控制性交替灌溉技术是一种有效的节水方法,它以局部水分亏缺理论为基础,总是保证一部分根区湿润,一部分根区相对干燥,可以大量减少灌水量、降低蒸腾而不减少作物产量,又不需要像喷灌、滴灌、地下灌等那样的基础设施投资。然而,这种灌溉技术的应用研究在东北地区尚处于起步阶段,模拟研究处于空白。因此,本研究于2006年和2008年在沈阳农业大学水利综合试验场,进行了大豆、夏玉米控制性隔沟交替灌溉试验研究,并针对2008年资料进行了夏玉米控制性隔沟交替灌溉条件下SPAC系统水分传输模拟研究,为预测交替灌溉条件下的土壤水分运动,指导田间灌水预报提供理论基础,为该技术在沈阳乃至东北地区的推广和应用提供理论依据。本研究取得以下主要研究成果:(1)种植大豆的情况下,相对土壤蒸发强度Es/Eo(土壤蒸发/水面蒸发)与叶面积指数LAI和表层土壤含水率关系密切,本研究根据大豆全生育期叶面积指数的变化,划分四个阶段即LAI＜1、1＜LAI＜3、3＜LAI＜4、LAI＞4,对各阶段不同处理相对土壤蒸发Es/Eo和表层土壤含水率关系进行拟合,结果表明Es/Eo和表层土壤含水率呈线性关系,相关系数均大于0.705,且回归方程均显著,因此,在缺少大豆棵间土壤蒸发资料的情况下,可以通过Eo,θ及LAI来估算Es。(2)不同的控制性交替灌溉处理对大豆的生长发育过程、产量、用水效率及经济效益有着明显的影响。通过对交替隔沟灌溉条件下大豆的生长发育过程研究表明,交替灌区CAI2处理在大豆株高和叶面积生长受到抑制的同时,叶片衰老的速度没有加快且单株荚数没有受到影响,单株粒数最多;对常规灌溉和交替灌溉产量、用水效率及经济效益研究表明,交替灌区CAI2的产量最高,比常规灌区EFI增产1.5%,节水8.7%,总水分生产效率最高为1.14 kg/m~3,交替灌区CAI2的经济效益最高,比常规灌区EFI的经济效益提高了9.7%。交替灌区CAI1比常规灌区EFI节水30.7%,减产9.8%,水分生产率为1.13 kg/m~3,经济效益降低了16.7%,常规灌区EFI的水分生产效率最低为1.03kg/m~3,其产量和经济效益都低于交替灌区CAI2。所以,交替灌区CAI2为最优灌溉制度。(3)种植玉米的情况下,相对土壤蒸发强度Es/Eo与叶面积指数LAI和表层土壤含水率关系密切,本研究根据玉米全生育期叶面积指数的变化,划分四个阶段即LAI＜1、1＜LAI＜3、3＜LAI＜4、LAI＞4,对各阶段不同处理相对土壤蒸发Es/Eo和表层土壤含水率关系进行拟合,结果表明Es/Eo和表层土壤含水率呈线性关系,相关系数均大于0.695,且回归方程均显著,因此,为控制性隔沟交替灌溉条件下SPAC系统模拟确定上边界,同时在缺少玉米棵间土壤蒸发资料的情况下,可以通过Eo,θ及LAI来估算Es,易于应用。(4)不同的控制性交替灌溉处理对玉米的生长发育过程、产量构成因子、产量、用水效率及经济效益有着明显的影响。通过对交替隔沟灌溉条件下玉米的生长发育过程及产量构成因子研究表明,交替灌区CAI2处理在玉米株高和叶面积生长受到抑制的同时,叶片衰老的速度没有加快且穗最长,秃尖短,穗周长大,穗粒数等产量构成因子都是最好的。对常规灌和交替灌溉产量、用水效率及经济效益研究表明,交替灌区CAI2的产量最高,比常规灌区EFI增产5.2%,节水13.3%,总水分生产效率最高为3kg/m~3。交替灌区CAI2的经济效益最高,比EFI的经济效益提高了12.56%。交替灌区CAI1比常规灌区EFI节水33.1%,减产7.3%,水分生产率为2.97 kg/m~3,经济效益降低了6.6%。常规灌区EFI的水分生产效率最低为2.22 kg/m~3,其产量和经济效益都低于交替灌区CAI2。所以,交替灌区CAI2为最优灌溉制度。(5)在对玉米根系不同生育阶段水平和垂直空间分布分析的基础上,确定整个生育期玉米根系二维根系密度分布函数,该函数能够较好的反映玉米根系的动态二维空间分布,模拟值与实测值相关系数均大于0.692,显著相关,基本能反映玉米根系在整个生育期的动态变化。(6)通过控制性隔沟交替灌溉条件下SPAC系统水分传输模型模拟玉米各生育阶段土壤含水率动态变化的分析得出,模拟值和实测之间有显著的相关性,相关性方程的斜率均在1.0左右,且从误差结果看SPAC系统水分传输模型在抽雄期前有较高的精度,平均绝对误差在0.014～0.015 cm~3/cm~3之间,平均相对误差在5.26%～7.22%之间,均方差在0.029～0.032 cm~3/cm~3之间,进入抽雄期后平均绝对误差最大达到0.02cm~3/cm~3,平均相对误差最大达到9.49%,均方差最大达到0.039 cm~3/cm~3。误差均在可以接受的范围内,可见模型对各生育阶段的模拟都有较高的精度,可预测控制性隔沟交替灌溉条件下土壤水分,指导灌水。