我國降雨和水資源時空分布不均，因此必須在提倡節約用水的基礎上，調控地下水位，減少漬害，使作物最大限度的利用地下水進行補給，對發展農業節水，提高水分生產效率，實現高效節水、增產有雙重意義。不同地區、不同作物及其在不同的生育階段對地下水埋深的要求有所不同，需要進行合理的水位控制，為作物創造適宜的土壤水分環境，以促進產量的提高。研究不同地下水埋深對作物的影響，對于作物灌溉制度的制定、區域水文循環模型與農田水量轉化研究、鹽堿地的綜合治理和改良等方面都有著十分重要的意義。控制地下水位歷來是農學、土壤、水利和氣象專家等關注和研究的重點。由于地區間生態條件的差異和研究的側重點不同，對作物適宜的地下水位要求不盡一致。作物適宜的地下水埋深與作物種類、土質、氣候以及栽培措施等因素有關。要定量研究不同地下水埋深對作物的影響，一般通過人工控制地下水位的方法，通過馬氏瓶來控制地下水埋深。地下水埋深對作物的影響研究主要集中在三個方面：一是從水分轉化運移角度來研究不同的地下水位，土壤條件下作物根系土壤水分的補給，鹽分的運移規律。地下水埋深對作物根系土壤水動態的影響是近年來研究的重點。二是從作物載培學和植物生理方面，研究地下水埋深對作物生長發育影響。三是從節水灌溉角度探討地下水埋深對作物產量的影響。地下水埋深影響到作物生長發育各個方面和階段,作物生長發育狀況的變化會改變其自身水分消耗反過來也影響到土壤水分鹽分狀況及作物產量，這三個方面相互作用，相互影響的。

 

  1． 地下水埋深對作物根系土壤水分和鹽分運移的影響

 

  對于旱作地區的地下水，并非全部能被作物利用，必須適時適量的轉化為作物根系吸水層中的土壤水才能被作物利用。地下水一般不允許上升至根系吸水層，否則易造成漬害，只能以上升毛管水的形式補給根系吸水層。

 

  地下水埋深對作物根系土壤水分運動影響，主要是在作物土壤水分的季節、垂直變化規律和補給上。巴比江等[8]的研究表明，在季節變化上，地下水埋深影響表層和主要根系層的土壤水分變化規律，越淺對玉米根系層的影響較大；在垂直變化上，越深同層土壤含水率差異越大。李志軍等把地下水埋深對玉米土壤水分的季節變化分為緩慢失墑期、雨季干濕交替期、穩墑恢復期。地下水埋藏越淺，相同層次土壤含水率愈高；垂直變化上，埋藏越深，各層次分布差異越大，且層次界限越明顯。巴比江等把對冬小麥的研究發現，季節變化分為緩慢消耗期(9~11月)、穩定期(11至翌年3月)、強烈變化期(4~6月)。地下水埋深影響地下水對作物根系土壤水分的補給。如內蒙灌區春小麥地下水補給量，當地下水埋深為1.5～2.5m時，補給量為40～80m3/畝，河南省人民勝利渠在1957～1958年觀測資料證明，冬小麥生長期內地下水埋深1.0～2.0m，地下水補給量占總耗水量的20％。左強等通過對蒸發條件下地下水對lm土體水分補給的數值模擬研究認為，在相同的水分蒸發條件下，地下水埋埋深越大，則各深度的水分通量越小。當地下水埋深大于3m時，地下水對1m土體的已基本沒有補給。

 

  干旱地區，處于區域性積鹽狀態，當地下水埋藏較淺時，土壤容易發生強烈的鹽堿化。在氣候條件相同、土壤質地、土壤剖面以及相應的導水性能、水質及地面覆蓋狀況相似的情況下土壤水分運動及積鹽強度主要取決于地下水的埋深。楊建強，羅先香[4]運用人工網絡和趨勢線分析建立了土壤鹽漬化與地下水埋深關系曲線。張展羽等建立了作物生長條件下農田水鹽運移模型。在發生降雨和進行灌溉時，地下水埋深對作物根部土壤的入滲也有影響。地下水位愈高，土壤含水量愈大，入滲速度愈小，雨水或者灌溉入滲總量也愈小，入滲期間自地表所能帶入深層的鹽分愈少，作物根部土壤不容易脫鹽，易發生鹽漬化。

 

  2．地下水埋深對作物生長發育的影響

 

  地下水埋深對作物生長發育的影響包括生態指標和生理指標。王曉紅，侯浩波等的研究表明：地下水埋深越深玉米株高越高，不同埋深間玉米的葉面積指數也有較大差異，1m埋深條件下，玉米的騰發量與別的處理的差異顯著。地下水位過高，作物的蒸騰速率降低，原因是作物根系過濕，易發生漬害，影響到作物根系的發育和吸水能力，從而降低作物騰發量。水位過低，很容易形成強烈向表層輸水的毛管作用，通過土壤表層直接蒸發散失大量水分，從而提高了作物騰發量。瞿益民等通過對辣椒的實驗得出移栽甜椒騰發量與地下水埋深之間大致呈二次拋物線關系。當水位較淺時，地下水可以不斷地補充根系吸水層中的水分消耗，從而減少灌水定額和灌水次數。趙正宜，王東閣[16]的研究表明把水稻的地下水位控制在0.3m以下，有效莖數，有效分蘗率，干物質重，葉面積指數，葉面積指數，呼吸強度等均比對照有所提高。

 

  不同地下水埋深影響作物根系的發育和在土壤中的分布[7]。地下水埋深的不同影響主根的下扎深度，功能和功能期，這是土壤水分對根系生長作用和根系對土壤水分狀況適應性反應的綜合體現。地下水埋深對根系的發育影響在土壤剖面上的分布，地下水埋深越大，作物根系在土壤層發育越多，根系發育漸趨良好，入土深度加大，干物質加重。如果地下水位過高，則易造成土壤通氣不良，作物根部缺氧，呼吸困難。陳勇等的研究認為丘陵地區高產小麥田的地下水位以0.85～0.9m為宜。播種后地下水位可回升至0.5m以下，有利于全苗、齊苗，促早發冬壯；返青至抽穗期以0.85m以下有利于控旺促壯、發根；成熟期穩定在0.65～0.7m，有利于養根保葉，活熟到老，積累更多的灌漿物質。作物不同的生育期對地下水位的要求也不盡相同。王永林的實驗[18]認為冬小麥不同生長期適宜地下水埋深控制指標為播種出苗期0.4~0.5 m，分蘗越冬期0.5 ～0.6 m，返青期0. 6 ～0. 8 m，拔節至成熟期0.8～1.0m。唐明珍等[32]的研究認為平原和江圩區拔節孕穗期適宜地下水位為0.9～1.3m，丘陵地區為0.9m。因此應根據作物不同的生育期和不同的土壤環境條件對地下水埋深進行合理適時調控。

 

  3．地下水埋深對作物產量的影響

 

  地下水通過影響作物的根系生長，進而影響作物的根冠關系和冠層的光合作用，對作物的水分利用效率和作物產量發生作用。目前荷蘭等國根據不同地下水埋深時作物的產量，求得了地下水埋深與作物產量關系曲線。如下圖：  Bouman和Kropff等建立了水稻生產模型ORYZA2000，較好的模擬了不同地下水深對水稻產量相關指標的影響。一些研究表明在地下水作用下作物產量和地下水位之間存在一個最優的地下水位，這一最優地下水位是作物、土壤和氣候的函數。

 

  Kahlown等的研究發現地下水位埋深為0.5m時，小麥產量最高，為2m和2m以下甘蔗的產量最高。Hiler等的研究認為地下水位埋深為0.9m時高粱產量最高。蔡勇，顧正華，周綱運用人工 神經網絡方法建立了棉花適宜地下水分析模型，并成功對江蘇適宜地下水埋深進行了預測，得出江蘇常種棉花0.8～0.9m時產量最高。孫國義，楊中澤等的研究認為：小麥生長的適宜地下水位埋深在0.2～0.6m之間，旱年地下水位埋深宜淺，豐水年地下水位埋深宜大。封超年等的研究發現：不同處理間千粒重的變化趨勢是地下水埋藏越深，千粒重越重，產量不同的原因是拔節后地下水埋深影響生育后期干物質的累積。王元華采用動態水位與靜態水位相結合的方法,研究認為小麥全生育期地下水埋深為0.8m時產量最高，地下水埋深對小麥產量的影響，主要是增穗，其次是增重，對千粒重的影響較小。俞雙恩等的研究發現小麥品質隨地下水埋深的增大而提高。林賢青等的研究認為地下埋深對稻米蛋白質含量的影響不顯著。

 

  4．地下水埋深對作物影響的機理

 

  地下水埋深對作物影響機理，從作物栽培學的角度，一般認為地下水埋深影響作物根系土壤水分的分布，而土壤水分分布控制著作物干物質的累積與分配，影響著作物的水分利用效率。楊建鋒等認為通過調控地下水位可以協調作物的根冠關系，促進干物質累積，優化干物質的分配，減少生長冗余，提高作物產量，提高水分利用效率。小麥的根系發育受地下水埋深制約，即埋深愈大，根深和根系密集層深度也愈大，根系發育就愈好，根深葉茂，根壯苗健，必然促進小麥生長，使其干物質和籽粒產量高[23]。不同的地下水埋深調節了作物根系在土體的分布范圍、下扎深度、功能和功能期，調節產量生產期、光合生產能力，影響花后干物質積累，使庫容量和庫的充實度發生差異，最終影響產量。通過降低地下水位，減少土壤水分，可以達到增產的目的，一般認為是改善了土壤通氣狀況，提高了根系活力，使好氣微生物活動加強，促進肥料和有機質分解，進而有利于上部植株的生長。

 

  5．需要進一步研究的問題

 

  目前大多數研究者對地下水埋深對作物影響的研究局限于旱作物，例如小麥，玉米，棉花等，對水稻等喜濕作物進行地下水埋深的研究比較少。就農田灌溉而言，人們關注的焦點大多是根層土壤的水分狀況和其動態過程。對地下水埋深對作物品質的影響研究不多。地下水埋深對作物的影響是一個復雜的多維的問題，它涉及作物種類，生長階段、農藝措施等因素，而且和土壤中的水、肥、氣、熱有關。以及和地下水作用下土壤根區的鹽分積累、微生物活動等密切相關。由于作物品種和地區環境條件的差異，保證作物高產穩產所提出的適宜地下水位不盡一致。另外地下水埋深對作物生態生理影響的機理有待進一步的加強。

 

  對地下水埋深作物影響的研究目前仍處于實驗探討階段，總的來說，其實用性尚嫌不足，要在生產上大面積應用更有較大的距離。需要建立不同作物適宜地下水埋深的指標體系，以使對地下水位的管理更加有章可循，促進作物穩產高產。以生產實踐為研究背景，結合地區降水與地下水情況、考慮作物生長階段，設計幾種不同的地下水埋深，探索不同作物幾個主要生長階段對地下水埋深敏感性顯得十分必要，對制定科學的灌排標準也具有重要的理論與實用價值。