针对河西绿洲灌区水资源短缺、玉米田氮肥施用量高等生产生态问题,在节水减氮条件下,分析增加种植密度补偿水氮减量导致玉米减产的效应,为水氮节约型玉米高效生产提供理论依据与技术支撑。基于2016年布设的裂裂区田间试验,主区为2种灌水定额:灌水减量20%(W1,3240 m^(3) hm^(–2))和传统灌水(W2,4050 m^(3) hm^(–2)),裂区为2种施氮量:减量施氮25%(N1,270 kg hm^(–2))和传统施氮(N2,360 kg hm^(–2)),裂裂区为3种玉米密度:传统种植密度(D1,7.50万株hm^(–2))、增密30%(D2,9.75万株hm^(–2))和增密60%(D3,12.00万株hm^(–2)),通过测定2020—2021年玉米籽粒产量和生物产量,分析干物质积累及其分配、转运特征,量化产量构成因素,明确增密对水氮减量玉米产量的补偿效应及机制。研究表明,减水、减氮降低了玉米籽粒产量和生物产量,而增密30%能够补偿因水氮同步减量造成的产量负效应,且维持较高的施氮量有利于玉米增产节水。W1N1D1(减量灌水减量施氮及传统密度)较W2N2D1(对照:传统灌水传统施氮及传统密度)籽粒产量和生物产量分别降低9.1%~15.0%与10.0%~11.0%,但W1N1D2(减量灌水减量施氮及增密30%)与W2N2D1差异不显著。W1N2D2(减量灌水传统施氮及增密30%)较W2N2D1籽粒和生物产量分别提高12.9%~15.4%与6.4%~12.0%。增密30%能够补偿水氮同步减量造成玉米减产的主要原因是W1N1D2能增加玉米穗数,进而提高玉米灌浆初期至成熟期干物质积累量和苗期到大喇叭口期群体生长速率及花前转运率。增密30%在灌水减量和传统施氮条件下促进玉米增产的主要原因是W1N2D2可增加玉米穗数,提高玉米生育期干物质积累量与群体生长速率,促进穗部干物质分配,提高花前转运量、转运率及转运贡献率。因此,增密30%是绿洲灌区水氮同步减量玉米稳产高产的可行措施,是氮肥不减但减水20%玉米节水增产有效举措。
前茬地膜玉米免耕种植后茬小麦水氮高效利用生产技术是绿洲灌区作物高效生产的新型农田管理技术。为构建该区地膜减量和水氮高效生产技术, 2015—2017年通过3年田间试验,研究两种耕作方式、2种灌水水平和3个施氮量组合对小麦干物质积累和产量及产量构成的协同效应,其中耕作方式为覆膜玉米茬免耕直播(NT)和玉米茬传统耕作(CT),灌水量为传统灌水(I2)和传统灌水减量20%(I1),施氮量为纯N 225 kg hm–2(N3)、180kghm–2(N2)和135kghm–2(N1)。结果表明,耕作方式、灌水水平、施氮量对小麦群体生长速率、干物质积累量均有显著影响。与CT相比,NT显著增大全生育期生长速率,提高22.0%～28.0%,NT促进小麦地上干物质积累,提高6.4%～7.4%,收获期生物产量提高5.4%～15.1%。免耕低灌(NTI1)较传统耕作高灌(CTI2)的生长速率增大7.7%～13.4%,干物质积累量提高3.1%～5.9%,收获期生物产量提高8.7%～10.5%。免耕低灌中施氮(NTI1N2)较传统耕作高灌中、高施氮(CTI2N2、CTI2N3)生长速率分别增大6.9%～20.5%与4.1%～14.0%,收获期生物产量分别提高7.8%～9.7%与4.8%～10.2%。NT比CT增产10.1%～10.4%,NTI1较CTI2、CTI1分别增产13.0%～14.8%与9.4%～10.1%,NTI1N2比CTI2N2、CTI2N3分别增产3.7%～9.8%与15.2%～22.0%。从产量构成因素分析,NTI1N2提高了单位面积成穗数、穗粒数和千粒重,NTI1N2处理组合更有利于穗数、千粒重的增加。通径分析进一步证明,NTI1N2增产的主要原因是增加了单位面积穗数和千粒重。因此,在施氮量为180kghm–2的基础上,玉米茬地膜再利用免耕技术组装减少20%灌溉量(1920m3hm-2)轮作小麦模式是河西灌区小麦高效生产的可行措施。
