曹彩云，黨紅凱，鄭春蓮，李 佳，劉學彤，李科江，馬俊永,3

( 1.河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所,河北衡水 053000；2.河北省作物抗旱研究重點實驗室,河北衡水 053000；3.農(nóng)業(yè)部衡水潮土生態(tài)環(huán)境重點野外科學觀測試驗站,河北衡水 053000; 4.河北省農(nóng)林科學院，河北石家莊 050031)

隨著耕地的減少和人口的不斷增加，我國糧食安全與日益減少的水資源矛盾日益突出[1]。華北地區(qū)為我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，其小麥產(chǎn)量的高低對我國的糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義[2]。華北平原主要的種植模式為冬小麥-夏玉米輪作[3-4]，小麥生長季降水吻合度僅為0.26，小麥生產(chǎn)用水主要依靠抽采地下水灌溉來滿足，導致地下水位不斷下降[5]和深層漏斗現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴重影響著整個社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[6]。與此同時，為了不斷提高作物產(chǎn)量，過量施肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上普遍存在[1]，不僅增加了生產(chǎn)成本、降低了肥料效率，而且加大了環(huán)境污染的風險。土壤的水分狀況在很大程度上影響著肥料效率的發(fā)揮，并在一定程度上決定著肥料的合理用量[7]，因此農(nóng)田水肥管理模式應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)條件和生產(chǎn)需求進行科學合理的規(guī)劃[8-12]。灌水量與施肥量之間存在明顯的交互效應(yīng)[13-14]，其中灌水量起著主導作用[15]，肥料對小麥的增產(chǎn)作用只有在水分的配合下才能充分發(fā)揮[16]。小麥對肥料養(yǎng)分的吸收和利用受灌水量和灌水次數(shù)的影響[17-18]。灌水量和灌水次數(shù)一方面影響小麥產(chǎn)量，另一方面也影響花前積累的養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)運、分配過程[19-22]，進而對養(yǎng)分的吸收和利用效率造成影響[23-24]。品種是影響小麥籽粒產(chǎn)量、氮素吸收利用的重要因素[25-26]，因而小麥水肥管理模式的優(yōu)化必須考慮品種的選擇。前人就不同灌水量和灌水時期對小麥產(chǎn)量和水肥利用效率的研究較多[27-29]，但建立在多年定位水肥管理模式基礎(chǔ)上的小麥產(chǎn)量效應(yīng)和氮素吸收和轉(zhuǎn)運等方面的研究鮮有報道。本研究在10余年定位水肥管理試驗的基礎(chǔ)上，分析不同水肥管理模式下小麥的產(chǎn)量、氮素吸收和轉(zhuǎn)運及水肥利用效率等的差異，以期為該區(qū)節(jié)水高效水肥管理技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料及方法

1.1 試驗概況

本試驗以多年定位管理模式試驗(2004年種麥開始)為基礎(chǔ)，于2013-2016年在河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所深州試驗站進行(37°44′N,115°47′E)，供試土壤為黏質(zhì)壤土。試驗設(shè)置5個水肥管理模式(分別用M1、M2、M3、M4和M5表示)，2013年10月小麥播種前土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分見表1。小麥足墑播種，播種時間分別為2013年10月10日、2014年10月12日和2015年10月12日，播量210 kg·hm-2。試驗田實行冬小麥-夏玉米輪作，每年總施肥量相同，小麥季底肥、追肥用量見表2，春季灌水時間和灌水量見表3，玉米水肥等管理同常規(guī)大田。小麥收獲期三年分別為6月9日、6月10日和6月11日。小麥三個生長季降水量在苗期至分蘗期(10月至笠年3月)分別為24.6、42.2和106.6 mm，拔節(jié)期(4月1日至15日)分別為2.5、49.9和0.5 mm，開花至灌漿初期(5月1日至10日)分別為4.3、51.9和 5.6 mm，總降水量分別為134.8、143.9和138.0 mm(小麥季常年平均降水量109 mm)。小麥生育期降水量及溫度變化如圖1所示。

表1 試驗前基礎(chǔ)地力Table 1 Basic soil fertility of different management modes before sowing

表2 不同小麥生長季肥料施用量Table 2 Fertilization rates in different wheat seasons in 2013-2016 kg·hm-2

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，以5種春季水肥管理模式為主區(qū)，以當?shù)刂髟远←溒贩N衡觀35和衡4399為裂區(qū)。5種管理模式分別為春季不灌溉+拔節(jié)期趁墑追肥(M0)、拔節(jié)水+拔節(jié)肥(M1)、拔節(jié)水+拔節(jié)肥+揚花或灌漿初期澆水(M2)、返青-拔節(jié)澆水(+追肥)+孕穗或揚花水+灌漿水(M3)和起身水(+1/2追肥)+拔節(jié)水(+1/2追肥)+揚花或灌漿初澆水+灌漿水(M4)。每次灌水量75 mm，小畦灌溉，小區(qū)之間設(shè)60 cm寬的隔離帶，春季灌溉方案見表3。三次重復，小區(qū)面積67.5 m2(7 m×9.6 m)。

圖1 2013-2016小麥季降雨量和平均氣溫變化

表3 小麥春季灌溉方案Table 3 Frequency and amount of spring irrigation for winter wheat

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產(chǎn)量測定

每小區(qū)選有代表性的樣方1 m 6行3個點，收獲面積2.7 m2，脫粒后稱重，折算公頃產(chǎn)量。

1.3.2 干物質(zhì)測定

2016年分別在返青期、起身期、拔節(jié)期、揚花期、灌漿期取樣，揚花前每區(qū)取有代表性的植株10株(按基本苗折算生物量)，揚花后每區(qū)取有代表性的植株40穗(按穗數(shù)折算生物量)，烘干后稱重折算出生物量，樣品留存測定全氮含量。

1.3.3 全氮含量測定

將揚花前10株樣品整株粉碎，將揚花后的樣品分成為葉片、莖稈+鞘、穎殼+穗軸和籽粒四部分粉碎，采用凱氏定氮法測定全氮含量。

1.3.4 土壤水分含量測定及耗水量計算

播種前和收獲后取2 m土體測土壤水分，土鉆取土，10 cm 1層，105 ℃烘箱烘干，計算土壤含水量(mm)。

土壤含水量=土層厚度×土壤容重×水重/干土重×10；

土壤水消耗量=階段初土壤含水量-階段末土壤含水量；

總耗水量=土壤貯水消耗量+生長期有效降水量+生長期總灌溉水量+地下水補給量-徑流-滲漏；

試驗地地勢平坦，2 m土體容重平均1.4 g·cm-3，地下水位在8 m以下，降水和灌水不足以形成徑流和滲漏，計算中地下水補給量、滲漏量和徑流量按0 mm計算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003進行計算; 用SAS 8.02數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行顯著性分析(LSD 法)。氮素轉(zhuǎn)運和利用參數(shù)計算[30]如下：

氮素利用效率=籽粒產(chǎn)量/植株氮素積累量;

氮素吸收效率=植株氮素積累量/氮素施用量;

營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量=開花期營養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營養(yǎng)器官氮素積累量;

氮素轉(zhuǎn)運效率=營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量/開花期營養(yǎng)器官氮素積累量×100%;

氮素貢獻率=營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量(或花后同化氮量)/成熟期籽粒氮素積累量×100%；

水分利用效率=籽粒產(chǎn)量/總耗水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 春季不同水肥管理模式對小麥地上部干物質(zhì)積累的影響

由于春季灌水和施肥時間的不同，不同管理模式對小麥地上部干物質(zhì)積累的影響不同(圖2)。在起身至拔節(jié)期，地上部干物質(zhì)積累量平均以M0模式最高，以M4模式最低；從揚花期開始，地上部干物質(zhì)積累量平均以M0模式最低，M1、M2、M3和M4模式的地上部干物質(zhì)積累量在揚花期較M0模式分別高21.1%、16.3%、23.7%和14.2%，灌漿初期分別高22.7%、12.6%、 24.5%和30.5%，成熟期分別高15.9%、27.6%、 40.0%和39.5%，說明不同水肥管理模式對小麥不同階段生長發(fā)育的作用存在差異，進而影響最終干物質(zhì)的積累。收獲期M3和M4模式間地上部干物質(zhì)平均積累量差異不顯著，但二者顯著高于其他模式。2個品種不同管理模式地上干物質(zhì)積累規(guī)律基本相同，收獲期均以M3模式干物質(zhì)積累量最多，品種與管理模式間的交互作用不顯著。衡觀35的地上部階段干物質(zhì)積累量均高于衡4399，但最終干物質(zhì)積累總量在2個品種間差異不顯著。

2.2 春季不同水肥管理模式對小麥不同生育時期氮素含量和階段積累量的影響

2個小麥品種春季植株氮素含量變化規(guī)律基本一致，從起身期到收獲期均呈下降趨勢(圖3)。返青期由于還未灌溉施肥，植株氮素含量在不同管理模式間差異不顯著；起身期植株氮素含量最高，以M4模式最低，可能由于該模式剛進行了灌溉，植株氮素含量被稀釋的緣故；拔節(jié)期，2個品種均以M3模式植株氮素含量最高，其次為M4模式；揚花期，衡觀35以M4模式最高，而衡4399以M3模式最高；灌漿期，M2、M3、M4模式間差異不顯著，均顯著高于其他模式；收獲期，M1、M2、M3、M4模式間差異不顯著，2個品種均以M0模式最低，其中衡觀35的M0模式與其他模式差異均顯著，衡4399的M0模式僅與M1模式差異顯著。這說明植株氮素含量受灌水時間、施肥時間、灌水次數(shù)、品種等因素影響。

同一時期圖柱上不同小寫字母表示不同處理間差異在0.05水平顯著。下圖同。

返青期由于小麥的生長相對較慢，對氮素的吸收相對較少，不同管理模式間2個品種地上部的氮素累積量均無顯著差異(表4)。隨著春季灌水量和灌水次數(shù)的差異及肥料的施入，不同管理模式間氮素的累積量開始出現(xiàn)明顯的差異，其中M3和M4模式的氮素積累表現(xiàn)出較快的速度。在收獲期M0模式地上部氮素的積累量最少，M1、M2、M3、M4模式的氮素積累量分別較M0模式平均高21.2%、36.3%、48.2%、48.1%，說明灌溉時間和灌溉量及追肥時間均影響植株氮素的階段吸收和總積累量。

圖3 春季不同管理模式對小麥不同生育時期植株氮素的影響

表4 春季不同管理模式對小麥氮素積累量的影響Table 4 Effect of different management modes in spring on nitrogen accumulation of winter wheat at different growth stages

2個品種收獲期氮素積累總量差異不顯著；衡觀35以M3模式最高，但M2、M3和M4模式間差異不顯著；衡4399以M4模式最高，M3、M4模式間差異不顯著，但較其他模式間差異達顯著水平。說明不同品種在不同水肥管理模式下對氮素的吸收是不同的，并不是灌溉越多對氮素的吸收越多。

2.3 春季不同水肥管理模式對小麥氮素吸收和利用效率的影響

水肥管理模式對小麥氮素吸收效率影響顯著，但對氮素利用效率影響較小(表5)。M1～M4模式的氮素吸收效率均顯著高于M0模式，其中M3和M4模式間差異不顯著，但二者高于其他模式。M2模式的氮素利用效率雖然最高，但在衡觀35上與其他模式間差異均不顯著，而在衡4399上僅與M4模式差異顯著。氮素的吸收和利用效率在品種間差異均不顯著，衡4399氮素利用效率平均較衡觀35僅高0.6%。品種與管理模式間的互作對氮素的吸收和利用效率影響也均不顯著。這說明灌溉可促進氮素吸收，在氮素利用率較高的M2模式下，衡4399較衡觀35的氮素利用效率高5.6%。

表5 不同管理模式處理下小麥的氮素吸收和氮素利用效率Table 5 Nitrogen absorption and utilization efficiency of winter wheat under different management modes in spring

2.4 春季不同水肥管理模式下小麥營養(yǎng)器官氮素的轉(zhuǎn)運特征

小麥營養(yǎng)器官花前貯存氮素的轉(zhuǎn)運量在不同水肥管理模式間存在明顯差異(表6)。M1～M4模式的氮素轉(zhuǎn)運量較M0模式平均提高23.0%，差異明顯，但M1～M4模式間差異多不顯著，其中M1和M3模式表現(xiàn)較好；衡觀35和衡4399的氮素轉(zhuǎn)運量平均分別為122.9和146.7 kg·hm-2，二者差異顯著，說明合理水肥管理可促進小麥營養(yǎng)器官氮素在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運。

表6 春季不同管理模式下小麥籽粒氮素的組成Table 6 Components of nitrogen in wheat grains after anthesis under different management modes in spring

從花后氮吸收量看，灌溉促進了花后氮素的直接吸收，M0和M1模式間、M2和 M3模式間及M3和M4模式間差異均不顯著，但M2、M3、M4模式與M0、M1模式差異均顯著，灌水次數(shù)多、灌水量大的處理下花后養(yǎng)分吸收多；從品種間差異看，衡觀35花后氮素的吸收量顯著高于衡4399，衡觀35以M2模式最高，衡4399以M4模式最高，說明灌溉促進了小麥植株生長發(fā)育和養(yǎng)分的吸收，同時還可在生育后期通過保持根系活力促進養(yǎng)分吸收，保持營養(yǎng)器官的功能期，并促進營養(yǎng)器官養(yǎng)分的充分轉(zhuǎn)運。

從不同營養(yǎng)器官看，氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運效率表現(xiàn)為葉片>穎殼+穗軸>莖稈+葉鞘(表7)。隨灌水量和灌水次數(shù)的增多，各器官氮素轉(zhuǎn)運效率總體上呈現(xiàn)降低的趨勢。衡4399葉片、穎殼+穗軸的氮素轉(zhuǎn)運效率及總轉(zhuǎn)運效率均高于衡觀35，其中總轉(zhuǎn)運效率平均較衡觀35提高5.1個百分點，但其在品種間差異不顯著，這可能與增加灌水促進了碳代謝，進而產(chǎn)生氮素積累和分配起到稀釋效應(yīng)，從而降低氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運效率。

表7 春季不同管理模式下小麥營養(yǎng)器官花后向籽粒的氮素轉(zhuǎn)運效率Table 7 Nitrogen translocation efficiency from wheat vegetative organs to grains after anthesis under different management modes in spring %

衡4399營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素的貢獻率平均較衡觀35高12.2個百分點，差異達顯著水平(表8)；M1、M2、M3和M4模式的平均貢獻率較M0分別增加3.4、-9.0、-7.5和 -11.5個百分點，說明灌水量增加不利于營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素的貢獻。

表8 春季不同管理模式下小麥營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素的貢獻率Table 8 Contribution rate of nitrogen from wheat vegetative organs to grains after anthesis under different management modes in spring %

2.6 春季不同水肥管理模式對小麥產(chǎn)量的影響

小麥的產(chǎn)量受降水年型、管理模式和品種及其交互作用等多因素影響(表9)。M1、M2、M3和M4模式三年產(chǎn)量平均分別較M0模式提高 28.5%、36.7%、44.7%和45.7%。從品種看，衡觀35的M1、M2、M3和M4模式產(chǎn)量三年平均值分別較M0模式提高28.1%、38.9%、44.3%和48.1%，衡4399分別提高 28.8%、34.7%、 45.0%和43.3%；M0模式下衡觀35產(chǎn)量較衡4399三年平均低4.4%，說明衡4399較衡觀35的產(chǎn)量潛力高。

2個品種對水肥管理模式的響應(yīng)在不同年份表現(xiàn)不同，這可能與生育期降水的季節(jié)性分配有關(guān)(圖1)。2013-2014年，2個品種間產(chǎn)量差異不顯著，均以M4模式產(chǎn)量最高，且不同模式間差異均達顯著水平，M1、M2、M3和M4模式相對于M0模式的增產(chǎn)幅度分別為16.3%、31.7%、 41.9%和49.6%。2014-2015年，衡觀35以M2模式產(chǎn)量最高，M1、M2模式間產(chǎn)量差異不顯著，但與其他模式間差異顯著；而衡4399以M3模式產(chǎn)量最高，M3和M4模式間差異不顯著，但與其他模式間差異達顯著水平；M1、M2、M3和M4模式相對于M0模式的增產(chǎn)幅度分別為29.1%、 31.4%、31.3%和28.9%，M4模式的平均產(chǎn)量反而低于M2和M3模式，說明小麥的需水量是有一定限度的，并不是灌水量越大，產(chǎn)量越高，過量灌水反而會降低產(chǎn)量。2015-2016年，衡觀35以M4模式產(chǎn)量最高，而衡4399以M3模式產(chǎn)量最高，M1、M2、M3和M4模式產(chǎn)量相對于M0模式分別提高了39.4%、48.1%、63.7%和62.4%。因此，水肥管理模式應(yīng)根據(jù)品種的產(chǎn)量潛力、水肥反應(yīng)特性及降水年型等多因素綜合確立。

表9 春季不同管理模式對小麥產(chǎn)量的影響及各因素F值Table 9 Yield of winter wheat and F value of factors under different management modes in spring

2.7 春季不同水肥管理模式對小麥水分利用效率的影響

小麥水分利用效率因年份和水肥模式的不同而表現(xiàn)出差異(表10)。2013-2014年，2個品種水分利用效率隨灌水量增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢，平均以M2模式水分利用效率最高；2014-2015年，隨灌水量的增加水分利用效率呈現(xiàn)降低趨勢；2015-2016年，衡觀35的水分利用效率在M0和M4模式下相對較高，而衡4399以M0模式水分利用效率最高，其他模式間差異不顯著。三年水分利用效率平均以M0模式最高，其次為M2模式。品種間水分利用效率差異不大。衡4399的水分利用效率三年平均值較衡觀35高 3.1%，在M2模式下平均高1.1%。

表10 不同管理模式對小麥水分利用效率的影響

3 討 論

3.1 水肥管理模式與作物產(chǎn)量

作物的產(chǎn)量受水肥管理模式的影響，但水肥管理模式的確立需要考慮多個因素，如降水量的多少和降水的季節(jié)分配。本研究中3個年度總的降水量相差不大，均為豐水年份，但年際間產(chǎn)量差異達極顯著水平，年平均產(chǎn)量分別為7 278.5、8 975.1和8 458.2 kg·hm-2，在沒有灌溉的M0模式下平均產(chǎn)量分別5 690.4、7 230.3和5 926.2 kg·hm-2，2014-2015年獲得較高的產(chǎn)量，這可能與該年度降水的季節(jié)分配有很大關(guān)系。2014-2015年以M2模式平均產(chǎn)量最高，在4月上旬(拔節(jié)期)和5月上旬揚花期或灌漿初期分別有49.9和58.2 mm的降水，而且降水的時間與小麥需水的關(guān)鍵期較吻合。2015-2016年降水主要分配在冬前，使得小麥有很好的底墑，平均以M3模式產(chǎn)量最高，灌溉增產(chǎn)幅度較大。同2013-2014年比，雖然4月下旬(拔節(jié)后)有60.7 mm降水，但在播種至4月中旬僅有27.1 mm降水，錯過了小麥拔節(jié)期需水的關(guān)鍵期，平均以M4模式產(chǎn)量最高，而且平均產(chǎn)量也最低，印證了前人關(guān)于小麥拔節(jié)水重要性的結(jié)論[31]，也說明并不是灌水量越大，產(chǎn)量越高，因為作物的產(chǎn)量與灌水量非線性關(guān)系[32]。在2012-2013年度(少雨年)以春灌3水產(chǎn)量最高[33]。不同年型下不同品種的產(chǎn)量表現(xiàn)也是不同的。本研究中，衡觀35在2014-2015年以M1模式產(chǎn)量最高，而2013-2014年和2015-2016年以M4模式產(chǎn)量最高；衡4399 2013-2014年以M4模式產(chǎn)量最高，2014-2015年和2015-2016年以M3模式產(chǎn)量最高，說明品種的水分反應(yīng)特性存在差異[34]。衡4399產(chǎn)量潛力較衡觀35高，M0、M1、M2、M3、M4模式下衡4399產(chǎn)量較衡觀35平均分別高4.6%、5.1%、 1.5%、5.1%、1.2%。因此小麥的水肥管理模式選擇需要考慮降水年型、品種的水分反應(yīng)特性及產(chǎn)量潛力等因素，這也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求[35-38,4]。

3.2 水肥管理模式與氮素吸收和轉(zhuǎn)運及水肥利用效率

水肥管理模式影響了小麥氮素的階段積累和花后養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運，2個品種在返青至揚花階段氮素積累量均以M3模式最高，這可能是M4模式第1水灌溉時間較早，導致地溫降低，從而不利于植株生長發(fā)育和養(yǎng)分的吸收，也可能是M1、M2模式澆水施肥相對較晚所致；揚花至收獲階段氮素積累量均以M4模式最高，M1、M2、M3和M4模式氮素的花后吸收量較M0模式分別平均提高7.3%、73.4%、82.2%和93.7%，氮素的轉(zhuǎn)運量分別平均提高26.7%、15.2%、30.1%和 20.2%，營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素的貢獻率分別提高14.0%、8.3%、7.5%和2.3%。這說明灌水量和灌水次數(shù)越多，小麥從土壤中吸收的養(yǎng)分越多，花前和花后養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運量越大，但營養(yǎng)器官積累的養(yǎng)分對籽粒養(yǎng)分的貢獻率卻降低，這勢必造成養(yǎng)分的“奢侈”吸收[39-40]和水肥資源的浪費。

作物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運和利用都依賴于土壤水分，土壤的水分狀況在很大程度上決定著肥料的合理利用。本研究中，不同水肥管理模式氮素總積累量隨灌水量和灌水次數(shù)的增加而增加，但氮素的吸收效率在M3、M4模式間差異不顯著，氮素利用效率呈先增后降的趨勢，平均以M2模式氮素利用效率最高，說明在總施肥量相同的情況下灌溉促進了氮素的吸收，但并非線性關(guān)系，這與Sinclair等[18]在一定范圍內(nèi)，隨灌水量和灌水次數(shù)的增加，小麥植株總氮素積累量顯著增加，而氮素利用效率全生育期灌水量在180～240 mm較好[19]結(jié)果一致。

作物節(jié)水的關(guān)鍵是充分利用自然降水和灌溉水，提高水分利用效率[41]。隨灌水量的增大，作物水分生產(chǎn)效率降低[42]。Panda等[43]指出，小麥適度的水分脅迫可獲得較高的水分利用效率。灌溉關(guān)鍵水[44]和采用節(jié)水高產(chǎn)灌溉模式[45]等措施在提高產(chǎn)量的同時，可提高水分利用效率。本研究中，2013-2014年以M2模式水分利用效率最高，2014-2015年水分利用效率隨灌水量的增加而降低，2015-2016年灌溉模式間水分利用效率差異不顯著，三年平均以M0模式最高，其次是M2模式，這與王德梅等[46]澆拔節(jié)水+揚花水模式及金欣欣等[47]灌溉拔節(jié)水+揚花水模式水氮利用效率較高的研究結(jié)果是一致的。

從品種看，衡4399的氮素利用效率高于衡觀35，而且氮素轉(zhuǎn)運效率較衡觀35提高5.1個百分點，氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素的貢獻率高12.2個百分點，水分利用效率三年平均高3.1%，在水肥利用效率較高的M2模式下，氮素的利用效率較衡觀35高5.6%，水分利用效率平均高1.1%，說明不同品種對水氮的利用存在差異。

3.3 區(qū)域優(yōu)化水肥管理模式與農(nóng)業(yè)的可持續(xù) 發(fā)展

農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要高產(chǎn)、高效與環(huán)境可持續(xù)等多目標并重，在我國北方冬小麥-夏玉米輪作體系中，由于施肥量大、灌溉不合理、雨季淋溶等因素影響，作物氮肥利用率低，氮損失嚴重[48-49]，使得通過灌溉和施肥實現(xiàn)高產(chǎn)的管理模式與因水肥管理造成的NO3-N淋溶[50-51]成為矛盾。本研究結(jié)果顯示，小麥產(chǎn)量及水肥利用效率并非灌水量越大越好。研究表明，在冬小麥-夏玉米/春玉米輪作體系下，石灰性潮土對氮肥的環(huán)境承受力一年僅為203 kg·hm-2[52]；華北灌溉冬麥區(qū)(有灌溉條件，土壤肥力較高)小麥的推薦施氮量為184 kg·hm-2[53]。這說明小麥高產(chǎn)高效種植需要對水肥進行科學管理。從華北區(qū)域水資源短缺和氮肥施用量較多的現(xiàn)狀看，小麥可在減少當前氮肥施用量1/3的情況下，推薦采用M2模式，用產(chǎn)量潛力高且營養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及對籽粒氮素貢獻率高的衡4399，在兼顧產(chǎn)量的同時提高水氮利用效率[33,54]，減少土壤硝態(tài)氮的深層淋溶[55]。本研究是在多年定位灌溉的基礎(chǔ)上開展試驗，其結(jié)果具有典型的代表意義，但還需對多年定位水肥管理系統(tǒng)土壤養(yǎng)分動態(tài)及土壤氮素形態(tài)及分布特征等進行梳理總結(jié)，以便進行科學的水肥管理，保護生態(tài)環(huán)境促進區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。