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水资源不足是制约我国西北荒漠绿洲区春小麦生产的关键因素，因此，实现水资源的可持续发展和建立高效节水型绿洲农业，就需要掌握春小麦的生长特性和需水规律，并寻找合理有效的节水措施，确定适宜该地区土壤、气候条件下的最佳灌溉制度和建立最优的种植模式。本论文在分析春小麦生长特征、需水规律与光合特征的基础上，对水分利用效率、耗水量和产量相关性以及水分利用效率的影响因素等方面进行了分析，进而阐明各种调控方式下水分消耗与生长特征相互作用。本研究设定春小麦全生育期六个灌水处理，分别为W1(240mm)、W2(300mm)、W3(360mm)、W4(420mm)、W5(480mm)、W0(0mm)；四个覆盖处理，地膜覆盖(B)、秸秆覆盖(M)、石子覆盖(S)、对照(CK)，灌溉量均为360mm。主要研究结论如下：(1)灌溉定额的高低直接影响到小麦的株高、叶面积指数和地上、地下生物量和籽粒产量。各灌水处理的籽粒产量由高到低依次为W4处理＞W5处理＞W3处理＞W2处理＞W1处理＞W0处理。各处理间水分利用效率(WUE)大小依次是W4处理＞W3处理＞W1处理＞W2处理＞W5处理＞W0处理。产量与整个生育期耗水量(ET)、水分利用效率(WUE)之间分别呈二次曲线方程，W4(420mm)处理的水分利用效率和籽粒产量最大，是适合该地区的最佳灌溉量。(2)覆盖处理下，籽粒产量和千粒重均是B处理＞S处理＞CK处理＞M处理。与对照处理(CK)相比，地膜覆盖(B)春小麦籽粒产量增加了2.2%～10.9%，石子覆盖处理(S)春小麦籽粒产量增加了0.86%～3.50%，秸秆覆盖处理(M)籽粒产量增加了-6.9%～9.4%。可见，地膜覆盖处理(B)较其它处理更有利于提高作物产量，在同等条件下达到高产的目的。(3)根据水量平衡法求得春小麦各处理的耗水量在490～650mm之间，且随着灌溉量的增加而增加。春小麦耗水的两个关键期分别为拔节后期～抽穗前期和抽穗后期～灌浆前期。春小麦整个生育期内各灌水处理下的总体蒸散量(ET)大小依次为W5处理＞W4处理＞W3处理＞W2处理＞W1处理＞W0处理。全生育期内作物的蒸腾耗水量(T小麦)分别为，W0处理占总蒸散量的66.16%；W1处理占总蒸散量的79.6%；W2处理占总蒸散量的80.5%；W3处理占总蒸散量的81.25%；W4处理占总蒸散量的80.6%；W5处理占总蒸散量的81.3%。覆盖处理下春小麦耗水量的大小依次为，CK处理＞S处理＞B处理＞M处理。(4)春小麦叶片光合速率日变化的大小依次为W4处理＞W5处理＞W3处理＞W2处理＞W1处理＞W0处理；W3、W4、W5灌水处理的光合速率日变化总体趋势呈单峰曲线变化，而W1、W2、W0处理的下光合速率呈双峰曲线，有“午休”现象。可见高灌水处理可以减少小麦“午休”现象。拔节期和灌浆期是春小麦光合速率的高峰期。覆盖处理下，春小麦光合速率(Pn)日变化的大小依次为B处理＞S处理＞CK处理＞M处理，且呈单峰曲线变化特征。过度干旱和过多的灌水均不利用小麦的光合作用。主成分分析结果显示，不同的灌溉定额下，光合速率、蒸腾速率、大气温度和土壤含水量是影响春小麦水分利用效率的主要因素。不同覆盖处理下，叶片温度、5cm土壤温度和土壤含水量是影响春小麦水分利用效率的重要因素。地膜覆盖(B)较其它覆盖处理有利于土壤保温，而秸秆覆盖处理(M)有利于保持土壤水分。(5)采用Farquhar模型来模拟不同灌水处理和覆盖条件下春小麦的净光合速率(Pn)，并计算出光补偿点和光饱和点以及其它光合特征参数。实验数据显示，W4处理最大光合速率值为39.8μmol CO2·m-2·s-1，成为最大值，且光补偿点值最小，为2.32μmol/(m-2·s-1)。地膜覆盖(B)和石子覆盖处理(S)比秸秆覆盖(M)处理更有利于提高春小麦的最大净光合速率，且有较低的光补偿点和较高的光饱和点。因此，W4(240mm)灌水处理和地膜覆盖(B)处理下的春小麦对光的生态适应能力强于其它覆盖处理和对照处理。(6)经分析春小麦株高、叶面积指数、地上生物量的生长特性，均符合经典Logistic曲线，因此以株高(H)为自变量，建立关于叶面积指数(L)和地上生物量(B)的Logistic曲线模型。并根据对照处理(CK)和覆盖处理下模型参数特点，提出覆盖系数k，并建立覆盖处理和无覆盖处理参数之间的函数关系。经误差检验和相关性分析，模拟值与实测值吻合度较高，以株高作为自变量的修正logistic模型可以很好的模拟作物叶面积指数和地上生物量的变化过程。(7)采用AquaCrop模型来模拟荒漠绿洲区不同灌水定额下的春小麦的土壤含水量、冠层覆盖度、地上生物量和籽粒产量。结果显示，模拟值与实测值之间吻合较好，且对高灌水处理(W3、W4、W5)的土壤含水量模拟精度要高于低灌水处理(W0、W1、W2)的土壤含水量。因此，AquaCrop模型可以用来很好的模拟该地区的作物生长过程和土壤含水量的变化过程。