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玉米是我国第一大农作物,东北玉米产量的增长对全国粮食增产的贡献率达78%以上。降水分布不均和春季低温冷害是限制东北雨养区玉米增产的关键因素,如何充分利用有限的降水资源实现农业高效用水,对东北雨养区玉米稳产高产具有重要意义。本文在田间试验基础上,结合试验区气象数据、土壤数据、作物数据以及田间管理等资料,基于HYDRUS-1D,对水汽热耦合模型相关参数进行敏感性分析、率定和验证;模拟了露地和黑膜覆盖（75000株/hm2）下田间土壤水分和温度变化规律;分析了不同覆盖处理（露地和黑膜）和种植密度（60000株/hm2、75000株/hm2和90000株/hm2）对玉米干物质水分利用效率和经济产量水分利用效率的影响;并进一步分析了种植密度探讨了为75000株/hm2下的春玉米田间土壤水-温效应与水分利用效率相关关系。主要研究成果如下:（1）对模型参数进行了敏感性分析、率定和验证。在土壤水参数中,土壤含水率对孔径指数（n）和土壤饱和含水率（θs）最敏感;在作物参数中,反照率（Albedo）对土壤含水率的影响最大,其次为叶面积指数（LAI）;气象参数中,土壤含水率对降雨（Rainfall）最敏感,其次为温度（T）。影响耕层温度的主要参数是土壤热参数,其次为气象参数和作物参数。土壤蒸发对土壤水参数和土壤热导率函数系数b1、b2、b3变化敏感,对作物参数中的LAI、Albedo变化敏感。植株蒸腾则对LAI、株高（CH）以及Albedo变化敏感。利用2016年和2017年田间实测数据对模型进行了率定和验证,结果表明,模型能够很好的模拟露地和黑膜处理下土壤水分和温度变化。（2）基于HYDRUS-1D模型对露地和黑膜处理土壤水分进行了模拟与分析。在连续无降雨条件下,露地土壤含水率随时间呈逐渐下降趋势,黑膜处理下土壤含水率基本保持不变。同一土层处,露地处理由于毛细管力作用向上层土壤运输的水分通量要比黑膜处理多;从单场降雨来看,露地和黑膜处理随着土壤深度的增加,水分总上升量先增加后减小,总下渗量逐渐减小;露地和黑膜处理平均日蒸腾强度、日耗水量以及平均日耗水强度均随着玉米的生长呈现出先升高和后下降的变化趋势,黑膜处理的平均日蒸腾强度大于露地处理,但露地处理耗水量显著高于黑膜处理,蒸发强度变化规律则与蒸腾强度相反;土体蓄水量的变化随降水量增加,波动变大,影响的土壤深度越深。露地和黑膜玉米根系吸水速率均呈现出先增大后减小的趋势,最大根系吸水速率均发生在抽穗期;露地和黑膜处理玉米各个生育阶段土壤水资源均表现为补给状态。（3）基于HYDRUS-1D模型对露地和黑膜处理耕层温度进行了模拟与分析。露地和黑膜处理耕层温度均呈现出正弦曲线昼夜变化规律。土层越深,土壤温度日振幅越小,土壤最高温度和最低温度出现的时间滞后效应越明显;同一土层,不同处理土壤温度日振幅随玉米生长而减小,黑膜土壤有效积温大于露地处理,两者差距随着生育进程的推进逐渐拉大。随土壤深度的增加,露地和黑膜土壤有效积温的差距不断减小。玉米不同生长阶段有效积温占总积温的比例从大到小均表现为:苗期>成熟期>拔节期>灌浆期>抽穗期。（4）分析了覆膜和种植密度对玉米水分利用效率的影响。除了抽穗期覆膜对玉米干物质水分利用效率(WUEET·B)影响不显著外,其他生长阶段,覆膜和种植密度以及两者交互作用对玉米WUEET·B均有显著影响。玉米基于干物质水分利用效率(WUEET·B)随着种植密度增加逐渐变大。覆膜和种植密度对玉米基于经济产量水分利用效率(WUEET·Y)的影响显著。玉米苗期和抽穗期的WUEET·B越大,WUEET·Y越大。（5）研究了土壤水-温效应与经济产量和水分利用效率的关系。ET、E以及E/ET越大,玉米WUEET·B和WUEET·Y越小;ET和E/ET越大,玉米最终经济产量越小;并且经济产量与0-25cm土壤耕层积温和0-30cm土壤平均含水率呈显著的正相关关系,采用灰色关联分析法分析表明,适宜的耕层积温和土壤平均含水率可以提高玉米穗粒数和百粒重,从而提高产量;0-25cm土壤耕层积温与ET、E、WUEET·B以及WUEET·Y呈显著正相关关系;0-60cm土壤平均含水率与WUEET·B和WUEET·Y均呈显著正相关关系。