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华北平原地下水浅埋区，冬小麦生长季存在对地下水的利用，但是现行的灌溉方式没有考虑地下水对土壤水的补给作用，过多的灌溉造成水资源的无效损失和动力能源的损耗，利用大型蒸渗仪可以准确测定地下水和土壤水之间的交换过程，但是不能代表自然的状况。本文应用稳定同位素方法研究了不同灌溉条件下，冬小麦对地下水的利用特征。
实验在中国科学院禹城综合试验站进行，分析了无降雨无灌溉处理、雨养处理和降雨灌溉处理三种情况。通过分析三种情况下，土壤水同位素的剖而和时间变化特征、土壤含水量的剖面变化特征以及冬小麦根系的分布特征，对土壤进行了分层，无降雨无灌溉处理下土壤分为两层，雨养处理和降雨灌溉处理下土壤分为三层，并提出了土壤分为三层的情况下冬小麦对各层土壤水利用比例的计算方法。通过比较降水、灌溉水、土壤水、地下水和植物茎水δ18O值的相互关系，应用同位素线性混合模型估算了冬小麦对不同层次土壤水分的利用特征，并估算了不同生育期对地下水的利用比例。
土壤水稳定氧同位素信息揭示了冬小麦根系吸水的过程，结果显示：在只有地下水补给的情况下，冬小麦根系吸水过程主要受土壤含水量和冬小麦根系分布影响，返青期冬小麦对上层土壤水的利用较多，生长旺盛的拔节期冬小麦对下层土壤水的利用较多；冬小麦生长期间降雨量很小，降雨过程对冬小麦根系吸水特征没有产生明显的影响；小型灌溉事件对冬小麦根系吸水特征的影响也不大，只有大型灌溉事件能够明显改变冬小麦对不同层次土壤水分的利用情况。比较两种灌溉处理下冬小麦根系吸水过程发现，水分较充足的大田灌溉条件下，冬小麦对表层土壤水的依赖性较大，雨养处理和小型灌溉处理下冬小麦对较深层土壤水的依赖性相对较大。对不同水分处理下冬小麦根系吸水过程的分析表明，用同位素信息得到的结果能够对冬小麦根系吸水的过程做出合理的解释。
冬小麦对地下水利用比例的计算结果表明，在2007年实验期间，雨养处理和40％田间持水量灌溉处理冬小麦对地下水的利用比例在20％左右，而在现行灌溉制度处理下。冬小麦对地下水也有一定的利用，达到至少4％。
研究结果显示，水分越充足，冬小麦对地下水的利用越少。大型灌溉事件尤其能够抑制冬小麦对地下水的利用。地下水对于浅埋深条件下的冬小麦是一个重要的天然补给，因此在地下水浅埋区冬小麦生长季可以适当控制灌溉量，促进冬小麦对地下水的利用，减少水资源的浪费。