华北高产粮区基于种植制度调整和水氮优化节水效应

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1、华北高产粮区基于种植制度调整和水氮优化的节水效应第29卷第2期农业工程学报Vol.29No.22013年1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan.20131华北高产粮区基于种植制度调整和水氮优化的节水效应王大鹏1,2，吴文良1※，顾松东3，孟凡乔1，石岳峰1（1.中国农业大学资源与环境学院，北京100193；2.中国热带农业科学院橡胶研究所，儋州571737；3.青岛农业大学农学与植物保护学院，青岛266109）摘要：冬小麦/夏玉米一年两熟是华北平原粮食

2、作物主要的种植方式。冬小麦生育期降水少，春季灌溉是保证其高产的必要措施。基于上述问题，在华北平原高产粮区设置田间试验，研究了调整种植制度和水氮优化等措施下的节水效应。结果表明，将一年两熟的冬小麦套种夏玉米调整为冬小麦直播夏玉米，并结合水氮优化等措施，能降低作物耗水15%，提高灌溉水利用效率52%～54%，而产量并没有下降；而将一年两熟调整为两年三熟和一年一熟，尽管能降低作物耗水24%～31%，且能提高灌溉水利用效率58%～172%，但产量却下降16%～27%。综上所述，该区将现行的一年两熟制中的套种调整为直播，并加以水氮优化等措施，是

3、目前较为适宜的种植方式。考虑到该区水资源严重短缺的现实，两年三熟制可能是未来的种植趋势，但需要挖掘其产量潜力。关键词：作物，灌溉，农业，种植制度，水氮优化，产量，耗水，灌溉水利用效率doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.02.001中图分类号：S274.1；S152.7文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-02-0001-08王大鹏，吴文良，顾松东，等.华北高产粮区基于种植制度调整和水氮优化的节水效应[J].农业工程学报，2013，29(2)：1－8.WangDapeng,WuWenli

4、ang,GuSongdong,etal.Water-savingeffectunderadjustmentofcroppingsystemsandoptimizationofwaterandnitrogeninhighyieldregionsofNorthChina[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(2):1－8.(inChinesewithEnglishabstract)0引言.华北平原

5、多为半干旱农业区，大气降水难以满足作物生长耗水需求，地表水资源又十分有限，因此地下水灌溉是确保该区农业稳产、增产的关键[1-2]。而近年来随着工农业的快速发展，华北平原连年超采地下水，资源正在不断的枯竭[3-4]。水资源短缺已成为制约该区农业可持续发展的主要因素和重大生态环境问题[5-6]。冬小麦/夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植方式。受大陆性季风气候的影响，华北平原不仅降雨总量少，且年内、年际分布极不均匀。冬小麦生育期降水量仅100～180mm，约占高产小麦总需水量的25%～40%。而且在冬小麦生长迅速、需水量和需肥量最大

6、的关键时期大部分地区降水不足80mm，因此春季灌溉是保收稿日期：2012-07-25修订日期：2012-12-21基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAD15B01-3）；中央级科研院所基本科研业务费（No.RC201203）。作者简介：王大鹏（1981－），男，山东莱阳人，助理研究员，博士，主要从事水氮资源高效利用方面研究。儋州中国热带农业科学院橡胶研究所，571737。Email：dapengwang@yahoo.cn※通信作者：吴文良（1961－），男，山东昌邑人，教授，博士生导师，主要从事生态农业与区域农业发展的研究。北

7、京中国农业大学资源与环境学院，100193。Email：wuwenl@cau.edu.cn证冬小麦产量的必要措施[7-8]。鉴于该区上述种植模式与降水特点，以往的节水研究主要针对小麦作物，多从满足小麦的生物学需水规律出发，采用抗旱品种或节水农艺以提高水分利用率和获取高产为目的来确定灌溉定额[9-15]。然而华北平原降水量一般都不能满足一年两熟制作物对水分的要求[16]，对水分需求高的冬小麦即使采用节水种植方式仍会加剧水资源短缺[17]。因此有学者提出根据华北实际情况，适当压缩小麦播种面积，调整和优化种植结构，充分利用自然降水，来提高农

8、田系统水分利用效率[18-20]。这些观点为华北平原农田系统水分高效利用提出了新的思路。针对华北平原水资源短缺、小麦作物耗水量大、水资源利用率低的现状，本文利用田间试验，试图通过调整种植制度、进行关键水灌溉并结合优化氮素