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小麦是中国仅次于稻谷的第三大粮食作物，常年播种面积和产量分别占全国粮食的1/4和1/5以上。小麦的分布遍及全国各省（自治区、直辖市）。在中国一般以长城为界，长城以北大多为春小麦，以南则为冬小麦。中国以冬小麦种植为主，其种植面积和产量约占小麦总面积和总产量的 90%以上。北方冬小麦区分布在长城以南，六盘山以东，秦岭—淮河以北的各省区，包括山东、河南、河北、山西、陕西等省，该区小麦的种植面积和产量均占全国的2/3以上，有中国的“麦仓”之称。春小麦生产季节短，以一年一熟为主，主要分布在长城以北的内蒙古、东北和西北地区。春季播种，秋季收获。小麦的需水量和耗水量具有时空变化特性，其耗水量的多少与土壤、气候、品种以及栽培措施等密切相关。
根据河南新乡2006—2009年连续3年的测坑试验结果，冬小麦需水量为452.30～475.70mm，日需水量为1.97～2.06mm（表3.1）。从播种到越冬阶段，麦苗群体均较小，地面覆盖度低，加之气温逐渐下降，其阶段需水量和日需水量比较低，分别为67.30～91.30mm和 0.92～1.25mm，阶段需水量占全生育期需水量的 14.15%～20.19%。越冬至返青期，这一阶段气温最低，小麦停止生长，因而需水减少，为小麦需水量及需水强度最低的阶段，阶段需水量为 25.20～43.70mm，日需水量为 0.44～0.77mm，需水模系数为5.47%～9.66%。从返青至拔节，随气温逐渐升高，小麦生长发育加快，需水量相应增大，阶段需水量为31.20～39.50mm，日需水量为2.23～2.63mm，需水模系数为6.90%～8.30%。拔节至抽穗期，随着气温进一步升高，冬小麦快速生长，进入营养生长和生殖生长并进阶段，需水量快速增大，阶段需水量为133.00～143.10mm，日需水量为2.89～3.49mm，需水模系数为29.34%～30.08%。抽穗至灌浆期，叶面积达到最大，阶段需水量为35.00～58.90mm，日需水量亦达到最大，为3.89～5.89mm，需水模系数7.74%～12.53%。灌浆至成熟期，阶段需水量为118.10～139.70mm，日需水量为3.61～4.66mm，需水模系数为25.89%～29.37%（表3.1）。结果表明，新乡地区冬小麦年际间的需水量变化规律基本一致，且年际间的差异不大。
张喜英等在河北栾城用大型蒸渗仪对冬小麦需水量进行了测定，1995—2000年5个生长季节的冬小麦平均需水量为453.0mm（表3.2）。不同生长季的冬小麦需水量受气象要素影响显著，如 1997—1998 年冬小麦生长季节的需水量比 1996—1997 年生长季少16.28%，为5个生长季节中最少的一季。其主要影响因素是日照，在冬小麦旺盛生长期间的4—5月中旬阴天多，日照时数平均只有3.4h/d，低于平均水平50%，需水量降低明显。从不同年际间冬小麦不同月份平均日需水量变化图（图3.1）可以看出，由于需水量受到气候条件的影响每年有所不同，因此在制定灌溉制度和确定灌溉定额时应考虑气候条件的年际变化。
表3.1 河南新乡冬小麦的需水量与需水规律
表3.2 1995—2000年用大型蒸渗仪测定的冬小麦需水量（河北栾城）
图3.1 冬小麦5个生长季不同月份平均日需水量（河北栾城）
图3.1显示冬小麦生长季不同月份平均日需水量的变化，不同生长季节的变化趋势相似。冬小麦在越冬前平均日需水量为1.07mm，越冬期间降低到0.47mm，越冬后至返青起身期间平均日需水量为1.20mm；进入拔节期，冬小麦进入旺盛生长时期，需水量随着作物叶面积指数快速增大和大气蒸散力的增强而明显升高，达到4.0～6.0mm/d；在5月抽穗—开花期间最高可达6.0～9.0mm/d；到灌浆后期需水量降至3.0～5.0mm/d。在需水强度最高的4月和5月，需水量约占整个生育期的57.0%，越冬前苗期需水量约占整个生育期的21.0%，越冬期间为8.0%，返青起身期（3月）为6.0%，成熟期为8.0%。因为大型蒸渗仪测定的需水量受到边行效应、孤岛效应等的影响，故其观测结果比实际值可能偏大，田间充分供水条件下冬小麦的需水量比上面的值要偏小一些。
作物需水量（ET c ）可以通过参考作物需水量（ET 0 ）乘以作物系数（K c ）计算得到：
用大型蒸渗仪测得的没有水分亏缺条件下的作物耗水量可作为作物需水量（ET c ），参考作物需水量ET 0 可用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式计算。根据上述公式和大型蒸渗仪的测定值，计算得到的5个生长季冬小麦月平均作物系数K c 见表3.3。冬小麦整个生长季节作物系数为0.93，从抽穗到灌浆K c 大于1，其他生育期因为作物群体小，作物需水量低于参考作物需水量，其K c 值小于1，特别是在越冬期，K c 值只有0.4左右。
表3.3 河北栾城冬小麦各月平均作物系数K c （1995—2000年）
注 6月的数值为6月1—10日结果的平均值。
河南新乡测定结果（表3.4）表明，冬小麦全生育期的K c 值为0.93～1.01，冬小麦返青以前K c 值小于1，有的年份灌浆—成熟期的K c 值也小于1。越冬—返青期的K c 最小，为0.36～0.64；返青以后，冬小麦生长加快，需水量逐渐增加，K c 也逐渐增大，至抽穗—灌浆期K c 达到最大，为1.25～1.47；灌浆以后随着叶面积指数的减少，需水量降低，K c 也逐渐降低。
表3.4 河南新乡冬小麦各生育期作物系数K c （2006—2009年）
作物需水量由作物蒸腾量（T）和棵间土壤蒸发量（E）组成。采用棵间蒸发皿测定作物行间的棵间土壤蒸发量，即可确定作物生育期内的蒸腾量和棵间土壤蒸发量以及两者之间的比例关系。孙宏勇等 [1] 对华北平原冬小麦的棵间土壤蒸发规律进行了研究，表3.5为连续5个生长季的冬小麦蒸腾量和棵间土壤蒸发量占需水量比例随月份变化的情况。由于受到叶面积指数变化的影响，使达到地表的太阳辐射发生变化，加之不同时期气象因素不同，所以棵间土壤蒸发和作物蒸腾随着时间的变化而不同。在越冬前冬小麦棵间土壤蒸发和蒸腾比例相似，越冬期间主要以棵间土壤蒸发为主；从返青期开始，蒸腾所占比例超过棵间土壤蒸发。1995—1996年生长季测定结果是棵间土壤蒸发占总需水量的比例为29.7%，总棵间土壤蒸发量为137.2mm，蒸腾量为324.6mm。测定结果表明冬小麦大约有30%的耗水是无效的棵间土壤蒸发失水，减少这部分水分消耗对提高农田水分利用效率会有明显作用。
表3.5 冬小麦生长季不同月份棵间土壤蒸发（E）和作物蒸腾（T）占需水量（ET）比例（河北栾城，1995—2000年）
（1）叶面积指数对棵间土壤蒸发和作物蒸腾的影响。当土壤水分能够满足作物蒸腾需要时，棵间土壤蒸发量占需水量的比例（E/ET）主要受叶面积指数和土壤表面温度影响，图3.2（a）显示河北栾城冬小麦的E/ET随叶面积指数的变化规律，随着叶面积指数增大，棵间土壤蒸发占需水量的比例变小，两者之间的关系可用下面的关系式表示：
式中：E、ET分别为棵间土壤蒸发量和作物需水量，mm；LAI为叶面积指数。
由式（3.3）可以看出，当土壤含水量不是土壤蒸发的限制因素时，E/ET主要受叶面积指数的影响。
图3.2 河北栾城冬小麦生长季不同月份叶面积指数和棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ ET）
由图3.2（b）可以看出，2001—2002年的试验结果与1995—1996年的相似。在播种至返青期，E/ET比较大，随后逐渐减少，抽穗期达到最小值，然后又逐渐增大。即冬小麦在抽穗期叶面积指数达到最大值时，E/ET最小。其关系可用式（3.4）表示，决定系数为0.8236。
（2）土壤水分对棵间土壤蒸发和作物蒸腾的影响。作物蒸腾是作物根系吸收整个根层的土壤水分，而棵间土壤蒸发主要是利用土壤表层水分，随着表层土壤水分的减少，棵间土壤蒸发也随着降低，但作物蒸腾可能没有改变，这样土壤表层含水量对棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ET）的影响会很明显，如图3.3所示，在叶面积指数为3时，E/ET随土壤表层含水量（θ v ）的变化可用下面的关系式表示：
式中：θ v 为土壤体积含水量，cm 3 /cm 3 。
图3.3 河北栾城棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ ET）随表层土壤含水量（0～10cm）变化（LAI为3）
E/ET随表层土壤含水量变化过程可分为三个阶段，当土壤表层含水量维持在高水平时，E/ET也维持在较恒定状态，属于恒定蒸发阶段；随着水分散失，土壤表层含水量降低，棵间土壤蒸发速率急剧减少，E/ET也随之显著下降，这时处于第二个阶段，即快速递减阶段；随着表层土壤含水量降低到一定程度，蒸发的水分主要来源于水分扩散，蒸发量稳定在很低的水平，这时E/ET不再继续下降，与E同样维持恒定的低水平，这时蒸发处于第三阶段。从减少棵间无效耗水角度看，维持表层土壤含水量低对减少棵间土壤蒸发会有明显促进作用。
根据2001年实测资料，用中子仪测定的土壤水分和测定土壤水分后2～3d的棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ET）进行分析，结果显示表层土壤含水量对E/ET有显著影响。如图3.4（a）～（c）所示，0～10cm深度的土壤含水量与E/ET的相关性明显好于0～30cm、0～50cm的土壤含水量与E/ET的关系，且随着土层深度的增加，相关性越来越差。这说明棵间蒸发主要发生在土壤的表层。
在河南新乡的试验结果表明，不同供水条件下冬小麦的耗水量为 342.60～460.40mm。任一生育时期受旱都会造成耗水量的降低，其耗水规律如下。
从播种到越冬阶段，麦苗及群体均小，地面覆盖度小，气温逐渐下降，其阶段耗水量和日耗水量比较低，分别为 82.50～90.30mm和 1.15～1.25mm/d，耗水量模系数为19.42%～25.91%；越冬至返青期，这一阶段气温最低，小麦停止生长，因而需水减少，为小麦阶段耗水量及日耗水量最低的阶段，分别为19.30～25.20mm和0.34～0.44mm/d，耗水模系数为4.63%～6.33%；从返青至拔节，随着温度的逐渐升高，小麦生长发育加快，耗水量相应增大，阶段耗水量为26.40～33.90mm，日耗水量为1.76～2.26mm/d，耗水模系数为6.33%～9.41%；拔节至抽穗期，随着气温进一步升高，冬小麦快速生长，进入营养生长和生殖生长并进阶段，耗水量快速增大，阶段耗水量为97.10～135.10mm，日耗水量为2.21～3.07mm/d，耗水模系数为27.21%～37.51%；抽穗至灌浆期，叶面积达到最大，阶段耗水量为35.20～57.70mm，日耗水量亦达到最大，为2.93～4.81mm/d，耗水模系数为10.27%～14.54%；灌浆成熟期，阶段耗水量为33.10～121.20mm，日耗水量为1.00～3.67mm/d，耗水模系数为9.18%～29.05%，该阶段受旱对耗水量、日耗水量及模系数影响最大（表3.6）。由表3.6显示，不同生育期干旱处理的冬小麦日耗水量从播种出苗以后，有个逐渐增加的过程，然后随着气温的降低其日耗水量逐渐减少，到越冬—返青期间达到最低值；返青以后，随着气温的升高、植株的快速生长，日耗水量又逐渐增加，到抽穗—灌浆期间达到最大值；此后，随着叶面积的下降，日耗水量逐渐降低；任一生育时期受旱均会造成该阶段日耗水量的降低，并对以后生长阶段的日耗水造成一定的影响；在冬小麦生长的前期，各处理的日耗水量差异不大，到了拔节以后，各处理间的差异逐渐变大。
图3.4 河北栾城棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ ET）与不同深度土壤含水量的关系
表3.6 不同水分条件冬小麦不同生育期的阶段耗水量、日耗水量与耗水模系数（河南新乡，2008—2009年）
注 播种—拔节期干旱、拔节—抽穗期干旱、抽穗—灌浆期干旱、灌浆—成熟期干旱在进行干旱处理的生育阶段，其土壤水分控制下限均为田间持水量的40%（计划湿润层内的土壤含水量值，播种—拔节期、拔节—抽穗期、抽穗—灌浆期、灌浆—成熟期的计划湿润层深度分别为40cm、60cm、80cm和80cm），在不进行干旱处理的生育期保持与适宜水分处理的一致；适宜水分处理各生育期的土壤水分控制下限均为田间持水量的65%。
由表3.6还可以看出，在适宜水分条件下冬小麦整个生育期内耗水量最多的生育阶段是拔节—抽穗期，其次是灌浆—成熟期。这两个时期的耗水量占据了冬小麦整个生育期耗水量的68%左右，而越冬期耗水量最少。因此，拔节—抽穗期是冬小麦一生中的关键需水期，其次是灌浆期，只要保证这两个时期的需水要求，一般就能获得高产。
（1）冬小麦耗水量年际间的差异。河南新乡的试验结果表明，同一冬小麦品种在同一地区相同试验处理下，不同年份冬小麦的耗水量也存在差异，2007—2008年度的冬小麦耗水量比2006—2007年度的高（表3.7）。究其原因，其耗水量的差异可能是由于年际间的气候条件以及管理措施的差异引起。
（2）品种对冬小麦耗水量的影响。2007—2008年度河南新乡的试验结果（表3.8）表明，不同冬小麦品种的耗水量和耗水规律亦受干旱时期的影响，但其表现规律一致。适宜水分处理的阶段耗水量和全生育期耗水量最高，任何生育阶段受旱都会造成该阶段耗水量的减少，并对以后阶段的耗水产生一定的影响，从而造成全生育期耗水量的降低，其中灌浆—成熟期干旱处理的耗水量最低。不同品种耗水量的大小依次为：豫麦49-198＞郑麦98＞郑麦004。
表3.7 不同年份冬小麦不同生育期耗水量的差异（河南新乡）
注 耗水量和日耗水量的单位分别为mm和mm/d；不同生育期干旱的处理标准与表3.6一致。
表3.8 冬小麦不同品种在不同水分处理下的耗水量差异（河南新乡，2007—2008年）
续表
注 不同生育期干旱的处理标准与表3.6一致。
（3）农田覆盖对冬小麦耗水量的影响。农田覆盖（如地膜覆盖、秸秆覆盖、液膜覆盖等）是保墒和减少棵间蒸发损失的一项非常重要的节水措施，已在干旱少雨的地区普遍应用。河南新乡的覆盖试验结果表明，无覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖的耗水量分别为316.6～461.2mm、206.9～431.2mm、253.4～410.1mm。在不同的水分处理下无覆盖处理的耗水量均最高，在高水分条件下（80%田间持水量），秸秆覆盖处理的耗水量高于地膜覆盖。当土壤含水量不大于田间持水量的70%时，地膜覆盖的耗水量高于秸秆覆盖。可见，在土壤水分较低时，由于地膜覆盖的保墒作用促进了作物的生长，可加速土壤水分的消耗，使得地膜覆盖的耗水量反而高于秸秆覆盖的处理；在不同的水分处理下，不同覆盖处理的耗水量均随着土壤水分的降低而降低（表3.9）。
表3.9 地膜和秸秆覆盖条件下冬小麦的耗水量（河南新乡，2007—2008年）
注 80%、70%、60%和50%为土壤含水量为田间持水量的80%、70%、60%和50%，表示不同水分处理的土壤水分控制下限；秸秆覆盖处理的覆盖量为7500kg/hm 2 。
（4）灌水方式对冬小麦耗水量的影响。冬小麦的灌溉方式往往因为种植方式而发生改变，比如平作和垄作，在平作条件下一般采用畦灌方式，而在垄作条件下，往往采用沟灌方式。结果表明，冬小麦垄作沟灌的耗水量要小于平作畦灌，在同一灌水方式下，随灌水次数和灌溉量增加，各处理的耗水量显著增加（表3.10）。
表3.10 冬小麦不同生育阶段耗水量及耗水模系数（河南洛阳，2009—2010年）
注 L1、L2、L3表示垄作沟灌方式，其灌溉定额分别为1800m3/hm2、1350m3/hm 2 和900m3/hm2；P1、P2、P3为平作畦灌方式，灌溉定额分别为3000m3/hm2、2250m3/hm 2 和1500m3/hm2。
春小麦需水量在年际间和地区间同样存在差异，这往往与种植的品种、土壤以及气象条件密切相关。2001—2002年中国农业科学院农田灌溉研究所在内蒙古达拉特旗的试验结果表明，该地春小麦的需水量为538.1～545.4mm，年际间的差异不大。其需水规律为，苗期日需水量最小，分别为3.33mm/d、3.42mm/d，随着生育进程的推进，需水量逐渐增加，至抽穗—开花期达到高峰，分别为8.47mm/d、8.59mm/d，随后开始逐渐下降，灌浆—成熟期分别降为5.31mm/d、5.55mm/d；需水模系数以灌浆—成熟期最大，分别为33.54%、33.61%，拔节—孕穗期次之，其值分别为24.92%、21.76%，其他生育期的模系数相近，差异不大（表3.11）。
表3.11 内蒙古达拉特旗春小麦的需水量与需水规律（2001—2002年）
根据2001年内蒙古达拉特旗春小麦生育期的实测资料，利用水量平衡模型反推求得的春小麦相邻两次取土测定土壤水分时间间隔内的平均作物系数（表3.12）。从表3.12中可以看出，春小麦作物系数K c 均是前期小、中期大、后期又小，最高值达到了1.8093。利用表3.12的数据分别绘出了春小麦作物系数K c 随播后天数（D）和生育期累积积温（T）的变化规律，结果如图3.5和图3.6所示。分别用4次、5次和6次多项式对上述两种关系进行回归分析，根据多项式曲线与数据点的拟合程度及相关系数的大小，发现春小麦作物系数K c 与播后天数的关系可用6次多项式进行良好地表达，而与生育期累积积温的关系则呈现为4次多项式关系，其关系式分别如下：
式中：K c 为作物系数；D为播后天数，d；T为生育期累积积温，℃；a 0 、a 1 、a 2 、a 3 、a 4 、a 5 、a 6 为回归系数，其值及统计分析结果列于表3.13中。
表3.12 播后不同时期春小麦作物系数K c 的模拟计算结果
续表
图3.5 春小麦作物系数随播后天数的变化
图3.6 春小麦作物系数随累积积温的变化
表3.13 春小麦作物系数K c 与播后天数（D）和累积积温（T）函数的回归系数
由表3.13可知，较高的确定系数（R 2 ）表明两条曲线与数据点拟合都非常好。春小麦作物系数的最高值出现在播后55d左右，即6月10日前后，正是春小麦抽穗期，此时叶面积指数最大，同时也是这一地区一年中日均ET 0 值最高的时期，雨季尚未到来，空气湿度相对较低，作物需水量较大，因此作物系数K c 值较高。
2001—2002年内蒙古达拉特旗春小麦不同生育阶段的棵间土壤蒸发量、耗水量及其比例（E/ET）见表3.14。结果表明，在苗期，由于植株矮小、农田覆盖度低，使得其棵间土壤蒸发量占同期耗水量的比值（E/ET）最大；此后随着叶面积指数的增加E/ET开始快速下降，到了抽穗—开花期E/ET降至最小值；灌浆—成熟期随着作物叶片的衰老死亡、叶面积指数的降低，E/ET有所增加。在正常供水条件下，春小麦全生长期棵间土壤蒸发量及作物蒸腾量分别占其需水量的21%～23%和77%～79%。
（1）叶面积指数对作物蒸腾和棵间土壤蒸发的影响。2001—2002年在内蒙古达拉特旗的试验结果表明，春小麦棵间土壤蒸发量与叶面积指数LAI的关系极为密切，E/ET随LAI的增加而呈幂函数形式下降，当LAI＜2时，E/ET随着叶面积指数的增加快速减少，E/ET曲线斜率较陡；当LAI=2～3 时，E/ET的值下降变缓；当LAI＞3 时，E/ET对叶面积指数的增加反应不再敏感，其比值变化不大（图3.7）。E/ET与LAI的回归关系式为
表3.14 春小麦的作物蒸腾量与棵间土壤蒸发量及E/ET（内蒙古达拉特旗）
图3.7 春小麦棵间土壤蒸发量占耗水量的比例E/ ET与叶面积指数的关系
（2）土壤水分对作物蒸腾和棵间土壤蒸发的影响。棵间土壤蒸发量的大小受表层土壤水分状况的制约。2002年在内蒙古达拉特旗进行的试验结果表明，春小麦棵间土壤蒸发随着0～10cm深度土壤含水量的增加呈指数函数增大，土壤含水量越大，棵间土壤蒸发越大；当表层土壤含水量高于12%时，棵间土壤蒸发随着土壤含水量的下降快速下降，当土壤含水量小于12%时，棵间土壤蒸发下降缓慢，当土壤含水量降至7%左右时，棵间土壤蒸发变化不大（图3.8）。2002年5月23—29日对拔节初期的春小麦进行了灌水后棵间土壤蒸发量的连续测定（6次重复，分别标记为E1、E2、E3、E4、E5、E6），结果显示，沙土地刚灌水后第一天，棵间土壤蒸发最大，随着表层土壤水分的蒸发损失以及作物的吸收利用，表层土壤含水量迅速降低，棵间土壤蒸发也随之快速降低，灌水后的头3d，棵间土壤蒸发下降最快；灌水4d后，由于表层土壤干燥，土壤含水量变化较小，棵间土壤蒸发波动不大（图3.9）。
图3.8 春小麦棵间土壤蒸发与0～10cm土壤水分的关系
图3.9 灌水后春小麦棵间土壤蒸发的变化过程（2002年5月23—29日）
春小麦耗水量以及变化规律同样受供水条件的影响，在内蒙古达拉特旗沙土地的试验结果表明，该地春小麦在不同供水条件下的耗水量为434.90～538.10mm，适宜水分处理的耗水量最大，其次为苗期轻旱的处理，拔节—孕穗期重旱处理的最小；任一生育期干旱都会造成全生育期耗水量、阶段耗水量和日耗水量的降低，受旱越重，降低越多，不同处理的阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数在生育期内具有相似的变化规律。灌浆—成熟期的阶段耗水量最大，为127.50～180.50mm；拔节—孕穗期的次之，为94.90～134.10mm；抽穗—开花期的最小，为48.70～67.80mm；苗期和分蘖期的阶段耗水量相当。春小麦日耗水量在整个生育期总体表现为先增后减的趋势，抽穗—开花期日耗水量达到最高，为6.09～8.47mm/d；灌浆—成熟期降低为 3.75～5.31mm/d；苗期的最小，为 2.34～3.33mm/d。耗水模系数表现为苗期和分蘖期的相当，为11.23%～17.06%，灌浆—成熟期的最大，拔节—孕穗期的次之，抽穗—开花期的最小，其大小分别为 26.59%～35.61%、21.82%～27.77%和10.47%～13.95%（表3.15）。
表3.15 春小麦不同干旱处理的阶段耗水量、日耗水量、模系数（内蒙古达拉特旗，2001年）
续表
注 不同生育期轻旱、重旱的土壤水分下限控制标准分别为60%、50%（占田间持水量的百分比，下同）；连续轻旱的处理除苗期的土壤水分控制下限为70%、分蘖期为50%外，其余生育期均为60%；适宜水分处理各生育期的土壤水分控制下限为65%。
春小麦耗水量以及耗水规律同样受灌水技术的影响。杨开静等 [2] 在甘肃省武威市中国农业大学石羊河试验站进行大田试验，研究了五种不同滴灌定额（30mm、35mm、40mm、45mm和50mm）对西北旱区春小麦耗水量和产量的影响（表3.16）。结果表明，灌水定额在30～50mm范围内，总灌水量、春小麦各生育期及全生育期的日耗水量和总耗水量均随灌水定额的增加而增加。滴灌春小麦生育期内耗水量基本变化趋势为苗期—抽穗期＞抽穗—开花期＞开花—成熟期，即小麦在营养生长期的耗水量大于生殖生长期。日耗水量基本变化趋势为抽穗—开花期＞苗期—抽穗期＞开花—成熟期。
表3.16 滴灌条件下春小麦各生育阶段的耗水量与耗水强度（甘肃武威，2012年）
注 W1、W2、W3、W4、W5分别表示灌水定额为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm（各处理灌水时的土壤水分下限为土壤基质势-40kPa）。
玉米属禾本科、高产C 4 作物，经济价值较高，是中国最主要的杂粮，目前在中国粮食作物中其种植面积和总产量居第一位。中国北纬40°以北，多为春季播种，为春玉米。北纬38°以南，气温较高，无霜期多在190d以上，玉米夏季播种，为夏玉米。冀、晋、陕、鲁及新疆等省（自治区），靠北部种植春玉米，南部复种夏玉米，中部春、夏玉米交叉种植。各地种植的玉米由于土壤、气候、品种、生育期以及栽培管理措施不同，造成玉米需水量及耗水规律在地区间以及年际间具有一定的差异。
2001—2002年在内蒙古达拉特旗的试验结果表明，该地春玉米需水量 531.50～585.30mm；其需水规律为，苗期的日需水量最小，为2.84～3.50mm/d。随着生育进程的推进，需水量逐渐增加，至抽雄—吐丝期达到高峰，为6.21～6.28mm/d。此后随着叶面积指数的减少、气温的降低日需水量开始逐渐下降，灌浆—成熟期降为 3.11～3.25mm/d。需水模系数拔节期最大，为 28.96%～29.67%；灌浆—成熟期次之，为27.20%～28.66%；抽雄—吐丝期因生育期短，其模系数最小（表3.17）。2012—2014年甘肃武威地膜覆盖春玉米的需水量为 552.50～656.00mm。2013 年的需水量最低，而2012年的需水量最高，且与2014年的需水量相差不大。不同年份春玉米日需水规律与内蒙古达拉特旗的基本一致，只是在需水模系数的大小排序上存在一定的差异。其需水量也比内蒙古达拉特旗的高，这可能与生育阶段划分、土壤及气候条件的差异有关，该地春玉米需水量年际间的差异也较大（表3.18）。因此，春玉米需水量在年际间和地区间同样存在差异，这往往与种植的品种、土壤以及气象条件密切相关。
2001年在内蒙古达拉特旗沙土地进行了春玉米作物系数K c 的研究，表3.19为根据春玉米生育期的实测资料，利用水量平衡模型反推求得的春玉米相邻两次取土测定土壤水分时间间隔内的平均K c 。从表3.19中可以看出，春玉米的K c 呈现前期小、中期大、后期又小的规律，K c 最高值约为1.27。利用表3.19中的数据以春玉米K c 作为因变量，分别绘出了春玉米作物系数K c 随播后天数（D）和随生育期累积积温（T）的变化规律，结果如图3.10和图3.11所示。
表3.17 内蒙古达拉特旗春玉米需水量与需水规律
表3.18 甘肃武威覆膜春玉米需水量与需水规律
表3.19 内蒙古达拉特旗春玉米播后不同时期的作物系数K c
续表
图3.10 内蒙古达拉特旗春玉米作物系数随播种后天数的变化
图3.11 内蒙古达拉特旗春玉米作物系数随生长季累积积温的变化
回归分析结果表明，春玉米K c 与播后天数及与生育期累积积温之间均呈现六次多项式关系，其回归关系式如下：
式中：K c 为作物系数；D为播后天数，d；T为生育期累积积温，℃；a 0 、a 1 、a 2 、a 3 、a 4 、a 5 、a 6 为回归系数，其值及统计分析结果见表3.20。
表3.20 内蒙古达拉特旗春玉米作物系数K c 与播后天数（D）和累积积温（T）函数的回归系数
由表3.20显示，回归方程的决定系数（R 2 ）分别达到了0.9905和0.9900，回归曲线与数据点拟合得非常好。因此，可以用播后天数和累积积温来模拟计算春玉米作物系数。
2001—2002年在内蒙古达拉特旗的研究结果表明，春玉米苗期棵间土壤蒸发量占同期需水量的比值（E/ET）最大，为0.45～0.67；随着生育进程的推进，棵间土壤蒸发量所占比例迅速减少，到抽雄—吐丝期E/ET达到最小，为 0.12～0.20；灌浆—成熟期E/ET有所增加，为0.16～0.22。全生长期春玉米棵间土壤蒸发量和作物蒸腾量分别占其需水量的28%～30%和70%～72%（表3.21）。
表3.21 适宜土壤水分条件下春玉米蒸腾量与棵间土壤蒸发量（内蒙古达拉特旗）
（1）叶面积指数对棵间土壤蒸发量的影响。春玉米棵间土壤蒸发量与叶面积指数LAI有着极为密切的关系。2001—2002年在内蒙古达拉特旗的研究表明，在生长前期，由于叶面积指数较低，棵间土壤蒸发量相对较大；随着叶面积指数的迅速增加，植株蒸腾量变大，棵间土壤蒸发所占比例（E/ET）明显减小；到春玉米抽雄—吐丝期达到最小，为0.12～0.20；此后随着叶面积指数的下降，E/ET呈缓慢增加的趋势（图3.12）。
（2）土壤含水量对棵间土壤蒸发量的影响。棵间土壤蒸发量除与叶面积指数和气象因素有关外，还与表层土壤含水量密切相关。在内蒙古达拉特旗沙土地的试验结果表明，在叶面积指数和气象因素相似的条件下，春玉米棵间蒸发随着表层0～20cm土壤含水量的增加呈指数函数增大，土壤含水量越大，棵间蒸发越大（图3.13）。当0～20cm土壤体积含水量在18%～22%时，棵间蒸发随着土壤含水量的降低快速下降，当土壤体积含水量小于18%时，棵间蒸发的下降速度变慢，当土壤体积含水量在10%左右时，棵间蒸发变化不大。
图3.12 内蒙古达拉特旗春玉米E/ ET与叶面积指数在生育期内的变化
图3.13 春玉米棵间土壤蒸发与表层0～20cm土壤含水量的关系
在内蒙古达拉特旗沙土地春玉米生长前期（2001年）和后期（2002年）灌水后进行了棵间蒸发量的连续测定（重复次数分别标记为E1、E2、E3、E4、E5）。结果表明，刚灌水后第一天，棵间蒸发最大。随着表层土壤水分的蒸发损失以及作物的吸收利用，棵间蒸发迅速降低，灌水后的头3～4天，棵间蒸发下降最快。灌水4天以后，由于表层土壤蒸散失水变得比较干燥，土壤水分变化不大，因此棵间蒸发下降很慢（图3.14）。由此可见，表层土壤水分对春玉米棵间蒸发量有很大的影响，此外，玉米前期的棵间蒸发量明显大于后期，是后期的2倍多，这可能是受叶面积指数和气温影响的结果。
图3.14 内蒙古达拉特旗灌水后春玉米棵间土壤蒸发量的变化
根据中国农业科学院农田灌溉研究所在内蒙古达拉特旗沙土地的试验结果表明，该地春玉米在不同生育期水分亏缺条件下的耗水量为517.30～585.30mm，适宜水分条件下的耗水量最大，为585.30mm，全生育期轻旱的耗水量最小，为517.30mm。从阶段耗水量来看，苗期、拔节期、灌浆—成熟期的较大，分别为 136.30～157.30mm、154.40～169.50mm和119.00～159.20mm；抽雄—吐丝期的最小，为81.50～99.30mm。耗水模系数与阶段耗水量有着相同的变化规律，苗期、拔节期、灌浆—成熟期的较大，分别为25.95%～29.40%、28.96%～31.17%和 23.00%～27.20%，其中拔节期的最大，抽雄—吐丝期的最小，为14.87%～17.51%。播种出苗后，随着气温的升高以及植株群体叶面积的增加，春玉米的日耗水量开始逐渐增大，拔节期迅速增加，到抽雄—吐丝期达到最大，为5.09～6.21 mm/d。此后随着气温的降低以及叶面积的下降，日耗水量快速降低，到灌浆—成熟期降为2.38～3.25mm/d（表3.22）。可见，在春玉米任一生长阶段受到水分胁迫，都会降低该阶段的耗水量和日耗水量，受旱越重，其阶段耗水量和日耗水量越小，前一阶段的受旱还会对以后生育阶段的耗水产生一定的后效性影响。
表3.22 内蒙古达拉特旗春玉米不同干旱处理下的耗水量、日耗水量与耗水模系数（2002年）
续表
注 适宜水分处理各生育期土壤水分控制下限为65%～70%（占田间持水量的百分数，下同）；轻旱、重旱的土壤水分下限控制标准分别为 55%～60%、45%～50%；连续轻旱处理各生育期的土壤水分控制下限均为55%～60%。
对于甘肃武威地区的覆膜春玉米，在不同的灌溉制度下其耗水量为 497.10～691.70mm，灌溉定额的大小对耗水量的影响很大；在灌溉定额一定时，灌溉次数对阶段耗水量的影响要明显大于对全生育期耗水量的影响。此外，春玉米耗水量与灌水方式有关。2010年，孟伟超 [3] 在甘肃武威进行的垄植春玉米常规沟灌（CFI）和隔沟交替沟灌（AFI）表明，在常规沟灌条件下，不同地面坡度处理的灌溉定额为3350m 3 /hm 2 ，玉米全生育期耗水量平均为444.47mm，日耗水量为3.22mm/d；隔沟交替灌处理中，不同地面坡度处理的灌溉定额为2435m 3 /hm 2 ，玉米全生育期耗水量平均为342.10mm，日耗水量为2.48mm/d（表3.23）。其中，常规沟灌比隔沟交替沟灌多灌水183.00mm，但总耗水仅高102.40mm，说明在隔沟交替沟灌条件下，交替灌溉控制部分根区湿润和干燥明显刺激了根系吸收的补偿效应，增强了其从土壤中吸收水分的能力。隔沟交替沟灌和常规沟灌日耗水量最大的阶段均在抽穗—灌浆期，分别为2.90mm/d和4.18mm/d，主要原因是该期为玉米生长发育及干物质积累的重要阶段，大气温度较高，蒸发量大，故水分需求较大。吴迪的研究表明 [4] ，对于制种玉米隔沟交替沟灌AFI-1、AFI-2处理的平均耗水量分别为 352.90mm、352.00mm，常规沟灌CFI-1、CFI-2 处理的平均耗水量分别为424.60mm、365.40mm，小畦灌溉BI处理平均耗水量为621.10mm（表3.24）。制种玉米各个处理日耗水量最大的生育阶段都在灌浆期，常规沟灌（CFI-1、CFI-2）分别为5.20mm/d、4.67mm/d；隔沟交替沟灌（AFI-1、AFI-2）分别为 5.04mm/d、4.76mm/d；小畦灌溉BI为8.51mm/d。
表3.23 甘肃武威不同沟灌模式覆膜春玉米各生育阶段的耗水量与日耗水量（2010年）
表3.24 甘肃武威不同灌水处理覆膜制种春玉米各生育期的耗水量（2012年）
注 其中CFI-1的灌溉定额为3250m3/hm2，CFI-2、AFI-1、AFI-2的灌溉定额为2250m3/hm2，BI为常规畦灌，其灌溉定额为4540m3/hm2。
在干旱少雨的新疆，目前通常采用膜下滴灌方式种植玉米，膜下滴灌玉米的耗水量大小与灌水定额和灌水次数有关。由表3.25可知，膜下滴灌玉米各处理全生育期耗水量与灌溉定额的大小有一定的关系，其耗水量随滴灌定额的增大而增大，不同处理中以MDI-5最大，MDI-1最小，两者相差175.0mm [5] 。膜下滴灌玉米各处理的阶段耗水量均表现为生育前期少，中后期多的变化趋势。播种—拔节期，由于气温较低，植株幼小，生长发育较为缓慢，日耗水量、阶段耗水量均较小，耗水模系数平均仅为14.34%；同时因灌水定额的差异，此阶段MDI-3、MDI-4和MDI-5的阶段耗水量和日耗水量明显高于MDI-1和MDI-2。拔节—抽雄期，气温上升较快，玉米植株快速生长，日耗水量和阶段耗水量均增大，耗水模系数平均为24.6%；此阶段各处理耗水量和日耗水量随灌溉定额的增大而增大，即MDI-5＞MDI-4＞MDI-2＞MDI-3＞MDI-1。抽雄—灌浆期为玉米营养生长和生殖生长并进阶段，各处理的日耗水量均达到最大，但由于生育天数较短，此阶段各处理的耗水量与拔节—抽雄期相差不大，耗水模系数平均为22.9%；各处理耗水量亦随灌溉定额的增大而增大，其中MDI-5、MDI-4和MDI-3间的差异不明显。进入灌浆—成熟期，各处理日耗水量均略有下降，但此生育阶段持续时间长，全生育期中此阶段耗水量最大，各处理耗水模系数平均达到了 38.2%，MDI-5 的日耗水量和阶段耗水量最大，分别为4.10mm/d和 211.80mm，其次是MDI-4 和MDI-3，MDI-2 的日耗水量和阶段耗水量最小。
表3.25 新疆石河子膜下滴灌不同灌水处理玉米各生育期的耗水量、日耗水量与耗水模系数（2010年）
注 MDI-1、MDI-2、MDI-3、MDI-4、MDI-5 的滴灌定额分别为 2400m3/hm2、3000m3/hm2、3600m3/hm2、4200m3/hm 2 和4800m3/hm 2 。
由上述分析可以看出，不同地区的试验结果因品种、灌水处理、生育阶段的划分标准等的差异，造成春玉米生育期内不同地区的阶段耗水量、耗水模系数以及日耗水量具有一定的差异，生育期内耗水高峰的生育阶段亦不一致，但日耗水量的变化随玉米生育进程的推进具有相似的规律。
夏玉米需水量与需水规律同样受土壤、气候、品种以及栽培措施等因素的影响。在河北栾城用称重式蒸渗仪进行的研究表明，从1996年到2000年，该地区夏玉米的平均需水量为423.50mm，年份之间具有一定的差异（表3.26）。图3.15显示的是夏玉米日需水量随生育期的变化，苗期平均日需水量在2～4mm/d，7月、8月旺盛生长期间为3～5mm/d，灌浆期降低到3～4mm/d。
表3.26 用大型蒸渗仪测定的夏玉米全生育期需水量（河北栾城，1996—2000年）
在河南新乡进行的夏玉米试验结果表明，该地区夏玉米需水量为323.00～384.00mm，播种—拔节期、灌浆—成熟期的阶段需水量均较大，为 86.20～135.20mm，需水模系数为26.69%～35.36%；抽雄—灌浆期的需水量和需水模系数最小，分别为 65.00 ～65.30mm、17.01%～20.12%。不同年份日需水量的变化规律均为播种出苗后逐渐增加，到抽雄—灌浆期达到高峰，为5.02～5.93mm/d，随后日需水量逐渐降低；受年际间气象因素的影响，夏玉米需水量年际间存在一定的差异，2008 年的需水量最小，为 323.00mm，2009 年的最高，为 384.00mm（表3.27）。
图3.15 夏玉米生育期内各月平均日需水量（河北栾城）
表3.27 河南新乡夏玉米的需水量、日需水量和模系数
在河北栾城用大型称重式蒸渗仪测得夏玉米在充分供水条件下的需水量（ET c ），参考作物需水量ET 0 用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式计算，然后计算1996—2000年5个生长季夏玉米月平均作物系数K c ，其结果见表3.28。夏玉米整个生长季节K c 为1.09，只有苗期的K c 低于1.0，其他生长期均高于1.0。2001年在充分供水条件下的夏玉米观测结果与5年的平均值比较接近，这说明夏玉米需水量在该地区比较稳定。
由表3.29可以看出，河南新乡地区夏玉米作物系数在生育期内的变化规律与河北的相似，全生育期K c 为0.90～1.05，播种—拔节期的K c 最小，均小于1，随着生育期的进行，K c 逐渐增大，到抽雄—灌浆期达到最大，为1.22～1.30，拔节—抽雄期的次之，为1.10～1.16，灌浆后K c 逐渐下降，拔节—抽雄期、抽雄—灌浆期两个阶段的K c 均大于1，表明该阶段的需水强烈，是玉米的两个需水关键期。
表3.28 河北栾城夏玉米生育期各月平均作物系数
注 6月数据：1996—2000年为6月11—30日的平均值，2001年为6月8—30日的平均值；9月数据：1996—2000年为9月1—20日的平均值，2001年为9月1—27日的平均值。
表3.29 河南新乡夏玉米不同生育阶段的作物系数K c
表3.30是在河北栾城用大型蒸渗仪和小型棵间土壤蒸发皿测得的夏玉米棵间土壤蒸发（E）和作物蒸腾（T）占需水量（ET）比例随生育期内不同月份的变化情况。由于受作物叶面积指数变化的影响，使到达地表的太阳辐射发生变化，加之不同时期气象因素的变化，会导致棵间土壤蒸发和植物蒸腾随着时间的变化而不同。1996年，夏玉米整个生育期棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ET）为30.3%，在生长旺盛时期大约80%的需水量是作物蒸腾，在灌浆后期为74%，而苗期50%以上是棵间土壤蒸发。同样，在2001年夏玉米整个生育期，作物蒸腾量占总需水量的 64.0%，而棵间土壤蒸发占总需水量的36.0%。也就是说，夏玉米在整个生育期间有很大一部分为非生产性耗水，而其中大部分集中在6月。6月叶片还没有封垄，主要以棵间土壤蒸发为主，E/ET为66.2%；7月、8月和9月叶面积不断增大，棵间土壤蒸发逐渐减少，植株蒸腾逐渐增加，E/ET分别为49.8%、22.1%、22.3%。棵间土壤蒸发占需水量的比值最大出现在6月，最小出现在8月、9月，7月的棵间土壤蒸发和作物蒸腾量所占比例与该月有无降雨及表层土壤湿润状况关系密切，有降雨时棵间土壤蒸发所占比例要大些，如2001年棵间土壤蒸发所占比例明显高于1996年（表3.30）。
表3.30 河北栾城夏玉米生育期各月棵间土壤蒸发和作物蒸腾占需水量（ET）比例
由表3.31显示，河南新乡夏玉米播种—拔节期也以棵间土壤蒸发为主，棵间土壤蒸发占阶段需水量的53.08%；玉米拔节以后，作物需水转向以蒸腾为主，E/ET开始减小，至抽雄—灌浆期降至最低，为16.06%，灌浆后随着夏玉米逐渐成熟，叶片开始衰老，叶面积指数减小，植株蒸腾减弱，E/ET又呈上升趋势，其值为27.25%，全生育期棵间土壤蒸发占需水量的32.94%。
表3.31 河南新乡夏玉米各生育阶段的棵间土壤蒸发量及E/ET（2007年）
当土壤水分能够满足作物蒸腾需要时，棵间土壤蒸发占ET的比例主要受叶面积指数和土壤表面温度影响，图3.16显示夏玉米棵间土壤蒸发占ET比例随叶面积指数的变化，随着叶面积指数的快速增大，棵间土壤蒸发占ET比例则快速降低，两者之间的关系可用下面的关系式表示为
式中：E、ET分别表示棵间土壤蒸发和作物需水量，mm；LAI为叶面积指数。
河南新乡的研究表明，夏玉米耗水量多少受干旱时期和干旱程度的影响，适宜水分处理的最高，为384.00mm，全生育期连续轻旱的最低，为256.10mm。从不同生育期干旱来看，苗期重旱处理的耗水量最低，为258.10mm；播种—拔节期、拔节—抽雄期和灌浆—成熟期的阶段耗水量较大，其中灌浆—成熟期的最大，为51.80～114.30mm，该阶段的耗水量受干旱的影响最大，播种—拔节期的耗水量与之相当，抽雄—灌浆期的耗水量最小。耗水模系数以播种—拔节期的最大，为23.56%～39.96%；灌浆—成熟期的耗水模系数次之，为17.63%～29.77%；抽雄—灌浆期的最小，为11.51%～19.60%。不同处理日耗水量的变化规律均为播种出苗后逐渐增加，到抽雄—灌浆期达到高峰，为2.58～5.02mm/d，但抽雄期干旱的处理，其日耗水高峰出现在拔节—抽雄期，为 4.02～4.21mm/d，随后日耗水量逐渐降低；任何生育阶段受旱，其阶段耗水量和日耗水量均随干旱程度的加重而降低（表3.32）。
图3.16 夏玉米叶面积指数（LAI）和棵间土壤蒸发占需水量比例（E/ ET）随播后天数的变化（河南新乡）
表3.32 不同干旱处理夏玉米生育期各阶段耗水量、日耗水量和模系数（河南新乡，2009年）
续表
注 适宜水分处理各生育期土壤水分下限为65%～70%（占田间持水量的百分数，下同）；轻旱、重旱的土壤水分下限控制分别为60%、50%；全生育期轻旱处理播种—拔节期、灌浆—成熟期的土壤水分下限分别为55%和50%，拔节—抽雄期、抽雄—灌浆期的土壤水分下限均为60%。
夏玉米耗水量亦受灌水次数的影响，在灌水次数相同时，还受灌水时期的影响。在河南新乡控制试验条件下的研究结果（表3.33）表明，夏玉米的阶段耗水量和全期耗水量随着灌水次数的减少亦呈减少的趋势，各年均是灌4水的耗水量最高，灌2水的耗水量最低；灌3水处理的耗水量为248.60～318.20mm。同样是灌3水，灌水定额相同，由于灌水时期组合不同，夏玉米的耗水量都会出现较大的差异。由表3.33可以看出，凡是在3个连续生育阶段灌水的处理（拔节、抽雄、灌浆3水，苗期、拔节、抽雄3水），其耗水量均较高，只要中间哪个生育阶段不灌水，都会造成耗水量的降低，比如苗期、抽雄、灌浆3水和苗期、拔节、灌浆3水处理，其中灌水时期早的处理耗水量就大些；在灌2水的处理中，只要两个连续的生育阶段不灌水，就会导致其耗水量最低，比如苗期、灌浆2水的处理。灌水次数相同处理的耗水量在年际间存在差异，同样是灌4水，2009年的耗水量最大，2008年的最低，2007年的只比2008年的略高些。
夏玉米耗水量还与种植密度有关，全生育期耗水量随种植密度的增加呈增加趋势。在河南开封的研究结果表明，郑单958夏玉米全生育期耗水量为350.70～400.00mm，其耗水量随种植密度的增加而增加，低密度处理和高密度处理之间相差49.30mm；夏玉米的阶段耗水量以拔节—抽雄期的最高，其次是吐丝—成熟期，分别占全生育期耗水量的30.7%～31.9%和25.2%～26.9%；不同密度处理的阶段耗水量总体变化趋势一致，相差幅度不大（表3.34） [6] 。
表3.33 不同灌水次数对夏玉米生育期耗水量的影响（河南新乡）
注 处理苗期、拔节、抽雄、灌浆4水是指在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期各灌1水共4水；苗期、灌浆2水表示在苗期、灌浆期各灌1水共2水，其他处理的含义与之相似。
表3.34 不同种植密度处理夏玉米生育期各阶段的耗水量和全生育期总耗水量（河南开封，2009年）
夏玉米耗水量还受覆盖材料及覆盖方式的影响。在河南新乡的试验结果表明，在不同的覆盖条件下，夏玉米的耗水量均随着土壤水分的降低而减少；在相同土壤水分处理下，地膜覆盖的耗水量最少，不覆盖处理的最高，秸秆覆盖的居中；不同处理夏玉米的日耗水量具有相似的变化规律，播种—拔节期的日耗水量最低，随着夏玉米生育进程的推进，日耗水量逐渐增高，到抽雄—灌浆期达到最大，随后随着叶面积指数的降低、天气变凉以及植株的衰老而逐渐降低（表3.35）。
表3.35 地面灌溉条件下不同覆盖处理夏玉米生育期各阶段的耗水量（河南新乡，2007年）
注 75%、65%、55%为土壤水分控制下限（占田间持水量的百分数），秸秆覆盖处理的覆盖量为7500kg/hm 2 。
雨养条件下，夏玉米的耗水量主要受生育期降水量多少的影响，同时也受秸秆覆盖量的影响。由表 3.36 [7] 可以看出，2003 年夏玉米的耗水量比 2002 年的高 141.30～170.90mm，其耗水量高的原因是2003年夏玉米生长期间的降雨量为685.9mm，而2002年只有192.9mm。可见，在雨养条件下，降雨量的多少是影响耗水量的主要因素。夏玉米耗水量有随着覆盖量的增加而呈降低的趋势，覆盖量越大，总耗水量越小。T2、T3、T4、T5处理的两年平均总耗水量分别较对照（T1）减少约3.07%、5.81%、7.41%和10.58%。从阶段耗水量和模系数来看，两年的试验结果均是拔节—孕穗期的最大，抽雄—吐丝期的次之。从排序来看，两年的结果具有一定的差异，2002年为拔节—孕穗期＞抽雄—吐丝期＞苗期＞灌浆—成熟期，而2003年为拔节—孕穗期＞抽雄—吐丝期＞灌浆—成熟期＞苗期。
表3.36 不同秸秆覆盖处理夏玉米各生育期耗水量与模系数（陕西杨凌）
注 T1、T2、T3、T4、T5的覆盖量分别约为0kg/hm 2 、1030kg/hm 2 、2060kg/hm 2 、3090kg/hm 2 和4120kg/hm 2 。
棉花属锦葵科棉属，是中国重要的经济作物之一，其种植面积居经济作物之首，约占经济作物播种面积的1/3。中国北方棉区主要包括：新疆、甘肃及河西走廊、河北长城以南、山东、河南、山西南部、陕西关中、甘肃陇南、北京和天津地区等。北方棉区分布广，气候、土壤、品种以及栽培条件差异很大，因而其需水量以及耗水规律在地区以及年际间具有一定的差异。
棉花各生育阶段的需水量及日需水量因植株的生长发育进程、群体结构以及气象条件的差异存在较大的不同。在河南新乡的春棉和夏棉试验结果表明，棉花苗期需水量最少，模系数为6.10%～18.62%；蕾期需水量明显增加，模系数为18.43%～20.31%；到花铃期需水量达到最大，模系数为43.18%～63.87%；吐絮—成熟期的需水量变小，模系数降为7.09%～17.88%。不同年份间棉花日需水量具有相似的变化规律，出苗后日需水量逐渐增加，到花铃期达到最大，为4.14～5.02mm/d，此后逐渐降低。这种前期小、中期大、后期又小的需水规律是棉花自身生理需水与生态环境条件长期相适应的结果（表3.37）。由表3.37还可以看出，棉花因种植季节的不同，其需水量存在较大的差异，夏棉比春棉的生长季短，故其需水量比春棉的低。
作物系数K c 是估算作物需水量最基本的参数。由河南新乡试验结果计算的棉花K c 表明，棉花全生育期的K c 为0.82～1.06，夏棉的全生育期K c 最高，为1.06；春棉的K c 较低，为0.82～0.85；棉花生育期内的K c 变化规律基本一致，苗期的K c 最小，为0.20～0.59。随着棉花的生长发育以及气温的升高，K c 逐渐增大，到花铃期（开花—吐絮期）达到最大，为1.16～1.42，之后开始逐渐降低（表3.37）。同一地区不同年际间棉花相同生育期K c 差异大的原因可能是降雨或灌水时间及灌水量的差异造成的。
表3.37 棉花生育期各阶段的需水量、日需水量、模系数和作物系数（河南新乡）
注 1998—1999年为春棉，2010年为夏棉。
在河南新乡地区，棉花耗水量随着灌溉定额的增加而增大，在防雨棚隔绝降雨的条件下棉花耗水量为352.20～526.90mm，1998—1999年的试验结果差异不大，并且具有相同的耗水规律。棉花各生育阶段的耗水量不同，苗期耗水量最少，模系数为 5.56%～13.69%，蕾期耗水量明显增加，模系数为12.99%～20.67%，到花铃期耗水量达到最大，模系数为 59.08%～66.47%，吐絮—成熟期的耗水量变小，模系数降为 5.50%～14.69%。不同处理的日耗水量呈现前期小、中期大、后期又小的变化规律，出苗后日耗水量逐渐增加，到花铃期达到最大，为 3.40～5.19mm/d，此后逐渐降低（表 3.38）。1997—1999年在山西霍泉灌区李堡的大田试验也取得了类似的结果（表3.39），阶段耗水量与模系数也同样反映出前期小、中期大、后期又小的变化规律，哪一个生育阶段灌水都会使该阶段的耗水量与模系数增大；不同年份之间相同的灌水处理耗水量差异较大，这是由降雨量的差异引起的，1998年棉花的耗水量最大，1999年的次之，1997年的最小。由此可见，耗水量大小与土壤含水量高低有关，一般灌水量大或降雨多的年份，土壤含水量高，耗水量也就大；反之，灌水量小或降雨量少的年份，土壤含水量较低，耗水量一般较小。大田试验无防雨设施不能排除降雨的影响，阶段耗水量大小除与灌水量有关外，也与该阶段的降雨量关系很大，降雨越多，阶段耗水量就越大，模系数也越大。因此，在不同的年份，相同生育阶段的耗水量和模系数会发生相应的变化，呈现出一定的差异。
表3.38 不同灌溉处理棉花各生育阶段耗水量与模系数（河南新乡）
续表
注 40%ET、55%ET、70%ET、85%ET的灌溉定额分别为210mm、278mm、345mm和428mm。
表3.39 不同灌溉处理棉花各生育阶段耗水量与模系数（山西霍泉灌区）
中国农业科学院农田灌溉研究所于2009年4—10月和2010年4—10月分别在新疆生产建设兵团灌溉试验中心站和石河子大学节水灌溉试验站对膜下滴灌和地下滴灌的棉花耗水量进行了研究。其中2009年膜下滴灌试验设3个灌水水平，2个灌水周期，共7个处理（表3.40）；2010年膜下滴灌和地下滴灌试验设4个灌水下限，7个灌水水平，8个处理（表3.41），各处理重复3次，顺序排列。按照棉花的生长习性将棉花的生育期划分为苗期、蕾期、花铃期和吐絮期4个生育阶段，其中苗期和吐絮期不进行水分处理，为保证顺利出苗，播种后灌出苗水（不滴肥）45mm。
表3.40 膜下滴灌试验设计（新疆生产建设兵团灌溉试验中心站，2009年）
表3.41 膜下滴灌与地下滴灌试验设计（新疆石河子，2010年）
注 灌水控制下限以棉田窄行0～70cm土壤含水量为依据；灌水控制下限为土壤含水率占田间持水率的百分比。
滴灌棉花两个生长季的耗水量结果（表3.42～表3.44）表明，滴灌棉花耗水过程与棉花需水过程相类似，在播种—出苗期棉田耗水主要为膜间裸土蒸发，耗水量最小；苗期由于植株矮小，叶片较少，植株蒸腾较小，棉田耗水较少；进入蕾期后棉花生长开始由营养生长向生殖生长过渡，棉株生长旺盛，棉田基本封行，棉花耗水快速增加；生殖和营养生长并进的花铃期处于棉花需水需肥关键期，棉花耗水最高，随后随着棉花的吐絮以及气温的回落棉田耗水逐渐减少。膜下滴灌棉花全生育期的耗水量和日耗水量分别为373.50～514.90mm和2.17～3.16mm/d，棉花在苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的耗水量分别占全生育耗水量的17%～24%、13%～19%、42%～58%和5%～16%；地下滴灌棉花全生育期的耗水量和日耗水量分别为471.40～539.90mm和2.89～3.31mm/d，棉花在苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的耗水量分别占全生育耗水量的21%～24%、13%～18%、43%～52%和10%～17%。
表3.42 不同水分处理对膜下滴灌棉花耗水量的影响（新疆生产建设兵团灌溉试验中心站，2009年）
从表3.42还可以看到，膜下滴灌条件下不同时期、不同程度的水分胁迫均会对棉花耗水过程造成不同程度的影响，总的趋势为棉花的阶段耗水量、全生育期耗水量以及不同时期的日耗水量均随水分胁迫的加剧而降低。例如，全生育期充分供水处理T2，全生育期耗水量和日耗水量在所有处理中均最高；与T2相比，蕾期水分胁迫处理T1、T3和T4蕾期耗水量分别降低了11.90mm、22.50mm和16.30mm，花铃期水分胁迫处理T5、T6和T7花铃期耗水量分别降低了49.20mm、83.60mm和50.50mm。
表3.43 不同水分处理对膜下滴灌棉花耗水量的影响（新疆石河子，2010年）
表3.44 不同水分处理对地下滴灌棉花耗水量的影响（新疆石河子，2010年）
2010年试验得出了与2009年试验相类似的结果，但棉花耗水过程略有不同，由于2010年种植时间较晚，所以棉花苗期相对有所推后，气温较高，棉籽的萌芽和棉苗生长相对较快，棉田土壤无效蒸发以及棉株蒸腾也相对较高，最终导致棉花苗期耗水量和日耗水量较高；进入花铃期后又遇到了低温和阴天的干扰，导致棉花花铃期耗水量和日耗水量小于正常年份。由表3.43和表3.44可以看出，水分处理对棉花耗水的影响不仅与水分胁迫程度和胁迫时间有关，而且受灌水方式的影响。膜下滴灌试验，与对照处理T8相比，蕾期水分胁迫花铃期正常供水的处理T1、T2 和T3，其蕾期耗水量分别降低了33.20mm、20.90mm和11.50mm，全生育期耗水量T1和T3分别降低了31.40mm和1.20mm，而T2处理增加了3.20mm；蕾期正常供水花铃期水分胁迫的处理T5和T6，其花铃期耗水量分别降低了 70.90mm和 56.10mm，其全生育期耗水量分别降低了74.60mm和63.10mm。而地下滴灌条件下，与处理T8相比，T1、T2和T3蕾期耗水量分别降低了27.20mm、19.90mm和11.90mm，全生育期耗水量T1降低了17.40mm，而T2和T3的全生育期耗水量分别增加了6.70mm和5.40mm；花铃期水分胁迫的T5、T6处理的花铃期耗水量分别降低了 62.90mm和 47.80mm，全生育期耗水量分别降低了61.80mm和56.20mm。试验结果表明，棉花蕾期阶段耗水量减小的程度随着水分胁迫的加剧而加剧，花铃期阶段耗水量也得到了相似的结论；与全生育期充分供水处理相比，蕾期水分胁迫花铃期正常供水处理的全生育期耗水量降低较小，甚至大于对照处理，而蕾期正常供水花铃期水分胁迫处理的全生育期耗水量比对照处理小得多；相同的水分胁迫发生在前期对棉花耗水量的影响小于发生在后期的影响；蕾期相同程度的水分胁迫对膜下滴灌棉花蕾期耗水量和全生育期耗水量的影响大于地下滴灌，花铃期相同水分胁迫的试验结果与蕾期结果相似。
耕作方式对棉花的耗水量具有明显影响。刘浩等 [8] 的研究结果显示，免耕和翻耕两种耕作方式下棉田棵间土壤蒸发量存在明显差异，免耕和翻耕处理在棉花整个生育期内日平均棵间土壤蒸发量分别为 1.26mm/d和 1.58mm/d，免耕处理比翻耕处理显著减小了20.3%。从表3.45中可以看出，除吐絮期外，免耕和翻耕方式对喷灌条件下麦后移栽夏棉各生育期阶段耗水量和日耗水量的影响无显著差异；而各生育期的耗水量与土壤含水量有关，亏缺灌溉处理的阶段耗水量和日耗水量均显著低于相应的适宜供水处理。与相同耕作方式的适宜供水处理相比，免耕亏缺灌溉和翻耕亏缺灌溉在全生育期的耗水量分别降低了61.60mm和52.90mm。各处理棉花在整个生育期的耗水规律基本一致：日耗水量随着棉花生育进程的推移逐渐增大，到花铃期达到峰值，为3.50～4.19mm/d，吐絮期又迅速减小，即耗水特性表现为前期小、中期大、后期减小的变化规律。
表3.45 不同耕作方式下麦后移栽夏棉各生育期的耗水量（河南新乡，2010年）
注 CT代表翻耕适宜供水；NT代表免耕适宜供水；CS代表翻耕亏缺灌溉；NS代表免耕亏缺灌溉。适宜供水的土壤水分控制下限为田持的70%，亏缺灌溉的土壤水分控制下限为田持的60%。