、叶面积指数、叶绿素含量等分析不同处理的表现与原因,取得的主要研究结果如下:1.通过不同方法比较,确定Irmark-Allen拟合法适宜替代需用参数较多的Penman-Monteith法计算河套灌区上游ET0,结果偏小,逐日平均相对误差值为0.98%;磴口试验站单值作物系数较双值作物系数值计算的ET值偏低,双值作物系数计算的ET值与实测结果更为接近,F检验结果显示,双作物系数法计算的ET值较实测值无显著差异(F值为0.702),而单值作物系数法计算的ET值较实测值有显著差异(F值为1.279),验证了本研究所提供的双值作物系数在河套灌区的适用性。2.间作模式下的作物在全生育期内均可迎来两次综合需水高峰;单值方法计算共生阶段的综合作物系数高于双值方法的计算结果,而单一作物独立生长阶段,双值方法高于单值方法的计算结果;当单一作物处于独立生长期时田间综合ET差别不大,而2种作物的共生阶段差别较大;间作的2种作物全生育期内,双值作物系数法计算小麦间作覆膜玉米的综合ET为750.38mm,小麦间作未覆膜玉米的综合ET为765.97 mm,小麦间作油料向日葵的综合ET为661.98 mm。间作模式下,间作不同作物的同一作物的日蒸发蒸腾量也会受到一定程度的影响,但随灌溉水平的变化而变化,中等程度受旱和充分灌溉条件下变化不大。3.间作不覆膜玉米的小麦其生物学产量略占优势,与不覆膜玉米的产量有此消彼长的关系,并且间作作物经历一定程度的水分亏缺并后期及时补偿可提高经济系数;间作模式下油料向日葵的生物产量相对较高,可达10018~15091kg/hm~2,但是在当地未见利用,因此可适当考虑加工生物饲料、肥料,将会带来一定经济效益。4.对比研究了间作模式下3种作物的边行和中间行的生理及生育指标,提出边行效应与对应抗旱性的关系;分析研究了间作模式下同一水平剖面下不同作物和对应中间带的不同深度的土壤水分与土壤温度变化,对间作模式下2种作物的需水规律提出一定见解;间作小麦的油料向日葵在充分灌溉及轻度受旱条件下增大中间行的种植比例,若有阶段受旱的情况则需适当减少中间行的种植比例,可达到一定节水效果。5.根据表层地温随气温的变化规律,获得各决策系数基本都在0.95以上、以气温为因变量的各层地温的预测模型,可行性较强;对间作模式下3种作物关键生育阶段的不同深度的土壤温度的日变化规律进行研究,模拟得出各种作物对应的地温正弦曲线。研究结果得到河套灌区常见3种间作作物的各阶段综合作物系数与综合需水量,并初步揭示耗水规律与生理生态的效应关系,可指导灌区合理灌溉,并为灌区节水灌溉机理研究提供一定的理论科学依据。
