RZWQM2模型模擬地膜覆蓋時間對南疆棉田水分利用效率及產量的影響

夏 文，林 濤，褚曉升，丁奠元，顏 安，爾 晨，湯秋香,※

（1.新疆農業(yè)大學農學院/棉花教育部工程研究中心，烏魯木齊 830052；2.新疆農業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，烏魯木齊830091；3.西北農林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農業(yè)研究院，楊凌 712100；4.揚州大學水利科學與工程學院，揚州 225009；5.新疆草地修復與環(huán)境信息重點實驗室，烏魯木齊 830052）

0 引 言

地膜覆蓋具有良好的增溫保墑特性，在新疆棉田中廣泛應用，但生產中農戶為了節(jié)約成本會選擇厚度小于0.01 mm的地膜進行覆蓋[1]，增大了地膜回收的難度，回收率低[2]，難以降解的殘膜對土壤環(huán)境和作物產量[3]的影響日益凸顯。覆蓋降解地膜能夠減少殘膜污染，但其在使用中存在成本較高、降解時期與棉花生長規(guī)律不匹配[4]等問題，導致經(jīng)濟效益降低[5]。有研究表明[6-7]，全生育期覆蓋地膜會在一定程度上抑制棉花根系生長、導致吐絮期側根數(shù)下降、養(yǎng)分吸收率降低，且全生育期覆蓋下生育后期土壤溫度過高，會使根系呼吸受阻，加快棉花早衰。適時揭膜可抑制棉花早衰，增加根系透氣性與活性[8]，使作物產量與水分利用效率較全生育期覆膜分別提高13.4%和14.6%[9]。Zhao等[10]發(fā)現(xiàn)覆膜65 d對馬鈴薯產量、經(jīng)濟效益以及產投比有明顯的促進作用。但不合適的揭膜時間會產生負效應，棉花生育前期揭膜造成土壤水分蒸發(fā)量大，表現(xiàn)為棉株生長緩慢[11]，且導致雜草危害，脫水脫肥嚴重[12]，地膜覆蓋時間過短和過長都會抑制產量的增加[13]。王海新等[14]研究表明，長時間覆膜使土壤含水率超過花生所需水量的60%~70%，不利于花生結實導致產量降低。因此平衡地膜覆蓋時間與作物生長及生態(tài)環(huán)境的關系是新疆棉田殘膜污染治理關鍵所在。

利用根區(qū)水質模型（Root Zone Water Quality Model-version 2，RZWQM2）模擬探尋田間尺度上適宜的地膜覆蓋時間可彌補田間試驗耗費大量時間與成本的缺陷。RZWQM2模型已廣泛用于研究農田水分和作物生長發(fā)育等方面。Fang等[15-16]利用 RZWQM2模型研究作物產量和水分利用效率對不同灌溉量的響應情況，模擬結果為有限灌溉水的分配提供參考。Stulina等[17]運用RZWQM2模型模擬作物生長季土壤剖面含水率，結果顯示模擬值與測量值平均誤差小于3.6%，模擬結果較理想。丁晉利等[18]利用RZWQM2模型較好地探究了不同耕作措施下土壤水分運動情況，并表明免耕的耗水量和水分利用效率最高，具有較強的蓄水保墑效果。Ma等[19]對RZWQM2模型進行了參數(shù)調整，精確地模擬了2008年和2009年玉米產量和生物量對灌溉量的響應，并且預測了2010年的作物生長和產量。丁奠元等[20]利用RZWQM2模型充分模擬了預報式灌溉條件下綠洲棉田生物量與產量，發(fā)現(xiàn)模擬值與實測值之間均無顯著差異[21]。

綜上，近年來對RZWQM2模型的研究多側重于灌溉與施肥制度方面[22-23]?，F(xiàn)階段，RZWQM2中的覆膜模塊尚無法從機理上實現(xiàn)對不同地膜覆蓋時間下棉田水分變化特征和產量形成過程的模擬，限制了RZWQM2在地膜覆蓋上的應用。因此，本研究擬依據(jù)積溫學說，量化覆膜地溫對氣溫的補償效應，然后利用RZWQM2模型深入分析地膜覆蓋時間對棉田水分變化過程和作物生長發(fā)育的影響機制，以期為RZWQM2模型在模擬地膜覆蓋條件下土壤水分變化與預測作物產量提供思路。同時，本文利用 RZWQM2模型研究在覆膜棉花栽培過程中能夠減少地膜殘留污染而且不影響覆膜效果，確保棉花穩(wěn)產高產的地膜覆蓋時間，為南疆綠洲棉田降解地膜參數(shù)和適宜地膜覆蓋時間的確立提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間試驗

2016－2017 年在新疆阿瓦提棉花綜合試驗基地（40°06 N，80°44 E，海拔1 025 m）開展試驗。該地屬于溫帶大陸性干旱氣候，降水少（年均降水量46.4 mm）、蒸發(fā)強（蒸發(fā)量2 900 mm）、日照長（日照時數(shù)2 679 h），農業(yè)生產完全依賴于灌溉。此外，≥10 ℃年積溫3 987.7 ℃，無霜期 211 d。2016—2017年棉花生育期內氣溫及降水動態(tài)變化見圖1。

試驗設置6個地膜覆蓋時間，分別為40 d（D40）、55 d（D55）、70 d（D75）、85 d（D85）、100 d（D100）和常規(guī)全生育期覆蓋（CK），隨機區(qū)組設計，各處理設3個重復。鋪設無色普通聚乙烯（Poly Ethylen，PE）地膜（新疆獨山子天利高新技術股份有限公司生產），地膜寬2.05 m，采用1膜2管6行種植方式（圖2），株距11 cm，理論密度19.8 萬株/hm2。2016年，于4月8日播種，4月30日出苗，9月21日收獲，全生育期167 d；2017年，于4月15日播種，5月10日出苗，9月25日收獲，全生育期164 d。采用灌溉施肥，2016年和2017年分別在6月14日和6月17日開始灌溉，每7 d滴灌1次，全生育期共滴灌10次，灌溉量為4 352 m3/hm2。其他管理按照當?shù)貍鹘y(tǒng)方式進行。

1.2 測試項目及方法

1.2.1 氣象數(shù)據(jù)

RZWQM2模型所需的氣象數(shù)據(jù)借助高精度自動氣象站測定(Campbell Scientific Inc, USA)，該氣象站由CR3000數(shù)據(jù)采集器控制系統(tǒng)測量、運算及數(shù)據(jù)存儲，采用10 Hz頻率采集原始數(shù)據(jù)，并提供每30 min的均值。

1.2.2 土壤溫度

覆膜后將測量范圍?30～80 ℃，分辨率 0.1 ℃的 U盤式地溫計（Micro Lite 5032PU，Israel）埋入每個處理寬行中間膜下10 cm處；數(shù)據(jù)記錄時間從覆膜后開始至棉花收獲期結束，間隔時長為1 h。

1.2.3 有效積溫和補償系數(shù)計算

有效氣積溫是自棉花出苗后影響其生長發(fā)育的重要因素[24]。根據(jù)積溫學說，棉花完成一個生育期內的生長發(fā)育需要相同的有效積溫值[25-26]。有效積溫計算公式[27]如下：

式中Tcum為有效積溫，℃；T為日均氣溫（Ta）或地溫（Ts），℃；Tb為棉花生物學下限溫度（RZWQM2模型中棉花生物學下限溫度為12 ℃）。地膜覆蓋下地積溫可彌補同一時間內有效氣積溫的不足，使覆膜棉花生育期較裸地棉花生育期提前。將式（1）代入式（2）計算棉花增溫補償系數(shù)（Km）[28]：

將計算出的補償系數(shù)代入式（3）得棉田地膜覆蓋地積溫補償氣積溫的日變化量[29]；地膜覆蓋后地溫與氣溫的比值和土壤增溫值越高，其補償效應越明顯[30]，氣積溫補償效應變化量的計算公式如下

式中 ΔT為覆膜地積溫每增加 1 ℃對氣積溫的補償值。RZWQM2模型地膜覆蓋氣溫參數(shù)可以用當天裸地地溫加上ΔT來表示。因此，將ΔT代入式（4）可得到地膜覆蓋補償后的日均氣溫Ta-FM。

依據(jù)日均氣溫與最高、最低氣溫互算出覆膜后日最高與最低氣溫，生成與地膜覆蓋對應的最高與最低氣溫數(shù)據(jù)文件[27]：

式（1）～（5）中Tcum-LDA為棉花裸地氣積溫，℃；Tcum-FMA表示覆膜棉花氣積溫，℃；Tcum-FMG為覆膜棉花地積溫，℃；Tcum-LDG表示棉花裸地地積溫，℃；Tg-FM表示覆膜棉花10 cm土層日均地溫，℃；Tg-LD表示裸地10 cm土層日均地溫，℃；Ta-FM為棉花覆膜后的日均氣溫，℃；Tmax為覆膜后日最高氣溫，℃；Tmin為覆膜后日最低氣溫，℃。

1.2.4 棉花地上部生物量及產量

在吐絮期每小區(qū)選取具有代表性的 3株棉花，剪去棉花子葉結以下的部位[31]，105 ℃殺青60 min，85 ℃烘干至恒質量并記錄其地上部生物量的質量。每小區(qū)分上中下層3部分隨機取50朵棉花，曬至質量恒定后測其單鈴質量、籽棉產量。

1.2.5 土壤含水率及水分利用效率

采用烘干法測定土壤含水率。全生育期各處理每隔7 d采一次土樣，共13次，第3次取樣后1 d初次灌溉。取樣點位于各處理同一水平線上窄行、寬行和裸行的0～80 cm深度每20 cm一層，取平均值作為各處理的土壤含水率。水分利用效率（WUE，kg/(hm2·mm)）為籽棉產量與階段耗水量的比值[32]。階段耗水量 ETa（mm）為模型輸出結果。

1.3 RZWQM2模型應用

RZWQM2模型較為常見，其原理等詳見文獻[15-17]。本文RZWQM2模型運行需要將氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、作物相關參數(shù)及農藝措施等作為初始條件輸入。2016—2018年逐日氣象數(shù)據(jù)包括最低氣溫、最高氣溫、風速、相對濕度和降水量。利用2016—2017年CK處理土壤含水率、地上部生物量及產量實測數(shù)據(jù)進行率定，同時期其他處理相對應的實測數(shù)據(jù)進行驗證。將實測的土壤質地、田間持水量、萎蔫系數(shù)以及初始土壤含水率等數(shù)據(jù)輸入模型，采用試錯法調整土壤剖面水力參數(shù)的取值，分析各土層土壤含水率模擬結果，以期得到適用于南疆地區(qū)棉花地膜覆蓋栽培下的RZWQM2模型。

在土壤水分模塊參數(shù)率定驗證后達可信區(qū)間的基礎上用試錯法對作物進行遺傳特性參數(shù)的率定。RZWQM2模型中的作物參數(shù)選用與試驗區(qū)棉花最相近的作物品種。農藝措施包括播種收獲日期、密度、灌水施肥管理和耕作方式。

1.4 模型評價方法

本研究通過 3個統(tǒng)計檢驗標準評估模型模擬效果，分別是均方根誤差（Root Mean Square Error，RMSE）、平均相對誤差（Mean Relative Error，MRE）和一致性指數(shù)（d），反映模擬值與實測值的吻合度。RMSE和MRE的值越小，表明模擬值與實測值的差異越小，d值越接近1，模型的模擬結果越精準可靠。其計算公式見文獻[20,33]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS Version 7.05 軟件和Excel2016 軟件進行數(shù)據(jù)的整理與分析，采用最小顯著性差異（Least Square Difference，LSD）法進行顯著性檢驗。采用 Sigmaplot Version 12.5 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 RZWQM2模型率定和驗證

2.1.1 棉田土壤含水率的率定與驗證

基于CK處理2016－2017年全生育期內0～80 cm土層的土壤剖面實測水分數(shù)據(jù)進行模型率定（表1），模擬土壤含水率的MRE值為5.99%～14.39%，在合理范圍內；RMSE 值為0.02～0.03 cm3/cm3；d值為0.79～0.90，均大于 0.75?？傮w變化趨勢為隨土壤深度的增加含水率的模擬結果越好，各指標均表現(xiàn)出土壤含水率實測值與模擬值有較好的擬合性，表明RZWQM2模型可用于土壤含水率的模擬。率定后土壤參數(shù)如表2。

表1 率定和驗證過程中各層土壤含水率模擬精度Table 1 Accuracy of soil water content simulation at different soil depths during calibration and validation processes

表2 土壤基本理化性質Table 2 Basic physiochemical properties

利用率定后的土壤含水率參數(shù)，驗證D40、D55、D70、D85和D100處理2016年和2017年全生育期內0～80 cm土層的土壤剖面含水率，驗證結果如表1所示。其中不同深度土層的土壤含水率的MRE值2 a最小值均在60～80 cm土層，為5.90%～11.66%；對于RMSE，各驗證處理為 0.02～0.04 cm3/cm3；對于d值，D40 處理最低，0.66～0.81，D100處理最高，0.80～0.94。以D70和D100為例，比較0～80 cm各土層土壤含水率模擬值和實測值隨時間變化情況，如圖3所示。

圖3表明，2 a各處理土壤含水率在初次灌溉前（即出苗后45 d和38 d）模擬值和實測值擬合度顯著優(yōu)于灌溉后，且表層土壤的含水率實測值與模擬值差異最大，其原因可能是上層地表水分蒸散量與水分入滲相互作用的影響較大，受降雨或灌溉量影響明顯。綜上，RZWQM2模型能夠模擬不同地膜覆蓋時間下土壤含水率變化，為下一步的棉花地上部生物量的模擬提供可用土壤含水率數(shù)據(jù)。

2.1.2 棉花地上部生物量率定與驗證

在 RZWQM2模型驗證土壤含水率得到較精準的土壤參數(shù)的基礎上，調整棉花生長參數(shù)，對棉花地上部生物量進行率定和驗證。率定后的作物參數(shù)如表3所示。2016年和2017年棉花地上部生物量的模擬值與實測值的對比分析見表4，MRE為 13.06%～26.80%，RMSE為1 094.05～3 835.27 kg/hm2，d值為 0.70～0.93。2 a間均表現(xiàn)為D40處理各評價指標最好，隨著地膜覆蓋時間的增加，模擬值和實測值的擬合度下降，到D100處理達到最低值后，擬合程度逐漸提高。從年際間的變化程度上看，隨著地膜覆蓋時間的增加，各評價指標2 a間的變化幅度下降。綜上，棉花地上部生物量模擬結果表明，RZWQM2模型可以較好地模擬不同地膜覆蓋時間下棉花的生長規(guī)律。

表3 率定后作物參數(shù)Table 3 Crop parameters after calibration

表4 不同覆膜時間下棉花地上部生物量實測值與模擬值Table 4 Measured and simulated values of aboveground biomass of cotton under different mulching time

2.1.3 籽棉產量的率定與驗證

借助RZWQM2模型進行棉花產量的率定與驗證，通過相關性分析發(fā)現(xiàn)，各處理的模擬值與實測值具有線性關系。2016年和2017年二者回歸方程R2均為0.85（圖4），表明不同地膜覆蓋時間下產量模擬值和實測值呈極顯著正相關（P<0.01）。MRE為 5.79%～7.98%，RMSE為359.24～511.27 kg/hm2，d為0.80～0.94?？梢姡衙蕻a量的模擬值與實測值的誤差較穩(wěn)定。這表明RZWQM2模型能較好地模擬不同地膜覆蓋時間對棉花產量的影響。

綜上，通過對模型土壤水分模塊、作物生長模塊的率定與驗證證明 RZWQM2模型可以較精確地模擬不同地膜覆蓋時間下棉田土壤水分和棉花地上部生物量及產量的變化情況，可用于探索南疆地區(qū)適宜棉花生長的地膜覆蓋時間。

2.2 地膜覆蓋時間模擬結果

利用率定后的RZWQM2模型，模擬從地膜覆蓋55 d開始、每3 d為一間隔的地膜覆蓋時間下棉花地上部生物量、籽棉產量及水分利用效率，如圖5所示。2 a吐絮期地上部生物量隨地膜覆蓋時間的延長而增加，籽棉產量和WUE呈先上升后下降的趨勢。

吐絮期地上部生物量隨地膜覆蓋時間的變化符合“S”型增長，總體呈“慢-快-慢”的增長趨勢。在地膜覆蓋時間為55～75 d時，地上部生物量增長率為1.33%～13.89%；在地膜覆蓋時間為76～96 d時，地上部生物量增長率為15.20%～20.36%，最高；在地膜覆蓋時間為77～105 d時，地上部生物量增長率為0.29%～0.66%。籽棉產量隨地膜覆蓋時間的延長呈先快速上升后緩慢下降的趨勢，其峰值分別出現(xiàn)在91～93 d和97～99 d，其中76～81 d產量增長率達3.27%～6.33%，最高。WUE隨地膜覆蓋時間的延長也呈先上升后下降的趨勢，其峰值分別出現(xiàn)在91～93 d和97～99 d，其中73～81 d時WUE增長率最高，達8.05%～15.74%。綜上，在地膜覆蓋時間到達一定天數(shù)后，合理縮短覆膜天數(shù)可提高地上部生物量、產量及水分利用效率。

2.3 地膜覆蓋時間對籽棉產量和WUE影響模擬預測

利用率定后的 RZWQM2模型，以 2018年和 2019年氣象數(shù)據(jù)（圖6）為基礎值，對該條件下籽棉產量和WUE隨地膜覆蓋時間延長的變化情況進行預測（圖7）。籽棉產量和WUE預測值隨地膜覆蓋時間呈二次曲線關系，R2均高于0.85，籽棉產量及WUE隨地膜覆蓋時間的延長而增加，分別在90 d和85 d時到達峰值，隨后降低。在地膜覆蓋時間低于60 d時，2019年籽棉產量顯著低于2018年，而在地膜覆蓋時間大于60 d時，2 a籽棉產量無顯著差異。在地膜覆蓋時間對WUE的影響方面，2018年WUE均顯著高于2019年。由此看出，不同地膜覆蓋時間下籽棉產量及WUE對不同的氣候條件的響應程度存在差異，因此，可通過對多年不同氣象條件下地膜覆蓋時間的模擬，合理調節(jié)覆膜時間長短，穩(wěn)定籽棉產量并提高WUE。

3 討 論

3.1 地膜覆蓋下RZWQM2模型適用性分析

本文運用 RZWQM2模型分析不同地膜覆蓋時間下新疆棉田土壤水分運動狀況，進行了籽棉產量和水分利用效率模擬和預測。通過依次對水分模塊和作物模塊參數(shù)的率定和驗證結果表明模擬精度較高。本研究模擬驗證各層土壤含水率的RMSE、MRE和d值分別在0.02～0.04 cm3/cm3、5.90%～28.66%和0.66～0.94之間變化，其中下部土層模擬效果優(yōu)于上部土層，這與Wang等[34-35]在模擬不同土層水分變化時結果一致，可能是由于土壤表層有機質含量、大孔隙等性質的時空變化較深層土壤復雜。土壤含水率的模擬值大于實測值，主要因為模型輸入降雨數(shù)據(jù)與實際瞬時降雨不同，采用的是降雨時段的平均值[36]。2 a間棉花地上部生物量模擬值均在D100處理達到峰值且擬合度d值最低，分別為0.72和0.70，原因可能是本試驗通過溫度補償法利用溫度變量代替地膜覆蓋時間，模型只考慮到溫度單方面對棉花地上部生物量積累的影響，所以隨溫度變量的提高地上部生物量一直呈上升趨勢，而適當?shù)牡啬じ采w時間既能在生育前期保證生長所需溫度，又可在后期改善群體內部通風情況，較全生育期覆膜積累更高的地上部生物量，故模擬值和實測值的擬合度呈先下降后上升的趨勢，因此模型中棉花不同器官間生物量轉運對不同地膜覆蓋時間的響應還需進一步探究。籽棉產量2016年模擬值小于實測值而2017年呈相反趨勢。Saseendran等[37-38]在研究作物生長的模擬效果時發(fā)現(xiàn)其結果取決于蒸散量和葉面積指數(shù)的一致性，故在以后的研究中應關注蒸散量和葉面積指數(shù)的模擬結果，在作物生長方面取得更高的模擬水平。

本文首次采用 RZWQM2模型模擬地膜覆蓋時間對新疆棉田水分利用效率及產量的影響，在此之前在新疆棉田并未開展相似研究。本文研究是通過一個棉區(qū)多年的實測數(shù)據(jù)，進行RZWQM2模型的參數(shù)優(yōu)化，檢驗該方法的可靠性，對RZWQM2模型在該領域應用認知進行初步探索。該方法在新疆地區(qū)開展不同地膜覆蓋時間的模擬研究仍需隨著模擬位點的增加進行多方面驗證。

3.2 覆膜時間確定

借助作物模型可以較大程度削減田間試驗所需時間和成本的投入，實現(xiàn)多水平、多因素的試驗方案研究[33]。本試驗中田間觀測部分以15 d為一個階梯，利用驗證后的模型將處理梯度細化，以3 d為間隔模擬水分利用效率及棉株生長狀態(tài)，模擬結果表明，各指標隨著覆膜時間的延長呈“S”型增長趨勢，在出苗后73～96 d增長率達到峰值，超過105 d后緩步下降。

朱繼杰等[39]設6月上、中、下旬揭膜和不揭膜4個處理探討覆膜時間長短對棉花生長發(fā)育的影響，結果表明在河北地區(qū) 6月中旬揭膜可提高單株鈴數(shù)，促進后期產量的形成。本研究對南疆棉花現(xiàn)蕾后至吐絮前植株需水敏感期進行分組模擬后發(fā)現(xiàn)，在91～99 d即覆膜至8月中上旬揭膜，表現(xiàn)出較高的產量和水分利用效率。這可能是由于相較頭水前揭膜，此時棉花冠層已封閉，地表接受的太陽輻射較小，最大限度的抑制了土壤蒸發(fā)，因而，降低了非生產性耗水量，增加了生產性耗水比例。同時，揭膜后改善了土壤的通風透氣情況，提高土壤微生物活性。因此，該時期揭膜對棉花生長影響較小，且此時地膜拉伸強度仍較高，更利于機械回收[40]。前人在研究不同地膜覆蓋時間對棉花生長及土壤水分變化的影響效應時設置的處理較少，與本試驗結果存在差異主要受氣候條件、土壤質地、農田管理措施等因素的影響，還需在今后的研究中深入探究。當前新疆地區(qū)實際生產中以全生育期覆膜，收獲后揭膜為主，少量為播前或苗期揭膜。已有研究表明，播前揭膜，由于生育期及冬閑期，長期受到紫外線、風沙的影響，地膜風化嚴重，機械強度顯著降低，由于長期受灌溉以及機械碾壓等因素的影響，地膜與土壤粘連嚴重，難以分離，此外受秸稈等雜物影響回收難度增大，上述因素疊加顯著降低了地膜回收率[41]。研究也表明，苗期揭膜加劇了土壤蒸發(fā)，不僅增加了非生產性耗水占比，加劇土壤次生鹽堿化程度，而且不利于增加地溫和抑制雜草，因此，不利于作物生長[2]。收獲后地膜經(jīng)歷較長的耕作期力學性能降低[42]。本研究表明，利用驗證后的RZWQM2模型可根據(jù)當前氣候條件精準確定獲得較高產量和水分利用效率的地膜覆蓋時間。

3.3 RZWQM2模型對不同年份生態(tài)因子的響應分析

土壤水熱[43]、氣溫[44]和降水[45]情況是影響作物生長發(fā)育的重要生態(tài)環(huán)境因子。2016—2017年通過田間試驗對RZWQM2模型進行率定和驗證，確定模型可較好地模擬不同地膜覆蓋時間下田間作物的生長變化。以2018年和2019年的生態(tài)因子模擬預測棉花產量及水分利用效率對不同地膜覆蓋時間的響應。結果表明，2 a產量無顯著差異，但2018年各處理WUE均高于2019年，分析其原因可能為2019年氣溫高、降水少，棉田耗水量升高，導致WUE隨之降低，最終保證了產量在一個相對穩(wěn)定的水平。丁晉利[46]提出，在RZWQM2模型中，作物生長的限制主要基于氣溫，產量的差異性受限于不同氣候模式下的最高和最低氣溫，具有明顯的不確定性，而Voloudakis等[47]提出高溫對產量有一定負面的影響。筆者認為，要預測未來氣候變化對適宜地膜覆蓋時間的影響，首先應獲得長時間序列的氣象數(shù)據(jù)，了解氣候變化的趨勢，在此基礎上要加強耕作方式、品種類型、播期、密度、覆膜方式、灌溉管理等栽培措施對地膜覆蓋時間的響應研究。然而要獲得不同生態(tài)區(qū)多年多點實測數(shù)據(jù)，需要耗費巨大的時間、人力和經(jīng)濟成本，具有較大的難度，仍需要加強研究團隊之間的合作、交流與數(shù)據(jù)共享。

此外，覆膜周期的變化對棉田耗水結構轉化、鹽分分布、養(yǎng)分運移與吸收等重要生理生態(tài)過程的影響機理尚不清晰，仍需進一步深入研究，相關工作需要在以后的研究中有序開展，以達到提高認知水平和優(yōu)化相關配套措施的目的。

4 結 論

本文運用 RZWQM2模型模擬新疆棉區(qū)不同地膜覆蓋時間對棉田土壤水分動態(tài)變化和棉花生長的影響，結論如下：

1）RZWQM2模型驗證時0～80 cm各土層土壤含水率的均方根誤差、平均相對誤差和一致性指數(shù)值分別在0.02～0.04 cm3/cm3、5.90%～28.66%和0.66～0.94之間變化，模擬的地上部生物量和籽棉產量模擬值與實測值的一致性指數(shù)分別在0.70～0.93和0.80～0.94范圍內變化。因此，RZWQM2模型能夠較好地模擬不同地膜覆蓋時間下土壤水分動態(tài)變化和作物生長狀況，為新疆地區(qū)探索出適合當?shù)厣鷳B(tài)條件的最佳地膜覆蓋時間。

2）地膜覆蓋時間的長短對棉花產量、水分利用效率和棉田土壤水分分布影響較大。地膜覆蓋時間達73～81 d時水分利用效率增長率最高，在91～99 d時表現(xiàn)出最高的籽棉產量。綜合考慮在南疆地區(qū)覆膜時間達到91～99 d（8月中上旬）時能夠在不減弱覆膜效果的前提下保持較高的籽棉產量和水分利用效率。