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 CO 2 ·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。
关键词 : 春小麦；水分利用效率(WUE)；光合特征；Logistic 模型；AquaCrop 模型