摘要：氣候變化和人類活動的加劇使管理農(nóng)業(yè)水資源變得更為困難，特別是與作物類型和生長階段有關(guān)的水吸收模式的變化。因此，在華北平原，作者利用全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100）將植物木質(zhì)部和土壤樣品中的水分提取出來，利用LGR水同位素分析儀（WIA-35d-EP，912-0026）測量各水體中δ18O和δ2H以研究冬小麥和夏季玉米輪作田的水分吸收模式。根據(jù)土壤含水量，利用層次聚類分析將土壤層分為0-20 cm，20-40 cm，40-120 cm和120-200 cm。夏季玉米在三葉期（77.8%）和拔節(jié)期（48.6%）主要吸收0-20 cm土壤水，孕穗期（33.6%）和抽雄期（32.6%）主要吸收20-40 cm土壤水，吐絲期（32.0%）和乳熟期（36.7%）主要吸收40-120 cm土壤水，成熟（35.0%）和收獲期（52.4%）轉(zhuǎn)為吸收0-20 cm土壤水。冬小麥在越冬期（86.6%），幼苗期（83.7%），拔節(jié)期（45.2%），孕穗期（51.4%），抽穗期（28.8%）和成熟期（67.8%）主要吸收0-20 cm土壤水，在開花期（34.8%）和乳熟期（25.2%）主要吸收20-40 cm土壤水。冬小麥干根重密度與水分吸收的貢獻(xiàn)呈正相關(guān)。然而，夏季玉米中未發(fā)現(xiàn)類似相關(guān)性。回歸分析表明冬小麥（CWU=-2.03×SVWC+92.73）和夏季玉米（CWU=-0.91×SVWC+57.75）的土壤體積含水量（SVWC）和水分吸收的貢獻(xiàn)呈負(fù)相關(guān)。對水分吸收貢獻(xiàn)的不同響應(yīng)結(jié)果表明，對冬小麥灌溉時，應(yīng)從孕穗期推遲到開花期。該研究為作物水分吸收和農(nóng)業(yè)水管理提供了見解。
結(jié)論：穩(wěn)定同位素δ18O和δ2H用于定量分析夏季玉米和冬小麥在不同生長階段的水分吸收。基于土壤體積含水量的層次聚類分析將土壤層分為0-20 cm，20-40 cm，40-120 cm和120-200 cm。夏季玉米和冬小麥在其生長階段水分吸收層發(fā)生了變化，從淺層土壤到深層土壤，再到淺層土壤。然而，水分吸收層的變化發(fā)生在不同生長階段：夏季玉米孕穗期（20-40 cm），吐絲期（40-120 cm），成熟期（0-20 cm），冬小麥開花期（20-40 cm），成熟期（0-20 cm）。根系分布和土壤含水量對水分吸收的響應(yīng)不同。冬小麥干根重密度與水分吸收的貢獻(xiàn)呈正相關(guān)，但是夏季玉米并非如此。然而，冬小麥和夏季玉米的土壤體積含水量（SVWC）和水分吸收的貢獻(xiàn)均呈負(fù)相關(guān)。水分吸收模式和相應(yīng)機(jī)制的不同為農(nóng)業(yè)用水實踐提供了更精確且更適應(yīng)當(dāng)?shù)厍闆r的信息。此外，對冬小麥灌溉時，應(yīng)從孕穗期推遲到開花期。
Stable isotope evidences for identifying crop water uptake in a typical winter wheat–summer maize rotation fifield in the North China Plain.pdf