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水氮减量条件下地膜玉米免耕轮作小麦的水分利用特征

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中国农业科学 2023年第14期56卷 2660-2672页

作者：曹永刚徐龙龙柴强胡发龙殷文樊志龙王琦明赵财甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】针对河西绿洲灌区资源型缺水严重，作物生产中地膜和水氮投入量大且利用率低等问题，探讨水氮减量条件下免耕一膜两年用对后茬作物水分利用特征的影响，为构建试区水氮减量和水分高效利用技术提供实践依据。【方法】2019—2021... 详细信息

【目的】针对河西绿洲灌区资源型缺水严重，作物生产中地膜和水氮投入量大且利用率低等问题，探讨水氮减量条件下免耕一膜两年用对后茬作物水分利用特征的影响，为构建试区水氮减量和水分高效利用技术提供实践依据。【方法】2019—2021年，开展三因素裂区试验，设传统翻耕(CT)和免耕一膜两年用(NT)2种耕作方式，减量20%灌水量(I1,1 920 m3·hm-2)和传统灌水量(I2,2 400 m3·hm-2)2个灌水水平，减量40%施氮(N1,135 kg·hm-2)、减量20%施氮(N2,180 kg·hm-2)和传统施氮(N3,225 kg·hm-2)3个施氮水平，研究不同处理的耗水量、棵间蒸发量和水分利用效率。【结果】一膜两年用可优化小麦播前土壤水分环境、减少小麦生育期内无效耗水。与CT相比，NT有利于提高小麦播前土壤含水量和贮水量，分别提高了16.9%—23.0%和14.5%—16.5%；可降低小麦全生育期总耗水量(ET)、总棵间蒸发量(E)和蒸散比(E/ET)，降低幅度分别为3.5%—4.2%、19.0%—20.2%和16.8%—19.3%。随着灌水和施氮量减少，耗水量、棵间蒸发量、E/ET 3个指标随之降低，与I2相比，I1的3个指标分别降低了6.1%—6.4%、10.8%—11.1%和5.5%—6.0%；与N3相比，N2、N1的3个指标分别降低了2.2%—3.9%、4.2%—10.9%和1.7%—7.2%；耕作方式、灌水交互作用下，NTI1较CTI1耗水量、E/ET分别降低了0.6%—6.6%和17.4%—17.6%；免耕一膜两年用集成水氮减量进一步优化耗水结构，与CTI2N3相比，NTI1N2的3个指标分别降低了11.0%—12.9%、28.3%—47.6%和22.5%—26.4%。与CT相比，NT显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率，分别提高了4.8%—6.3%和9.0%—9.5%。在NT和CT条件下，I1N2与I2N3、I2N2小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)差异不显著；比较不同处理下的小麦籽粒产量和水分利用效率，以NTI1N2最高，与对照CTI2N3相比，籽粒产量和WUE分别提高了5.1%—6.6%和5.7%—6.2%。【结论】在河西灌区，免耕一膜两年用玉米轮作小麦，在全生育期灌水1 920 m3·hm-2、施氮180 kg·hm-2，是适用于该区的水氮节约小麦高产和水分高效利用的生产技术。

关键词：一膜两年用水氮减量水分利用特征小麦籽粒产量

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水氮减量密植玉米的产量及产量构成

作物学报 2023年第7期49卷 1919-1929页

作者：韦金贵郭瑶柴强殷文樊志龙胡发龙省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题,在水氮减量条件下,探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响,以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。20202021年,在地方习惯灌水减量20%(3240 m^(3... 详细信息

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题,在水氮减量条件下,探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响,以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。20202021年,在地方习惯灌水减量20%(3240 m^(3)hm^(-2),W1)、习惯灌水(4050 m3hm^(-2),W2)和减量施氮25%(270 kg hm^(-2),N1)、习惯施氮(360 kg hm^(-2),N2)条件下,研究密度从7.50万株hm^(-2)(低,D1)提高30%(中,D2)、60%(高,D3)时,玉米干物质积累及产量的响应特征。研究表明,水、氮减量均显著降低玉米籽粒产量,增密30%可补偿水氮同时减量导致的产量降低效应;施氮量不变降低灌水量时,增密可显著提高产量。2个试验年度内,W1较W2、N1较N2产量分别降低3.0%、12.9%,D2、D3较D1产量分别高12.9%、9.2%;W1N1D1较W2N2D1处理减产12.3%,W1N1D2与W2N2D1处理产量差异不显著。增密30%能够补偿水氮减量减产的主要原因是提高了灌浆初期到成熟期干物质的累积量和成穗数,W1N1D2与W2N2D1相比,灌浆初期到成熟期干物质积累量提高5.8%,Vmax(最大干物质积累速率)、Vmean(平均干物质积累速率)、Tm(最大干物质积累速率出现时间)、HI(收获指数)差异均不显著,穗数增加24.7%,但穗粒数、千粒重分别降低19.3%和14.8%。W1N2D2较W2N2D1处理增产13.9%。当施氮量不变时,减水增密稳产的主要原因是提高了干物质积累量、Vmean、HI和穗数,W1N2D2与W2N2D1相比,穗数、干物质积累、Vmean和HI分别提高24.8%、10.2%、8.4%和4.7%,千粒重差异不显著。因此,本试验水氮同步减量条件下增密30%,是绿洲灌区玉米水氮节约稳产高产的可行措施;在施氮量保持不变但灌水量减少20%时,密度提高30%是玉米节水增产的有效措施。

关键词：水氮减量密植玉米干物质积累产量补偿效应

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基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

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作物学报 2023年第5期49卷 1292-1304页

作者：李慧王旭敏刘苗刘朋召李巧丽王小利王瑞李军西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 农业农村部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室陕西杨凌712100

针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平... 详细信息

针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平原夏玉米节水节肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2018—2020年在陕西杨凌开展水、氮二因素裂区田间试验。设置3个灌溉处理,以传统灌水量(800 m^(3)hm^(–2),W2)为对照、在此基础上减50%(400m^(3)hm^(–2),W1)和减100%(0 m^(3)hm^(–2),W0)。每个灌溉量下设5个施氮梯度,以传统施氮量(300 kg hm^(–2),N300)为对照、在此基础上减25%(225 kg hm^(–2),N225)、减50%(150 kg hm^(–2),N150)、减75%(75 kg hm^(–2),N75)和减100%(0)。分析不同水氮减量处理夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量,使用TOPSIS法建模选优。与对照W2N300相比,W1N225增产效果最明显,增产率为5.4%,W2N225、W2N150、W1N150也表现出明显的增产效应,增产率分别为2.4%、0.7%、0.3%。W1N225、W1N150可以显著提高氮肥农学效率、氮肥回收效率、氮肥偏生产力,2018年NAE、NRE、NPFP分别比传统模式提高29.7%、16.2%、24.5%,36.5%、25.4%、28.8%;2019年分别提高53.4%、36.7%、32.8%,46.5%、35.2%、47.4%;2020年分别提高43.6%、37.3%、48.0%,66.9%、43.1%、54.5%。W1N225、W1N150土壤硝态氮残留量比传统水氮管理模式减少28.6%、53.8%。使用TOPSIS法进行综合评价,发现氮肥减量25%~50%、灌水减少50%时各指标评价值最高,水氮减量(中水中肥)优于高水高肥,高水高肥优于低水低肥,高水低肥优于低水高肥。通过TOPSIS法模拟寻优得出灌水量为W1 (400 m^(3)hm^(–2))施氮量为200 kg hm^(–2)时综合评价值最优。因此,在关中平原灌溉区,灌水减量50%(400 m^(3)hm^(–2))、施氮减少33.3%(200 kg hm^(–2))可以实现关中平原夏玉米生产节水减肥环保增效的目标。

关键词：夏玉米水氮减量氮素利用产量 TOPSIS法

免耕一膜两年用及水氮减量对西北灌区小麦水氮利用效率的影响

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甘肃农业大学学报 2023年第3期58卷 42-49页

作者：张正鹏陈桂平李盼韦金贵殷文甘肃省武威市凉州区种业中心甘肃武威733000 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

【目的】针对长期连作作物生产力低、水氮减量作物稳产技术研究薄弱等突出问题,研究前茬地膜覆盖玉米收获后免耕留存地膜,在水氮减量投入下提高种植后茬小麦的水氮利用效率对于建立西北灌区小麦生产的节本增效技术具有实践指导意义。【... 详细信息

【目的】针对长期连作作物生产力低、水氮减量作物稳产技术研究薄弱等突出问题,研究前茬地膜覆盖玉米收获后免耕留存地膜,在水氮减量投入下提高种植后茬小麦的水氮利用效率对于建立西北灌区小麦生产的节本增效技术具有实践指导意义。【方法】通过田间试验,设置了免耕一膜两年覆盖利用(NT)和传统耕作(CT)2个耕作方式,传统灌水(I_(2),2400 m^(3)/hm^(2))与减量20%灌水(I_(1),1920 m^(3)/hm^(2))2个灌水水平,传统施氮(N_(3),225 kg/hm^(2))、减量20%施氮(N_(2),180 kg/hm^(2))和减量40%施氮(N_(1),135 kg/hm^(2))3个施氮水平。【结果】免耕一膜两年覆盖利用较传统耕作提高小麦籽粒产量与水分利用效率分别为10.4%与12.4%,增加小麦籽粒与植株氮素累积量分别为17.7%与15.6%。减量20%灌水与减量20%施氮同步集成于免耕一膜两年覆盖利用措施进一步增强小麦增产与氮素积累能力而提高水氮利用效率,较传统耕作和传统水氮供应处理小麦增产15.2%、水分利用效率提高20.5%,小麦籽粒与植株氮素累积量分别增加27.6%与16.0%,氮素收获指数提高10.0%,氮素利用效率提高8.4%。【结论】前茬玉米免耕一膜两年覆盖利用配套减量20%灌水(1920 m^(3)/hm^(2))与减量20%施氮(180 kg/hm^(2))是提高西北绿洲灌区小麦水氮利用效率的节水节氮有效措施。

关键词：地膜覆盖免耕水氮减量小麦水氮利用效率干旱灌区

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绿洲灌区增密对水氮减量玉米产量的补偿机制

作物学报 2024年第6期50卷 1616-1627页

作者：王菲儿郭瑶李盼韦金贵樊志龙胡发龙范虹何蔚殷文陈桂平省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 西北师范大学生命科学学院甘肃兰州730070

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... 详细信息

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。

关键词：水氮减量密植玉米产量构成干物质积累干物质分配与转运

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增密种植下浅埋滴灌水氮减量对玉米根、冠物质分配与水氮利用效率的影响

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干旱地区农业研究 2022年第2期40卷 129-136,196页

作者：张雨珊杨恒山葛选良刘晶孟繁昊张明伟郭子赫内蒙古民族大学农学院内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心内蒙古通辽028042

为探究增密种植下浅埋滴灌水氮减量对玉米根冠特性及水氮利用效率的影响,以传统畦灌常规施氮量(300 kg·hm^(-2))和常规灌溉量(4000 m^(3)·hm^(-2))为对照(CK),采用大田裂区试验,以传统畦灌常规灌量40%(W1)、50%(W2)和60%(W3)为主处理... 详细信息

为探究增密种植下浅埋滴灌水氮减量对玉米根冠特性及水氮利用效率的影响,以传统畦灌常规施氮量(300 kg·hm^(-2))和常规灌溉量(4000 m^(3)·hm^(-2))为对照(CK),采用大田裂区试验,以传统畦灌常规灌量40%(W1)、50%(W2)和60%(W3)为主处理,以常规施氮量50%(N1)、70%(N2)和100%(N3)为副处理,研究90000株·hm^(-2)密度下浅埋滴灌水氮减量玉米根系分布、干物质积累转运、产量及水氮利用效率的变化特征。结果表明,不同土层根干质量均随灌溉量、施氮量的增加而增加,W2N3和W3N3处理20~40 cm、40~60 cm土层根干质量与CK的差异均不显著。吐丝前W2N3、W3N3干物质积累量与CK的差异均不显著,吐丝后W3N3显著高于CK,2018、2019年分别较CK高出9.74%和7.62%;W2N3、W3N2茎鞘、叶片转运量与CK的差异均不显著,W3N3处理2018、2019年茎鞘、叶片对籽粒贡献率则分别较CK提高了0.37%、0.43%和0.27%、0.56%。完熟期2018年CK处理的根冠比除与W1N2、W2N3和W3N3的差异不显著外,显著高于其他处理,而2019年不同灌溉量N3处理根冠比与CK的差异均不显著;单位根干质量产量除2019年W3N3处理与CK差异不显著外,各处理均显著高于CK。W2N3、W3N3处理根、冠物质分配合理且与CK产量、氮肥偏生产力的差异均不显著,灌溉水利用效率则分别提高94.15%、65.80%。增密种植下浅埋滴灌W2N3处理根系分布合理、根冠比协调且高产高效兼顾,可为西辽河平原浅埋滴灌增密种植下玉米高产高效栽培提供参考。

关键词：玉米增密种植浅埋滴灌水氮减量水氮利用效率

浅埋滴灌下水氮减量对春玉米干物质积累及水氮利用效率的影响

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玉米科学 2021年第2期29卷 149-156页

作者：张明伟杨恒山范秀艳张瑞富张玉芹内蒙古民族大学农学院通辽028042

2017~2018年,以传统畦灌常规施氮为对照,采用大田裂区试验,以传统畦灌常规灌量40%(W1)、常规灌量50%(W2)、常规灌量60%(W3)为主处理,以常规施氮量50%(N1)、常规施氮量70%(N2)、常规氮施量(N3)为副处理,研究浅埋滴灌下水氮减量对春玉米... 详细信息

2017~2018年,以传统畦灌常规施氮为对照,采用大田裂区试验,以传统畦灌常规灌量40%(W1)、常规灌量50%(W2)、常规灌量60%(W3)为主处理,以常规施氮量50%(N1)、常规施氮量70%(N2)、常规氮施量(N3)为副处理,研究浅埋滴灌下水氮减量对春玉米干物质积累及水氮利用效率的影响。结果表明,浅埋滴灌下玉米干物质积累量、各器官干物质转运量及其对子粒贡献率均随着水、氮水平的增加而增加,子粒产量W3N3处理与W3N2、W2N3、W2N2差异不显著,显著高于其他处理和CK。灌溉水利用效率各处理显著高于CK;氮肥偏生产力N1和N2水平显著高于CK,N3水平与CK无差异;氮吸收效率W3N2最高,除W3N1和W2N1外,显著高于其他处理和CK。

关键词：玉米浅埋滴灌水氮减量灌溉水利用效率氮吸收效率

耦合效应弥补水氮减量对夏玉米养分吸收和利用的不利影响

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植物营养与肥料学报 2022年第7期28卷 1283-1296页

作者：李慧王旭敏刘朋召刘苗王小利王瑞李军西北农林科技大学农学院/农业农村部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室陕西杨凌712100

【目的】适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区... 详细信息

【目的】适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区田间试验。3个灌溉处理为传统灌水量800 m3/hm^(2)(W2)、减量50%灌水(400 m3/hm^(2),W1)和无灌溉(W0)。每个灌溉量下设传统施氮量的100%(300 kg/hm^(2),N300)、–25%(225 kg/hm^(2),N225)、–50%(150 kg/hm^(2),N150)、–75%(75 kg/hm^(2),N75)和不施氮(N0)5个水平,W2N300为传统水氮管理模式对照。分析夏玉米籽粒产量、氮磷钾养分积累与转运特征,计算氮肥利用效率。【结果】与W2N300相比,W2N225、W1N225、W1N150处理的夏玉米产量和产量构成因素无显著差异。W1N225显著提高了玉米抽雄后干物质积累,显著提高了玉米抽雄后氮、磷、钾养分积累和所占比例,W2N225、W1N300则与W2N300无显著差异。与W2N300相比,W1N225处理可以显著提高干物质和氮磷钾养分转运量,分别比W2N300处理的干物质和氮磷钾转运量提高了11.67%、16.28%、19.80%、18.95%。相关分析结果表明,玉米抽雄前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关,且抽雄后的氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于抽雄前。【结论】在传统灌水量和施氮量基础上,减少50%的灌水量,减少25%的氮素投入量可显著提高玉米抽雄后养分积累,促进养分转运量和抽雄后转运养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑夏玉米产量,氮、磷、钾养分积累与其转运特征以及氮素利用效率等因素,在关中平原灌溉区,以灌水减量50%(即400 m3/hm^(2))、施氮减少25%(即225 kg/hm^(2))的模式较为适宜。

关键词：夏玉米水氮减量养分积累与转运氮素利用产量

绿洲灌区宽幅匀播和传统条播春小麦产量对水氮减量的适应性研究

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中国农业科学 2023年第13期56卷 2461-2473页

作者：陈桂平程辉范虹樊志龙胡发龙殷文甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室

【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题，研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响，为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年，在宽幅匀播(W)... 详细信息

【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题，研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响，为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年，在宽幅匀播(W)和传统条播(C)2种种植方式下，设2个灌水梯度为传统灌水(I2,2 400 m3·hm-2)、减量灌水20%(I1,1 920 m3·hm-2)和3个施氮梯度为传统施氮(N3,225 kg·hm-2)、减施氮肥20%(N2,180 kg·hm-2)、减施氮肥40%(N1,135 kg·hm-2)，研究宽幅匀播和传统条播下春小麦产量对水氮减量的适应性。【结果】宽幅匀播较传统条播增大了春小麦地上干物质最大增长速率(Vmax)、干物质平均增长速率(Vmean)和抽穗期之后地上干物质积累速率，延迟了地上干物质最大增长速度出现的时间(Tm)。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理春小麦Vmax和Vmean分别提高13.0%—23.4%和11.0%—16.9%,Tm延迟3.3—3.7 d，宽幅匀播可有效调控春小麦生长发育动态。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%—17.3%与4.3%—9.6%，收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播传统灌水与施氮处理相比，宽幅匀播减水减氮20%增加春小麦籽粒与生物产量分别为16.0%—22.5%与5.6%—13.2%，提高收获指数8.2%—10.9%，宽幅匀播种植方式下减水减氮20%与减水20%传统施氮春小麦产量与收获指数差异不显著。宽幅匀播减水减氮20%春小麦增产主要归因于穗粒数及千粒重的协同提升，较传统条播传统灌水与施氮处理依次提高3.9%—7.1%与18.4%—22.7%，以千粒重的提高幅度较大。通径分析表明，宽幅匀播减水减氮20%主要通过提高收获指数、增大千粒重进而提高籽粒产量。【结论】宽幅匀播可实现春小麦生产的水氮同步减量20%，是绿洲灌区春小麦水氮节约稳产高产的可行措施。

关键词：春小麦水氮减量宽幅匀播地上干物质产量构成