稻田综合种养是当前我国稻作的重要模式,近年来发展迅速,尤其是稻虾共作成为了研究热点。稻虾共作模式的水资源环境变化和水资源利用效率关系到该模式的可持续性发展。为了深入了解湖北省不同环境条件下稻虾共作模式水分平衡状况和水分生产效率,本试验于2017-2018设置了田间定位试验、定点观测试验和区域调查试验。通过HYDRUS-1D模型模拟湖北省稻虾共作不同养殖沟宽度和不同地貌类型环境下的水分平衡,并计算其水分生产效率。旨在探明稻虾共作模式下水分生产效率和水平衡的变化特征,评估湖北省不同区域稻虾共作水文循环特征和适宜性。研究结果如下:(1)利用HYDRUS-1D模型模拟田间定位试验不同养殖沟宽度的土壤体积含水率,利用效率模型和评价指标分别对4种养殖沟宽度进行分析和评价。4种不同养殖沟宽度模拟结果显示:效率系数(Ens)结果分别为0.74、0.88、0.81和0.85;均方根误差(RMSE)结果分别为6.38、5.87、4.51和3.44。结果表明模型能够很好的模拟田间土壤水分运动特征,体现了该模型在稻虾共作田和稻单对照田的适用性。(2)田间定位试验表明,稻虾共作不同养殖沟宽度水分生产效率随着养殖沟宽度的增加而降低,分别为0.81 kg/m~3、0.78 kg/m~3、0.69 kg/m~3和0.60 kg/m~3。HYDRUS-1D模型模拟了田间定位试验不同养殖沟宽度的水分平衡,结果表明:地下水补给量3 m>2 m>1 m>CK,分别为83.0 mm、72.1 mm、62.5 mm和55.6mm;渗漏量3 m>2 m>1 m>CK,分别为319.9 mm、245.6 mm、135.5 mm和68.1 mm;随着养殖沟宽度增加,水分调蓄量分别为108.3 mm、756.9 mm、1516.7mm和1873.5 mm。(3)定点观测及区域调查研究表明,湖北省不同地貌环境特点和水土资源状况制约着稻虾共作模式的应用,影响其水分管理模式。江汉平原:稻虾共作田块采取宽沟(5 m-8 m)模式,田块面积大,通常50亩左右一个单位,水源充足灌溉方便。稻季田面灌水深度10.62 cm,稻田“露田”46.39天。水稻收割后晒田一段时间后,覆水至田面高度,3月至6月逐渐加深到30 cm-70 cm;鄂东南丘陵:稻虾共作田块采取窄沟(2 m-5 m)模式,部分丘陵地区设置生态池,解决小龙虾的过冬问题。水源主要来自降雨和水库河流,稻季田面灌水深度7.61 cm,稻田“露田”55.76天。水稻收割后,湖区一般覆水至田面平齐,3月6月逐渐加深到30 cm-75 cm。丘陵地带冬季不覆水。鄂中北岗地:稻虾共作田块同样采取窄沟(1 m-4 m)模式,水资源相对匮乏,主要利用水库水等。稻季田面灌水深度8.14 cm,灌水次数通常在7.48次,稻田“露田”25.67天。水稻收割后一周内覆水至田面10 cm,3月至6月逐渐加深到20 cm-50 cm。不同区域水分生产率:鄂中北岗地>江汉平原>鄂东南丘陵,分别为0.83kg/m~2、0.79 kg/m~2和0.66 kg/m~2。不同区域水分平衡:江汉平原灌溉量、地下水补给和调蓄水量最大,分别为1553.7 mm、104.5 mm和872.4 mm;鄂中北岗地蒸散发量最大,达到725.3 mm;鄂东南丘陵降雨量和渗漏最大,分别为789.0 mm和830.4 mm。(4)通过模拟不同灌溉量(养殖沟宽度)来优化灌溉模式。江汉平原地区在原来的灌溉量基础上可以适当增加灌溉量(原来灌溉量的1.25倍至1.5倍),其中调蓄水可以增加457.33 mm-931.71 mm;鄂中北岗地适宜维持现有的灌溉量或者养殖沟宽度;鄂东南丘陵地区土壤保水性较差,可以适当降低灌溉水(原来灌溉量的0.75倍),减少渗漏98.4 mm,以达到水资源的高效利用。(5)湖北省稻虾共作适宜性分析表明:江汉平原地形平坦,灌溉方便,适宜大面积的稻虾共作,通常以村级为单位进行上千亩连片养殖,养殖沟可采用5m以上超宽沟类型,稻虾共作适宜面积为25万ha;鄂中北岗地适宜在集水容易且水资源丰富的地区进行一定面积的稻虾共作,通常以家庭合作社为主,面积控制在50亩至500亩范围,稻虾共作适宜面积为3万ha;鄂东南丘陵水资源较为充足,也可以发展一定规模的稻虾共作。但渗漏量大,田块面积和养殖沟不适宜过大,稻虾共作适宜面积为7万ha。