华北平原是中国冬小麦的主产区,产量占全国总量的60%以上。水资源严重短缺和氮肥施用不当是威胁华北平原冬小麦生产可持续发展的两大主要问题。在冬小麦生产过程中,按照作物水分需求尽快实施灌溉是获得高产的关键。适宜的灌溉频率、润湿土体比例和灌溉制度等水分管理措施可以通过调节土壤水分状况,最终影响产量和水分利用效率(WUE)。因此,合理的配置灌溉水源、制定适宜的灌溉制度是确保冬小麦和水资源高效利用的重要途径。此外,为了避免氮肥随地表径流和深层渗漏流失和对地下水体的污染,良好的氮肥管理也是必要的。以高产、稳产和水氮高效利用为目标,于2017-2018和2018-2019两个冬小麦生长季,通过田间试验,研究了滴灌条件下不同滴灌带间距(LS)、灌溉制度水平(ISL)和氮肥施用模式(NAM)对冬小麦生长、发育、产量形成及水氮利用效率的影响。试验设置了三个滴灌带间距(40cm、60cm和80cm,分别记为D40,D60和D80),三种灌溉制度(分别在SWC达到20mm、35mm和50mm时进行灌溉,记为I20、I35和I50)和三个氮肥施用模式(基施和追施比例分别为50:50,25:75和0:100,记为N50:50,N25:75和N0:100),取得的主要结论如下:1、每7~10 d对冬小麦的生长状况进行一次观察,结果发现不同的滴灌带间距、灌溉制度水平和施氮模式对冬小麦生长具有显著影响。数据显示,40 cm间距下的高灌水处理(I50)对冬小麦的生长具有明显的促进作用。在施氮模式N50:50和N25:75下,冬小麦返青时的生长速度要更快些。但在分蘖期、拔节期和籽粒灌浆早期通过灌溉系统施用氮肥后,与其他施氮模式相比,N0:100模式下的冬小麦生长要明显更快一些。收获时测定每个处理的地上生物量,发现滴灌带间距、灌溉制度和施氮模式对冬小麦地上生物量的多少有着显著的影响。据测算,与滴灌带间距60cm和80cm的处理相比,间距40cm的处理地上生长量在2017-2018生长季分别增加了9.83%和23.73%,2018-2019生长季则分别增加了9.52%和23.21%。但是,相比灌溉制度处理I35和I20而言,灌溉制度I50处理的冬小麦地上部生物量2017-2018季分别增加了6.05%和23.24%,2018-2019季则增加了5.97%和22.84%。此外,不同施氮模式的结果对比显示,在分蘖、拔节和灌浆早期追施氮都有益提高地上部生物量。与施氮模式N25:75和N50:50相比,N0:100模式的地上部生物量在2017-2018生长季分别提高8.67%和20.35%,而在2018-2019生长季则分别增加8.25%和19.45%。2、适当的滴灌带间距、灌溉制度和氮肥施用模式能够明显改善冬小麦的产量组成因素。研究结果表明,40 cm滴灌带间距与I35灌溉制度及N25:75施氮模式组合能够获得较好的产量组成(穗长、每穗小穗数、穗粒数和千粒重),60cm的滴灌带间距则次之。然而,在灌溉制度I20和施氮模式N50:50下,最低的产量组成出现在80cm的滴灌带间距处理中。在本研究中,灌溉制度I35下的冬小麦与灌溉制度I20下的相比,在2017-2018生长季穗长、单穗小穗数、穗粒数和千粒重都显著提高,分别增加了5.93%、9.81%、20.79%和7.41%,而2018-2019生长季对应值的增长值分别为5.44%、9.88%、17.11%和3.73%。对施氮模式而言,2017-2018生长季,N25:75模式下穗长、每穗小穗数、每穗粒数和千粒重分别增加了8.11%、7.82%、18.86%和7.28%,而在2018-2019生长季,这些值增加值分别为6.27%、8.05%、17.71%和4.34%。由此可见,I35+N25:75这个组合处理具有显著提高冬小麦产量构成的潜力。3、滴灌带间距、灌溉制度水平和氮肥施用模式对冬小麦产量和水分利用效率均有显著影响。与D60和D80相比,D40在2017-2018生长季分别增产4.35%和8.91%,在2018-2019生长季则分别增产4.11%和8.23%。与I20和I50相比,I35处理冬小麦在两个生长季的籽粒产量分别提高了15.43%和3.47%,14.39%和4.14%。结果也显示,N25:75氮肥处理模式比N50:50和N0:100处理在2017-2018季增产5.64%和2.42%,在2018-2019季则分别增产7.59%和3.81%。在用水效率方面,与D60和D80相比,D40处理在2017-2018季分别提高了5.25%和12.96%,在2018-2019年则分别提高了5.20%和12.90%。与I20和I50处理相比,I35在2017-2018季显著提高了4.26%和11.64%,而在2018-2019季则显著提高了3.28%和10.90%。此外,氮肥应用模式N25:75下的用水效率值最高,相比之下,N50:50和N0:100施用模式的用水效率在2017-2018季分别下降了4.68%和3.87%,在2018-2019季则分别下降了5.89%和4.83%。两年的试验结果一致显示,灌溉制度I35和氮肥施用模式N25:75的组合,是冬小麦获得较高籽实产量和水分利用效率的最佳组合模式。4、滴灌带间距和灌溉制度对土壤水分和氮素含量分布有着显著影响。结果表明,灌溉制度I50条件下,滴灌带间距为40cm时土壤含水量较高,其次是间距为60cm的处理。与I20和I35处理相比,I50处理下两个生长期都存在较深土壤层次中的存贮的土壤水分更多的现象。有趣的是,在30-70cm土层中,其土壤含水量却比另外两个处理要低,这可能是这个处理下冬小麦从该土层中吸取了更多的水分所致。但I50处理下土壤水分的提高并没有导致粮食产量的提高,因此显著降低了水分利用效率。在I20灌溉模式下,土壤水分的耗竭比其它灌溉模式处理要来得更快些,因此会造成更严重的小麦植株水分胁迫。两个生长期中土壤氮素含量观测结果显示,滴灌带间距、灌溉模式和施氮模式对表层土壤中的硝态氮含量影响显著。施氮模式N0:100处理下,整个生育期的土壤硝态氮含量都较高;而在施氮模式N0:100与灌溉模式I50的组合下,在较深土层中会分布有更多的硝态氮,这应该是高肥、高水处理造成氮素淋失与地下水污染的原因之一。在施氮模式N50:50下,土壤层次中的硝态氮含量则最低。5、综合考虑上述结果,单纯从产量增加的角度考虑,40 cm滴灌带间距可作为华北地区冬小麦滴灌模式的首选;如果从减少资源消耗和降低生产成本的角度考虑,60cm间距对冬小麦生产而言也是一个很好选择。在灌溉模式和施氮模式的选择上,建议在华北地区首选灌溉模式I35和施氮模式N25:75,这样能够很好地实现冬小麦籽粒产量和水分利用效率的同步提高。