华北地区是我国冬小麦主产区,其高产稳产对于保障国家粮食安全至关重要。但近年来,由于农业灌溉大量抽取地下水,引起了严重的地下水超采问题,威胁华北地区农业可持续发展。喷灌作为一种节水和高效的现代灌溉技术,已经在华北地区得到快速推广和应用。研究喷灌均匀度对冬小麦生长过程、产量及水分利用效率的影响,可为提高华北地区冬小麦用水效率、促进粮食产量增加提供技术参考,对缓解华北地区水资源短缺现状及保障国家粮食安全具有一定的理论和现实意义。本论文以河北省宁晋县大曹庄管理区种子发展中心农作物品种试验站为试验基地,采用雨量筒法测定风速为0～3.5m/s时的单喷头径向水量,将其输入基于三次样条两次插值叠加法的组合喷灌水量分布模型,计算不同布置形式下（喷头间距×支管间距分别为:18m×18m、24m×18m、12m×18m）喷灌均匀度,分析喷头间距及风速对喷灌均匀度的影响;为探究冬小麦冠层下水量空间分布特征,测定三个不同处理小区茎流水量、截留水量、穿透水量和冠层上部水量,计算冠层上下水量均匀度,分析冬小麦冠层对喷灌均匀度的影响;开展两年大田试验,获取三个均匀度处理冬小麦生长和产量指标,计算冬小麦作物水分生产率和灌溉水分生产率,分析喷灌均匀度对冬小麦生长、产量及水分利用效率的影响;以上述成果为基础,最终确定喷头间距的合理布置范围。研究得出的主要结论如下:（1）在95%的置信度下,风速和喷头间距对喷灌均匀度的影响都呈显著水平,但风速对喷灌均匀度的影响更明显。无风条件下,PXS20-D喷头LP处理（0.76）喷灌均匀度显著低于另外两个处理,MP处理（0.87）和SP处理（0.85）的喷灌均匀度相差很小,MP处理小区喷灌均匀度比LP处理小区喷灌均匀度高15.3%;FPY-2型喷头SP处理（0.80）喷灌均匀度明显高于另外两个处理,MP处理（0.73）和LP处理（0.75）的喷灌均匀度相差很小,SP处理小区喷灌均匀度比MP处理小区喷灌均匀度高10.2%。（2）在试验相对误差为8.1%时,冬小麦截留水量平均为0.9mm,茎流水量占21.8%～41.8%,穿透水量占55.9～64.9%。冠层上部水量均匀度小于0.8时,冬小麦冠层对有效喷灌水量均匀度影响不显著;冠层上部水量均匀度高于0.8时,冬小麦冠层会显著降低有效喷灌水量均匀度,茎流水量均匀度的大幅度降低是造成有效喷灌水量均匀度的主要原因。叶面积指数与截留水量具有弱相关性（R~2为0.24）,穿透水量与冠层上部水量具有中等相关性（R~2为0.48、0.57）。（3）冬小麦的叶面积指数、群体密度和干生物量与喷灌均匀度没有相关性,但由于LP处理小区喷灌水量大量集中于小区中心区域,因此LP处理小区的这三个生长指标始终显著小于另外两个小区。冬小麦株高与喷灌均匀度呈弱负相关性,SP处理小区与MP处理小区喷灌均匀度相差10.2%,平均株高仅相差2.6%。（4）冬小麦产量与喷灌均匀度呈正相关性,冬小麦产量离差系数与喷灌均匀度呈负相关性,其中单位面积穗数是造成不同处理小区产量差异的关键因素。2020年冬小麦喷灌均匀度提高12.1%时,产量提高8.2%;2021冬小麦喷灌均匀度提高10.2%时,产量提高4.5%。2021年冬小麦产量相比2020年增加5.2%。产量三要素中,千粒重增加5.0%,穗粒数增加51.8%,单位面积穗数减少35.1%,穗粒数的增加是2021年产量增加的关键因素。2021年冬小麦越冬期的异常低温可能是造成单位面积穗数减少的主要因素,但冬小麦群体依靠强大的自我调节能力大幅度增加穗粒数,最终产量反而略微提高。（5）2020年整个生育期耗水量与喷灌均匀度没有相关性,2021年整个生育期耗水量与喷灌均匀度呈负相关性,2020年和2021年作物水分生产率和灌溉水分生产率与喷灌均匀度呈正相关性。2021年,在喷灌均匀度提高10.2%时,冬小麦整个生育期耗水量减少了9.0%;2020年,喷灌均匀度提高12.1%时,作物水分生产率和灌溉水分生产率分别提高2.5%和5.1%;2021年,在喷灌均匀度提高10.2%时,作物水分生产率和灌溉水分生产率分别提高了14.8%和4.5%。（6）考虑风速对喷灌均匀度的影响,FPY-2型喷头在布置喷灌系统时,喷头间距的合理布置范围为18～25m,此时可以保证冬小麦不会显著减产;优先考虑喷灌系统布置成本,确定最经济喷头间距为25m。优先考虑小麦产量,确定最高产喷头间距为22或23m。考虑到当地市场上喷灌管道的标准长度一般为6m,确定最合适的喷头间距为24m。