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冬小麦和棉花是黄河中下游地区一年两熟主要农作物。近年来,随着粮棉争地矛盾日趋突出和农业机械化水平不断提高,传统麦棉套种模式已越来越不适应现代化农业发展需求。发展麦后移栽棉已成为实现冬小麦生产全程机械化、解决麦后直播棉生育期不足、实现增粮稳棉的重要途径。然而,麦后移栽棉在生长发育和需水特性等方面与传统直播棉有很大区别,因此开展麦后移栽棉棉田水分运移数值模拟研究,对明确棉田水分输送与转换定量关系、揭示不同灌溉方式节水机理及水分传输特性、明确麦后移栽棉适宜灌溉方式并制订科学合理的灌溉制度等具有重要意义。本文通过开展2013~2016年大田试验,采用畦灌(BI)、地表滴灌(SDI)和微喷带灌溉(MHI)3种灌溉方式,分析了棉田水分传输动力学机制并模拟棉田水分运移过程,取得的主要结果和结论如下:(1)揭示了不同灌溉方式下麦后移栽棉蒸发蒸腾量变化规律及其主控影响因子,计算获得了麦后移栽棉不同生育阶段的作物系数(K_C)。SDI处理麦后移栽棉蒸发蒸腾量比BI和MHI处理分别降低19%和10%,这主要是由SDI显著降低棉田棵间土壤蒸发量(E)造成的。K_C方面,BI处理麦后移栽棉苗期、蕾期、花铃期、吐絮期和全生育期K_C分别为0.80、0.87、1.12、0.83和0.92,SDI处理分别为0.57、0.73、0.96、0.67和0.74,MHI处理分别为0.72、0.83、1.02、0.71和0.83。(2)通过对SIMDualKc模型和S-W模型进行调整,实现了对不同灌溉方式下麦后移栽棉棉田E和植株蒸腾量(T)较为准确模拟。通过率定SIMDualKc模型参数和改进S-W模型阻力计算方法,模拟不同灌溉方式下棉田E和T变化规律,发现不同灌溉方式下两种模型模拟的棉田E和T变化过程基本一致。其中S-W模型的模拟结果与实测值吻合度更高,模拟精度优于SIMDualKc模型。原因是SIMDualKc模型忽略了下层土壤水分向上运移对表层土壤蒸发水分损失的补给,导致该模型E的模拟值偏小。(3)探究了麦后移栽棉畸变根系与传统直播棉根系间的差异,确定了不同灌溉方式下麦后移栽棉根系生长模型参数。采用剖面取样法与微根管法相结合的方法分析了灌溉方式对麦后移栽棉畸变根系的影响,发现SDI处理较BI和MHI处理能显著增加0~30 cm土层内的根长密度(RLD)、根系表面积密度(RSAD)和根系生物量密度(RBD),SDI处理麦后移栽棉RLD、RSAD、根尖数密度(RTND)和根系直径(RD)平均值最大,MHI处理次之,BI处理最低。微根管法低估了土壤表层处根系密度,通过建立剖面取样法与微根管法测量数据间的回归方程,修正微根管法在测量时所造成的影响,进而确定了基于微根管法根系生长动态监测的不同灌溉方式下麦后移栽棉根系生长模型参数。(4)采用结合根系生长的HYDRUS-2D模型,实现了不同灌溉方式下麦后移栽棉棉田土壤水分变化的准确模拟。在系统分析麦后移栽棉田E、T和根系生长规律的基础上,确定了麦后移栽棉棉田二维土壤水分运动方程的有关参数,采用HYDRUS-2D模型模拟了不同灌溉方式下麦后移栽棉棉田土壤含水率(SWC)变化规律。BI处理SWC模拟值与实测值间MAE、RMSE和d_l分别为0.014、0.020和0.94,SDI处理分别为0.017、0.025和0.92,MHI处理分别为0.013、0.019和0.94,各模型评价指标均表明综合移栽棉根系生长的HYDRUS-2D模型能够较为精确的模拟不同灌溉方式下麦后移栽棉棉田土壤水分运移情况。