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农田水分利用效率是农业可持续发展的一个重要指标,而麦棉两熟可以有效提高农田水分利用效率。因此,解析麦棉两熟棉田土壤水分时空变化特征,对棉田水资源高效利用和精准灌溉具有重要意义。本文基于麦棉套作(WIC)、麦后直播棉(WDC)和单作棉花(MC)三种种植模式的田间试验,利用空间网格法取样并量化土壤水分,采用地统计学进行时空异质性分析,探索棉花全生育期内土壤水分运动规律以及耗水特征,以期为合理利用水资源及智能化灌溉提供理论依据。主要试验结果如下:1.结果表明,土壤水分分布具有一定的空间异质性。根据半变异函数结果发现,偏基台值/基台值的比值在0.7以上时,土壤水分的空间分布具有较强的自相关性。根据对土壤水分进行拟合发现,决定系数均在0.94之上,且土壤水分空间变异模型最佳拟合为高斯模型。在棉花播种前和播种后,三种种植模式半方差函数变程均大于实际采样间距20 cm,这表明土壤水分空间具有变异特征。三种模式中,WDC变程最小,生物量积累较少,土壤水分消耗较少。因此,不同空间位置中土壤水分消耗量是决定空间差异性的重要因素之一。2.麦棉两熟对土壤含水量影响主要集中在0-50 cm土层以内。在花铃期时,WIC与WDC在棉行间0-50 cm土层内土壤水分高于MC,其平均值分别为0.265 m~3/m~3和0.26 m~3/m~3,MC仅为0.19 m~3/m~3。但在完全吐絮后,WIC与MC土壤水分变化较大,土壤含水量分别为0.24 m~3/m~3和0.22 m~3/m~3,WDC的土壤水分变化小,其值为0.25 m~3/m~3。其中,WDC与MC土壤水分变化集中在50 cm以上的土层内,WIC最深可达70 cm。3.不同种植模式下棉花水分消耗量显著差异。土壤水分累计消耗量依次为WIC>MC>WDC,WIC2017年和2018年水分消耗分别为254.13和278.65 mm,MC比WIC降低了46.01和17.3 mm,WDC比WIC降低了50.03和34.96 mm。从棉花整个生育期土壤水分消耗量来看,除麦棉共生期外,WIC与MC的整体水分消耗趋势趋于一致,土壤水分消耗的最高值均出现在7月和8月之间,两年间WIC两个月总耗水量分别为129.47和145.18 mm,单日最高可达12.08和12.28 mm,MC分别为113.80和143.43 mm,单日最高为10.8和10.39 mm。WDC在进入棉花生育期后的水分消耗要低于同生育期内的其他两种模式,7、8两月的总耗水量仅为89.97和111.70mm,单日最高仅为7.74和7.32 mm。4.MC的棉花产量和生物量最高,2017年和2018年的皮棉产量分别为1659.3和1258.8kg/hm~2;与MC相比,WIC两年的产量分别降低了462.9和112.7 kg/hm~2,WDC分别降低了986.8和592.7 kg/hm~2。2017年和2018年,WIC、WDC和MC的土壤水分利用效率分别为4.71、4.50、7.97 kg/(hm~2·mm)和4.11、3.21、4.82 kg/(hm~2·mm)。三种种植模式下,MC具有较高的产量和水分利用效率;但两熟模式下,WIC比WDC具有更高的产量和水分利用效率。