论文摘要
石羊河流域是我国西北内陆河流域灌溉农业发展最早、人口密度最大、水资源开发利用程度最高、水资源供需矛盾最突出、生态环境问题最严重、水资源对经济社会发展制约性最强的地区。水资源短缺是该区发展的重要瓶颈。在石羊河流域的用水结构中,农田灌溉用水量占总用水量的86%,而且该区主要以单一的麦-玉轮作为主,所以开展节水农业,是解决该区水资源供需矛盾的当务之急,而通过调整作物种植模式,挖掘节水潜力是研究重点。本文以石羊河流域中游的武威市凉州区为研究区,首先选用该区种植面积相对比较大的5种种植模式,通过田间灌溉试验对其进行了需水量和需水特征的研究,并初步制定出适宜该区的灌溉制度;然后对上述5种种植模式采用5种不同的轮作模式,每个轮作模式又设3个调亏灌溉量,以2008年03月至2009年10月为一个轮作周期进行了田间灌溉试验,重点对各轮作模式的产量、耗水量、水分利用率和经济效益等进行了对比分析,旨在初步筛选出适宜在该区发展的轮作模式,来探讨部分替代常规高耗水的麦-玉轮作模式的可行性;最后在总结以往工作经验的基础上探索性地选用了2种创新的轮作种植模式,和常规的单作小麦和单作玉米从产量、耗水量、水分利用率和经济效益等作了对比和分析,旨在为调整该区单一的种植模式提供实践和理论依据,从而实现石羊河流域农业的可持续性发展。研究的主要结果如下:（1）对5种种植模式的需水量和需水特征的研究结果表明:春小麦、制种玉米、制种油葵、小麦/玉米带田、小麦套种大豆五种种植模式全生育期的需水量分别为480.5 mm、569.0 mm、291.0 mm、636.4 mm、571.6 mm,其中小麦/玉米带田的需水量最大,制种油葵的需水量最小。5种种植模式的需水关键期分别出现在:春小麦的拔节期和抽穗开花期,制种玉米的拔节期和吐丝期,制种油葵的现蕾期和开花期,小麦/玉米带田的小麦拔节期即玉米壮苗期和玉米吐丝期,小麦套种大豆的小麦拔节期和大豆分枝期。5种种植模式适宜的灌水次数分别为:4次、5次、2次、6次和6次。（2）对5种种植模式采用的5种不同的轮作模式试验结果表明:5种轮作模式在3个调亏灌溉量下的平均总等价产量表现为(kg·hm-2):制种玉米-小麦间作玉米（18181）>制种油葵-小麦套种大豆（14988）>小麦套种大豆-小麦（14763）>小麦间作玉米-制种油葵（14652）>小麦-玉米（12554,对照）;周期平均耗水量表现为（mm）:制种玉米-小麦间作玉米（1091）>小麦间作玉米-制种油葵（938）>小麦-玉米（906,对照）>小麦套种大豆-小麦（852）>制种油葵-小麦套种大豆（842）;平均等价水分利用率表现为(kg·hm-2·mm-1):制种油葵-小麦套种大豆（17.9）>小麦套种大豆-小麦（17.2）>制种玉米-小麦间作玉米（16.5）>小麦间作玉米-制种油葵（15.3）>小麦-玉米（13.9,对照）;平均经济效益表现为(yuan·hm-2):制种油葵-小麦套种大豆（43290）>小麦间作玉米-制种油葵（29751）>制种玉米-小麦/玉米带田（21129）>小麦套种大豆-小麦（18815）>小麦-玉米（15790,对照）。从等价产量、耗水量、等价水分利用率和经济效益等综合比较认为,制种油葵-小麦/黄豆和小麦/黄豆-小麦两种轮作模式具有增产、节水、提高水分利用率和增加经济收入的潜力,能够成为麦-玉轮作模式的替代模式,实现该区农业可持续发展。（3）2种探索性地轮作种植模式的试验结果表明:制种油葵-复种冬油菜的灌溉量在和单作玉米一样的情况下(5250 m3·hm-2),与单作小麦和单作玉米相比较,耗水量虽然增加了170 mm和69 mm,但纯收入分别增加33750 yuan·hm-2和28035 yuan·hm-2,灌水效益分别提高340%和139%;制种西瓜-复种油葵的灌溉量在和单作小麦一样的情况下(4200 m3·hm-2),与单作小麦相比较,耗水量仅增加了6 mm,与单作玉米相比较,节水95 mm,纯收入分别增加27705 yuan·hm-2和21990 yuan·hm-2,灌水效益分别提高284%和109%;两种模式采用了经济效益较高、耗水较低的经济作物替代了传统的大田作物,将夏季过度集中灌溉分散到不同季节进行灌溉,从而优化了种植结构,缓解了灌水的需求矛盾,而且还起到节约资源和保护生态环境的效应,为实现石羊河流域农业的可持续性发展提供可靠的保障。