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水、氮是制约甘肃河西灌区春小麦生长发育的两个因子。随着农业水资源的日益亏缺和盲目增施氮肥造成面源污染范围的扩大,引进并推广新的节水耕作方式及氮肥减量化是实现小麦高产高效的关键途径,对实现河西灌区农业的可持续发展意义非凡。为此本试验采用固定道垄作栽培,通过2015年春小麦不同水氮处理田间试验,以低水1200(W1)、中水2400(W2)、高水3600 m3·hm-2(W3)为主处理,0(N0)、低氮90(N1)、中氮180(N2)、高氮270 kg·hm-2(N3)为副处理,采用裂区设计,对不同水氮处理下春小麦地上部与根系生长、产量、耗水规律、土壤剖面硝态氮分布、植株氮素积累及转运规律进行了研究,以提高春小麦籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用率为目标,确定了水、氮优化投入量,以期实现小麦高产高效。主要研究结果如下:1、水氮互作显著影响小麦生长。适宜的水氮供应量对小麦叶面积指数、籽粒干物质累积及分配存在显著的互作优势,水氮供应量过高或者过低,互作优势减弱。相同施氮量下,干物质、叶绿素SPAD值、光合速率、蒸腾速率及气孔导度随灌水量增加而增大(W3>W2>W1),旗叶叶片胞间CO2随灌水量增加而增大(W1>W2>W3),籽粒干物质分配比例随灌水量增加先增加后减小(W2>W3>W1)。小麦生长对施氮量的响应取决于灌水量。W1处理下,SPAD值随施氮量增加表现为先增大后减小(N2>N3>N1>N0),W2处理下,拔节至灌浆期,SPAD值随施氮量增加先增加后不变(N2、N3>N1>N0),成熟期SPAD值随施氮量增加而增加(N3>N2>N1>N0);W3处理下,SPAD值随施氮量增加而增大(N3>N2>N1>N0)。W1、W2处理下随施氮量增加光合速率、蒸腾速率及气孔导度均先增大后减小(N2>N3>N1>N0),W3处理下光合速率、蒸腾速率及气孔导度随着施氮量的增加而增加(N3>N2>N1>N0)。各处理旗叶叶片胞间CO2随着施氮量的增加而减少。灌水与施氮均能增加小麦营养器官的干物质,W2N2处理籽粒干物质分配比例最高。2、灌水量及施氮量在一定阈值,水、氮对春小麦根系生长(根干重密度、根长密度、根表面积及根系活力)呈正效应,过高水氮投入量对春小麦根系生长呈报酬递减效应。施氮与灌水显著影响根系生长,表现为灌水>氮肥>水氮互作。根系特征参数随灌水量的增加先增加后减小(W2>W3>W1),根系特征参数对氮肥的响应取决于灌水量,W1处理下,根系特征参数N1处理下最大;W2处理下,根系特征参数N2处理下最大;W3处理下,根系特征参数N3处理下最大,适宜增加灌水量与施肥量(W2N2)有益于根系特征参数(根干重密度、根长密度、根表面积及根系活力)的提高;85%以上的小麦根系分布于0~40 cm土层,90%以上的根干重密度与85%以上的根长密度集中在0~40cm土层,W2N2处理能增加40~60cm小麦根系分布比例、提高根系活力、显著提高春小麦根长密度及根表面积边行优势,促进根系对下层及侧向水分和养分的截获和吸收;小麦根长密度垂直分布满足以e为底数的指数函数y=Ae-Bx;通过对小麦根系特征参数的主成分分析表明,以W2N2处理促根效果最好。3、灌水量及施氮量对小麦籽粒氮素积累具有互作效应,适宜的施氮量及灌水量对小麦籽粒氮素积累量呈正效应,过量灌水、施氮对小麦籽粒氮素积累量呈负效应。W2N2处理能够增加小麦花前氮素转运量及花后氮素同化量,提高小麦籽粒氮素的分配比例,进而可以获得较高的籽粒氮素积累量、氮素收获指数及氮肥利用率。春小麦收获土壤硝态氮含量的垂直分布在表层(0~20cm)最高,随土层深度的增加先减少后增加再减少。随施氮量增加各土层硝态氮含量及累积量均有所增加,随着灌水量的增加0~120cm土层硝态氮含量及累积量减小,其中0~80cm土层硝态氮含量及累积量随着灌水量增加而减小,80~120cm土层硝态氮含量及累积量随着灌水量的增加而增加。4、相同施氮量下,小麦籽粒产量随着灌水量的增加而先增加后不变(W3、W2>W1),W3与W2处理差异不显著;W1处理下,春小麦籽粒产量随施氮量增加先增加后减小(N2>N1>N3>N0),W2处理下,籽粒产量随施氮量增加先增加后不变(N3、N2>N1>N0),W3处理下,籽粒产量随施氮量增加先增加后减小(N2>N3>N1>N0)。籽粒产量边行及次边行的边行优势随灌水量、施氮量的增加先增加后减小,W2N2处理下,小麦单株籽粒产量边行及次边行的边行优势最大。W2N2处理下水分利用效率最高(13.71kg.hm-2.mm-1);产量与0~20 cm土层根长密度、根系活力呈显著抛物线回归关系,与20~60 cm土层根长密度、根系活力呈显著线性正回归关系,与60~80 cm土层根长密度、根系活力无相关性。产量与0~40 cm土层根干重密度呈显著抛物线回归关系,与40~60 cm土层根干重密度呈显著线性正回归关系,与60~80 cm土层根干重密度无相关性。从节约水资源、降低过量施氮所造成的环境污染、提高作物产量和水氮利用效率等方面考虑,固定道垄作栽培下,施肥量与灌水量控制在N2(180 kg·hm-2)与W2(2400 m3·hm-2)条件下有利于促进春小麦籽粒干物质及氮素累积与分配、春小麦根系生长,减小0~120cm土层硝态氮含量及累积量,进而提高春小麦籽粒产量及水氮利用效率,是河西灌区固定道垄作栽培春小麦适宜的水氮组合。