基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

周立峰 吴淑芳 齐智娟 张体彬

(1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院， 陕西杨凌712100； 2.西北农林科技大学水土保持研究所， 陕西杨凌 712100)

基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

周立峰1吴淑芳1齐智娟2张体彬2

(1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院， 陕西杨凌712100； 2.西北农林科技大学水土保持研究所， 陕西杨凌 712100)

在2个灌水水平下(I1：高水，I2：低水)以不同滴灌带间距(A1：1 m，A2：0.5 m)与覆膜方式(M1：全膜覆盖，M2：半膜覆盖)进行2 a田间试验，结合作物产量、作物水分利用效率(WUE)以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式，并利用产量水分敏感系数(ky)确定最优的膜下滴灌模式。结果表明：在低频灌溉模式下，部分覆膜处理的蒸腾(ET)高于全覆膜处理，而产量和WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显，然而在高水处理下，“一管单行”作物的产量与WUE高于“一管双行”。高频灌溉模式下，作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。低频灌溉条件下，ky对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著，而部分覆盖处理WUE低，ky高，对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下，覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky产生影响。高频灌溉条件下，ky能对经WUE筛选出的膜下滴灌处理进行进一步的优选。基于ky的结果，结合产量、水分利用效率与产投比，建议在高频灌溉条件下采取“全膜低水+一管双行”模式或“半膜高水+一管单行”模式，在低频灌溉条件下采取全膜高水模式。

耗水； 灌溉频率； 滴灌带间距； 水分利用效率； 作物水分生产函数； 膜下滴灌

引言

膜下滴灌研究目前大多围绕滴灌带间距、滴头流量以及灌水频率[1-3]对土壤湿润体及作物根系水分的供给而展开[4-5]。然而，作物生长前期土壤水分的充分供给可能会造成作物冠根比过高，导致根冠水分供需矛盾[6]。因此，膜下滴灌方式下的作物耗水研究也应当引起关注。

作物水分利用效率(WUE)是评价作物耗水与产量关系常用的指标[7]。然而，大量试验表明WUE 高值一般不是在供水充足、产量(Y)最高时获得，蒸散量(ET)与产量乃至WUE的关系并非总是呈线性关系[2,8-9]。作物水分生产函数(CWPF)可以较充分揭示WUE-Y-ET间的内在联系并对WUE-ET间的边际效应关系进行描述[10]。CWPF有多种表达形式：作物产量可表示为经济产量或干物质量，水量可以用作物蒸发蒸腾量、作物蒸腾量、灌溉水量及可利用水量等表达，目前研究多以Y-ET曲线为主[11]。Y-ET型CWPF可以分为2类: 一类是产量与全生育期腾发量的关系，如Steward函数[12]；一类是产量与全生育期各阶段腾发量之间的关系，如Jensen函数[13]、Bras and Corodova 函数[14]。第一类函数主要描述农田供水状况与作物产量的经验关系，称为最终产量型CWPF，适用于灌溉规划优选；第二类函数着重分析作物生长与水分供应的关系，具有机理性及连续动态特征，称为动态产量型CWPF，在农业用水管理过程中被广泛运用[15]。

当前的CWPF研究多见于动态产量型CWPF，用于在非充分灌溉控制试验中确定高效的农业水管理方案[16-17]，并且联合各生育期水分亏缺敏感指数实现对作物产量的预测[18]。近年来，EL-HENDAWY等[2]使用最终产量型CWPF确定了砂地滴灌玉米最佳滴灌频率与灌水量的组合，在一定程度上拓展了最终产量型CWPF的使用。本文在内蒙古河套地区设置了2种覆膜方式下的膜下滴灌模式(不同滴灌带间距及灌水量)，研究不同膜下滴灌模式下的WUE以及CWPF的产量反应系数(ky，又称产量水分敏感系数)，旨在通过比较不同膜下滴灌模式下产量对灌水量的响应敏感度，并结合产投比最终选择出适合当地的膜下滴灌模式。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2014—2015年在内蒙古河套灌区曙光试验站进行(107°13′E、40°43′N, 海拔高度1 042 m)。该地区属中温带干旱气候，多年平均降水量135 mm，蒸发量超过2 306.5 mm，年均气温9.1℃。该地区降水集中在6—9月份，无霜期135～150 d，年日照时数3 100～3 300 h。2 a试验期间春玉米全生育期平均温度分别为19.91℃和20.22℃；总降水量分别为84 mm和14.62 mm。试验地土壤基本理化性质见表1。

表1 试验地土壤(0～120 cm)基本理化性质Tab.1 Physical and chemical properties of soil (0～120 cm) in experimental site

1.2 试验设计及方法

试验设置全膜(M1)与半膜(M2)2种覆膜方式。每种覆膜方式下设2个灌水水平(I1、I2)与2个滴灌带间距(A1、A2)，共计8个处理，每个处理设3个重复。小区尺寸4 m×8 m，各小区随机排列。I2的灌水量为I1的60%。A1 处理滴灌带间距为1 m, A2 处理滴灌带间距为0.5 m。A1处理采取宽窄行种植, 宽行70 cm，窄行30 cm，滴灌带位于2行玉米中间，为“一管双行”控制；A2处理采取等行距种植，行距0.5 m，为“一管单行”控制。“一管双行”与“一管单行”的半膜处理覆盖度(地膜覆盖面积与试验区之比)均为0.6，地膜宽度分别为60 cm与30 cm。各小区装有水表、压力计以控制灌水量及滴头流量，试验所用贴片式滴灌带(φ=16 mm)滴头间距为30 cm，设计滴头流量1.4 L/h。

2014年采取低频灌溉模式[19]，作物发生较严重的水分胁迫。基于此，本研究在2015年采取了高频灌溉模式。播后灌水及施肥措施见表2。2014年为低频节水灌溉模式：I1的灌水量为180 mm(当地畦灌灌水量的60%)，灌溉时间与当地畦灌灌溉时间保持一致；2015年为高频充分灌溉：自拔节期开始依据20 cm 直径蒸发皿(E20)日蒸发数据确定单次灌水量[20]，每3 d灌水一次，整个生育期灌水量为346.1 mm。2年的施肥水平均为N 300 kg/hm2和P2O5420 kg/hm2。P2O5(磷酸氢二铵)以底肥的形式全部施入土壤。N(尿素与磷酸氢二铵)按照N 150 kg/hm2的水平于播种前施入，其余N(150 kg/hm2)以尿素的形式于玉米6叶期后以滴灌施肥的形式多次施入。

表2 膜下滴灌各处理灌水量和施肥量Tab.2 Application amount of water and nitrogen of mulched drip irrigation

小区分别于2014年4月22日、2015年4月26日覆膜，覆膜2 d后播种。供试春玉米品种为“西蒙6号”。播种方式为人工点播，播种深度为5 cm，播种密度为66 600 株/hm2。作物生长期采取除草、喷药等其他常规管理措施。

1.3 取样及测定方法

1.3.1土壤含水率

采用烘干法测量土壤质量含水率。水平方向上，取样点分别设置在滴头处，相邻滴头间 1/4 处及1/2处；垂直取样深度为 10、30、50 cm处。此外，为了判断是否在灌水或降水后发生土壤水分的深层渗漏，在高水处理(I1)采用 ECH2O-5TE型(Decagon Devices, Inc., USA)土壤水热监测系统进行土壤水分的实时监测，使用烘干法的土壤含水率数据对探头进行校准。土壤含水率的监测贯穿春玉米整个生育期，数据采集时间步长为1 h。

1.3.2产量

蜡熟期后选取各小区中间2行玉米进行测产。玉米脱粒后数取粒数，放置室外晒4～5 d，称取质量并换算成每公顷产量，产量依照称取质量的15%扣除水分。

1.3.3玉米耗水量

采用水量平衡法计算玉米耗水量ET(mm)

ET=ΔW+P+I+G+R+D

(1)

式中 ΔW——播种期与收获期根区土壤储水量变化量，mm

P——生育期有效降水量，mm

I——玉米生育期灌水量，mm

R——生育期地表径流量，mm

D——生育期根区深层渗漏量，mm

G——生育期地下水对作物根系补给量，mm

本研究砂层出现在60 cm 处，故根区土壤选取土表至 60 cm 深度处，运移至 60 cm 以下的水分视为深层渗漏。本试验各处理均为膜下滴灌且试验区地势平坦，故无地表径流产生。根据 FAO 56分册中提供的方法计算，假定降水或灌溉补给根层土壤水分至田间持水量，多余的水分即为深层渗漏损失量[21]。当细沙的层位(砂层下表面高于地下水位的距离)大于 35 cm 后，毛管水会停留在砂层中无法上升从而阻断沙层上下土层的水力联系，本研究砂层的层位为 1 m,故忽略地下水补给。

1.3.4作物水分利用效率及水分生产函数

春玉米水分利用效率(Water use efficiency，WUE，kg/(hm2·mm))计算公式为

(2)

式中Y——单位面积玉米产量，kg/hm2

作物水分生产函数[2]表达式为

(3)

式中ETa——作物实际蒸发蒸腾量ETm——作物最大蒸发蒸腾量Ya——作物实际产量Ym——作物最高产量ky——作物产量反应系数

1.3.5经济效益

本研究以产投比作为经济效益评价指标。膜下滴灌春玉米的生产投入主要包括：贴片式滴灌带、地膜、种子、化肥、农药等农业生产资料费用以及水、电费和人工费等。农资及水电成本根据单价与使用量计算，人工成本主要包括播前整地、布置滴灌设备、覆膜、播种、喷施农药、收获及移除滴灌设备等。收入主要来源于玉米籽粒收入。单位面积籽粒销售收入与生产投入之比即为产投比。

利用LSD法进行处理间多重比较，P<0.05 则视为存在明显差异。分析工具采用 SPSS 15.0。

2 结果与分析

2.1 不同膜下滴灌方式对春玉米蒸腾量的影响

根据EM50连续监测的土壤含水率数据可知，砂层上的含水率未出现整体超过田间持水量的情况，可以认为2 a试验过程中均未发生土壤水分向沙层下渗漏。各处理的ET见表3。2014年采用低频灌溉模式，滴灌带间距对ET影响不显著，而灌溉量与覆膜方式是影响该年ET的主要因素。这主要是因为灌溉频率低削弱了滴灌带间距对土壤水分的影响。高水处理下，覆膜方式对ET无明显影响。全膜覆盖处理虽然减少了土面蒸发，然而其作物生长相比较半膜更加旺盛，造成其作物蒸腾强度更高[22]。此外，全膜覆盖阻断了降水对土壤水分的补给，而2014年玉米生育期降水量为84 mm，降水因素不可忽略。上述三者共同作用致使高水处理下覆膜方式对ET无明显的影响。而在低水处理下，半膜覆盖处理的ET高于全覆膜处理。本试验中，半膜覆盖土壤表层湿润体半径小于25 cm，无法到达膜外，土面蒸发占ET的比例不大。相反，全膜覆盖春玉米叶面积在生殖生长期下降较快，从而使得作物蒸腾在该时期较弱[6]，最终导致ET低于半膜覆盖处理。由表3还可看出在低频灌溉条件下，全膜覆盖下各处理玉米生育期土壤水分消耗差异不大，而半膜覆盖低灌溉处理的土壤水分消耗显著增大，这也佐证了上述分析。2015年采取了高频灌溉模式，灌水量与滴灌带间距对ET影响显著，而覆膜方式对ET的影响不大。灌溉模式的改变增强了与其直接相关的灌水量与滴灌带间距对ET的影响，而削弱了覆膜方式对ET的影响。灌溉量的减小与滴灌带间距的缩小均会降低ET。缩小滴灌带间距会使根区土壤横向分布均匀[4]，从而更好地满足作物耗水需求，最终导致ET较高。值得注意的是，滴灌带间距小的处理土壤含水率变化量小，这表明较小的滴灌带间距可以提高根层土壤水分用于蒸腾的利用效率。

表3 不同膜下滴灌方式下春玉米蒸腾量(ET)Tab.3 Maize evapotranspiration of various treatments in 2014 and 2015 mm

注：同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05),下同。

2.2不同膜下滴灌方式对春玉米产量、水分利用效率及产投比的影响

各处理的产量、水分利用效率(WUE)及产投比见表4。在低频灌溉模式下，高水处理能显著提高作物产量与WUE，而全膜处理则能明显提高WUE。全膜处理一方面增加了产量，另一方面减少了ET, 因此提高了WUE。滴灌带间距在高水处理下显著影响作物产量与WUE：“一管单行”作物的产量与WUE较高。值得注意的是，在高频灌溉模式下，作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性：M1I1A1处理产量最高，然而WUE较低；M1I2A2、M2I2A1处理产量最低，然而WUE较高。在所有的处理中，M1I2A1、M1I1A2、M2I1A2处理能同时获得较高的作物产量与WUE。

由产投比可看出，2014年滴灌带布置距离与覆膜方式对产投比影响不显著，而低水处理产投比(1.3～1.9)明显低于高水处理(2.1～2.7)(表 4)。这说明低频灌溉模式下过低的灌溉量会明显降低覆膜及滴灌设备的效益[23]。这主要因为与灌溉相关的水、电费在2014年占比较低(5%～12%，表5)，但其对产量的提高作用显著。2015年，灌溉量与覆膜方式对产投比的影响不大，而较小的滴灌带间距降低了产投比(表 4)。这主要是因为2015年各处理产量差异不大，但减小滴灌带间距则加大了滴灌设备的投入(表5)。

表4 不同膜下滴灌方式下春玉米产量、水分利用效率及产投比Tab.4 Grain yield, water use efficiency and ratio of output to input under various mulched drip irrigation treatments

表5 不同处理下的成本支出(2014—2015)Tab.5 Cost of all treatments during 2014—2015 元/hm2

2.3 不同膜下滴灌方式下春玉米作物水分生产函数

作物产量、WUE以及产投比可以实现膜下滴灌模式初步筛选。然而，对筛选结果的分析以及最终的确定还需从作物需水的角度去阐述。作物需水的情况可以用作物水分生产函数的ky值进行描述(图1)。

图1 2014年和2015年春玉米产量对ET的反应系数Fig.1 Yield response factor (ky) of spring maize in 2014 and 2015 growing seasons

作物在关键需水期遭受水分胁迫会造成ky值变高[24]。由表6可知，低频灌溉模式下(2014年)，ky值降低与WUE升高反映出一致的结果：半膜覆盖处理的ky值(2.92～8.13)高于全膜覆盖处理(1.62～2.38)，而WUE低于全膜覆盖处理(表4)。这表明低频灌溉条件下，半膜覆盖的ky值对滴灌带间距的响应不显著，而全膜覆盖的ky值对灌水量及滴灌带间距的响应均不显著。这表明相比半膜覆盖，全膜覆盖可以降低灌溉不足对玉米的水分胁迫。该年度灌水量的增加主要是通过提高单次灌水量实现，而过高的单次灌水量会造成在水沙界面(60 cm处)形成水分阻滞，造成该层土壤含水率高[25]，这对减少作物生育期的水分胁迫作用不大。滴灌带间距对ky影响不显著主要是因为灌溉频率低造成滴灌带间距对ET的影响较小(表3)。在2015年，与低频灌溉条件下不同的是，本研究涉及到的3个因素均对ky值产生了影响。M2I1A1与M2I2A2处理ky值较高，分别为1.01与0.99，其他处理的ky值均较低。这说明在高频灌溉条件下，半膜覆盖处理要注意灌水量与滴灌带间距的组合，不宜采用“高灌水量+一管双行”或“低灌水量+一管单行”的模式。

表6 不同膜下滴灌方式下的ky值Tab.6 Yield response factor (ky) for various mulched irrigation methods

注：“/”表示最高ET及产量出现在该处理。

3 讨论

国内外研究表明，减小滴灌带间距能提高根区土壤的湿润比，从而提高作物生育期的耗水量[1, 26]。本研究表明滴灌带间距对作物耗水的提高作用受灌溉频率和灌溉量组合的影响。过低的灌溉频率和灌溉量会削弱滴灌带间距对土壤水分的影响，从而弱化滴灌带间距对作物ET的影响。在高频灌溉模式下，滴灌带间距对ET的影响显著，而覆膜方式对ET的影响不大。之前的研究表明减小滴灌带间距会使根区土壤水分横向分布均匀[4]，从而更好地满足作物耗水需求，最终导致ET较高。然而，本研究表明在高频充分灌溉条件下，滴灌带间距的减小反而会降低ET，这与之前的研究结果[1,25]不同。这主要是因为“一管单行”处理的根区土壤水分分布均匀度更高[26]，作物根系可以更高效地利用根区土壤水分，从而导致收获前后土壤含水率变化量小，最终造成ET值较低。膜下滴灌条件下，覆膜对ET的影响是通过减少土面蒸发、改变降水入渗与影响作物蒸腾三者共同决定的。低频灌溉模式下，高水处理半膜覆盖与全膜覆盖的ET虽然无显著差异，这是土面蒸发抑制、降水截留与作物蒸腾加剧共同作用的结果。全膜覆盖处理虽然减少了土面蒸发，然而其作物生长相比较半膜覆盖更加旺盛，造成其作物蒸腾强度更高。此外，全膜覆盖阻断了降水对土壤水分的补给，而2014年玉米生育期降水量为84 mm，降水因素不可忽略。上述三者共同作用致使高水处理下覆膜方式对ET无明显的影响。而在低水处理下，半膜覆盖处理的ET高于全膜覆盖处理。本试验中，半膜覆盖土壤表层湿润体半径小于25 cm，无法到达膜外，土面蒸发占ET的比例不大。相反，全膜覆盖处理春玉米叶面积在生殖生长期下降较快，从而使得作物蒸腾在该时期较弱[6]，最终导致ET低于半膜覆盖处理。同理，在高频灌溉模式下，与灌溉量的差异相比，覆膜方式对土面蒸发、降雨截留与作物蒸腾的改变对ET的影响不大。

前期研究表明优化灌水量与灌水频率的组合可以提高作物产量[2]。与作物生育期耗水结果类似，适宜的灌水量与灌水频率组合能突出滴灌带间距对作物产量的影响。这主要是因为灌水量、灌溉频率以及滴灌带间距对土壤湿润比以及湿润体内部的水氮分布具有耦合作用，而湿润体内的水氮分布会进一步影响作物根冠生长及干物质转移，最终影响作物产量[18]。

低频灌溉模式下，全膜覆盖ET低于半膜覆盖，然而较高的产量导致了全膜覆盖具有较高的WUE，这与前人[27]的结果相似。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显，然而在高水处理下，“一管单行”作物的WUE高于“一管双行”。低水处理虽然水分亏缺明显(通过土壤含水率判断)，但“一管双行”处理灌水相对集中于滴灌带两侧，从而能使更多水分分布于作物种植窄行，进而在作物根区形成“干湿区”，使作物根系产生大量的根毛来尽量满足作物蒸腾需要[28]。相反，“一管单行”处理水平方向灌水均匀，在单次灌水量高时能较好地满足作物根区土壤水分需求，体现出相对于“一管双行”的优势。然而在低水处理情况下“一管单行”湿润深度过浅(小于30 cm)，反而不利于作物对土壤水分的吸收。

高频灌溉模式下，作物产量及WUE对灌水量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性：M1I1A1处理产量最高，然而WUE较低；M1I2A2、M2I2A1处理产量最低，然而WUE较高。充足的水分供给带来较高的产量，但是WUE却不是最高的，这与之前的试验结果类似[10]。在所有的处理中，M1I2A1、M1I1A2、M2I1A2处理能同时获得较高的作物产量与WUE。虽然各因素设置的水平只有2个，但是因素相互间对产量及WUE的耦合效应还是明显的。各处理的产投比主要受与灌溉相关的水、电费以及与滴灌带间距相关的滴灌设备投入影响，高水处理与“一管单行”处理投入较高。综合产量、WUE以及产投比，低频灌溉条件下M1I1A2或M1I1A1处理较为合理；高频灌溉下M1I2A1、M2I2A1与M2I1A2处理较为合理。

国内外研究表明ky值在不同地区、不同气候以及不同水分管理方式下变幅很大(0.5～1.6)[24,29-31]，本研究2015年由于根据潜在蒸发量采取了充分灌溉，故ky值(0.14～1.01)明显低于2014年(1.62～8.13)。这表明CWPF可以准确地反映各处理作物对ET及水分胁迫的响应并可用于膜下滴灌的优选。尽管提高单次灌水量可以降低ky值，然而，2014年高水处理的单次灌水量已经超过30 mm，再增加单次灌水量可能在夹砂地引起明显的水分渗漏，因此在夹砂地应优先采用高频灌溉的方式。此外，虽然从作物产量、WUE以及产投比的角度看，高频灌溉下M1I2A1、M2I2A1与M2I1A2处理均较为合理，然而M1I2A1与M2I1A2 的ky值很低，分别为0.19和0.14，表明这2个处理具有较大的节水潜力, 可以进一步减少灌水量，提高灌水效率[24]。基于以上ky结果，结合产量、水分利用效率与产投比，建议在低频灌溉条件下采取M1I1A1或M1I1A2模式，在高频灌溉条件下采取M1I2A1或 M2I1A2模式。

低频灌溉条件下，ky与WUE对作物耗水特性反应一致：ky值对灌水量及滴灌带间距的响应均不显著，而半膜覆盖处理WUE低，ky值高，对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下，ky值与WUE对作物耗水特性的反应不尽一致：覆膜方式、灌水量以及滴灌带间距均对ky值产生影响。由于高频灌溉各处理产量与水分利用效率差异不大，故ky值能发挥其优化的功能。基于ky的结果，结合产量、水分利用效率与产投比，建议在高频灌溉条件下采取M1I2A1或 M2I1A2模式，当高频灌溉条件不具备时，可在低频灌溉条件下采取M1I1A1或M1I1A2模式。

4 结论

(1)灌溉量对ET的影响明显，高灌溉量处理的ET高于低灌溉量处理。在低频灌溉模式下，半膜覆盖处理的ET高于全覆膜处理，而产量与WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显，然而在高水处理下，“一管单行”作物的产量与WUE高于“一管双行”。高频灌溉模式下，作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。

(2)低频灌溉条件下，ky值对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著，而部分覆盖处理WUE低，ky值高，对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下，覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky值产生影响。基于ky的结果，结合产量、水分利用效率与滴灌设备成本，建议在高频灌溉条件下采取M1I2A1或 M2I1A2模式，当高频灌溉条件不具备时，可在低频灌溉条件下采取M1I1A1或M1I1A2模式。

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OptimalModeSelectionofMulchedDripIrrigationinSandLayeredFieldBasedonWaterConsumptionCharacteristics

ZHOU Lifeng1WU Shufang1QI Zhijuan2ZHANG Tibin2

(1.CollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China2.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Judgement of crop water requirement just by soil water content is not competent, which is closely related with crop yields and water use efficiency. Corn water consumption and yield in response to mulching method (M1: fully mulched and M2: partially mulched), and irrigation amounts (I1 and I2) under variable drip irrigation lateral spacings (A1: 1 m and A2: 0.5 m) were investigated over two growing seasons in the Hetao Irrigation District under arid growing conditions. Results showed that evapotranspiration (ET) in partially mulched treatments were higher than that in treatments with full mulch cover under low irrigation frequency. However, the yields and water use efficiency (WUE) were lower under partial mulched treatments compared with full mulch. Closer lateral spacing had no effect onETunder low irrigation frequency, but yield was increased with high irrigation amount under low irrigation frequency. The yield response factor (ky) of the crop water production function(CWPF) was sensitive to mulching method and it was lower in partially mulched treatments than in fully mulched treatments under low irrigation frequency. Under high irrigation frequency,kywas sensitive to irrigation amounts, mulching methods and lateral spacing. The CWPF along with WUE and crop yield can aid in the selection of optimal irrigation and mulching management. Consideringky, yield, WUE and costs, partial mulch with 1 m lateral spacing under high irrigation amount and full mulch with 0.5 m lateral spacing with low irrigation amount was optimal under high irrigation frequency while either 1 m or 0.5 m lateral spacing under partial mulch with low irrigation amount was optimal under low irrigation frequency, respectively. This study can guide irrigation application for maize in the Hetao Irrigation District.

water consumption; irrigation frequency; lateral spacing; water use efficiency; crop water production function; mulched drip irrigation

S275.6

A

1000-1298(2017)09-0183-08

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.09.023

2017-01-13

2017-02-07

国家高技术研究发展计划(863 计划)项目(2013AA102904)、中国科学院重点部署项目(KFZD-SW-306-1)和高等学校学科创新引智计划(111 计划)项目(B12007)

周立峰(1986—)，男，博士生，主要从事水土资源高效利用研究，E-mail: lee86208@126.com

吴淑芳(1977—)，女，副研究员，博士生导师，主要从事水土资源高效利用研究，E-mail: wsfjs@163.com