为探究华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的节水潜力，基于文献计量学方法，系统梳理了1995—2020年有关华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的文献发文量、被引量、高影响力期刊、作者、研究单位、高频词、试验站点，以分析其研究态势，并利用CiteSpace进行了可视化与关联分析。在此基础上，进一步整理了该模式中高灌溉需水量作物冬小麦的关键节水技术，包括了工程节水技术（喷灌、滴灌、微喷灌）、生物节水技术（品种选育）与典型农艺节水技术（优化灌溉制度）等，系统分析了各节水技术对冬小麦产量、耗水量、水分利用效率的影响。结果表明：1）华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度研究的相关发文量在近年来呈明显增加趋势，发展态势良好，但同时缺乏高被引论文。中国农业大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、河南农业大学发文数量排在前三位，分别占总发文数的27%、10%和10%，在该领域具有较高的活跃度；2）从高频词来看，该领域主要聚焦于水分利用效率、产量、光合特性、生长特性、模型模拟等。但相关领域也存在问题，如主要作者、一些研究机构间合作不够密切，田间实验站点分布不均匀且缺少长期稳定的定位观测试验等；3）对于高灌溉需水量作物冬小麦的文献计量研究表明，喷灌、滴灌、微喷灌、选用抗旱节水品种等技术，可降低田间耗水量7%～13%、产量不同程度增加2%～10%，水分利用效率提高约5%～28%。优化灌溉制度，减少灌溉次数，且根据不同降水年型保证冬小麦关键生育期的需水，可降低田间耗水9%～25%，产量降低2%～18%，水分利用效率提高约6%～9%。综上，为进一步保证粮食生产与水资源安全，应将冬小麦-夏玉米一年两茬作为一个整体来充分考虑周年的水分利用，合理优化周年的灌溉制度，构建整合配套的农艺节水技术体系和灌溉设备与技术。

【目的】定量研究华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系的水分周年利用特征。【方法】在大田条件下,通过在小麦季设不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+扬花水(W2)和起身水+孕穗水+扬花水+灌浆水(W4)4个水分处理,进行了两个周期的研究。【结果】(1)小麦产量和周年最高产量两年分别在节水灌溉处理W1和W2获得,玉米产量在不同处理间无显著差异。小麦水分利用效率(WUE)与产量的表现相似,玉米WUE显著高于小麦,并随灌水量的增加显著降低;周年WUE则在W0或W1处理最高,而后随灌水量的增加显著降低。(2)W4处理的2 m土体土壤水分含量在各个阶段没有明显变化,其它处理则随小麦生育进程而不断降低(即土...

为了充分利用周年光热资源,确定河北平原冬小麦适宜播期和夏玉米适宜收获期,在河北藁城进行了冬小麦夏玉米周年试验。冬小麦采用播期×品种二因子裂区试验,夏玉米采用均匀试验设计,研究了小麦产量对播期和冬前积温、玉米产量对收获期的响应特点。结果表明,冀麦585和金禾9123对播期不敏感,适播期较长,冬前≥0℃积温分别在324～560℃和362～566℃均可获得较高的小麦产量。根据藁城多年积温数据,该积温下限对应的日期为10月20日左右。夏玉米产量与播期、收获期均呈线性关系,而不同年份播期和收获期对产量的影响程度不同。玉米生育后期平均气温高于有效灌浆温度(16℃)的截止日期为10月17日,假如玉米收获期由农民传统的9月22日推迟至10月17日,积温可增加476,100℃积温可增产527. 7 kg/hm~2,玉米可有2 511. 9 kg/hm~2的增产潜力。可见,小麦推迟播种时间、玉米延迟收获时间是发挥两季作物均衡增产的重要措施,玉米收获期最晚推迟至10月17日,小麦播种期最晚推迟至10月20日。

为探究冬小麦-夏玉米田蒸散量变化规律,利用大型称重式蒸渗仪系统研究了冬小麦-夏玉米田蒸散量周年、不同阶段和日变化,对蒸散量与净辐射等气象要素进行了回归分析。结果表明:年蒸散量四季分布不均,春、夏、秋、冬四季分别占1年的44%,32%,17%,7%,总体呈"M"型变化;冬小麦拔节-抽穗期和夏玉米拔节-抽雄期是1周年的2个蒸散高峰期,也是作物生长水分临界期和补充灌溉的关键期;农田日蒸散量呈抛物线型;气象要素对蒸散量的影响顺序为:太阳净辐射量>气温>降雨量,太阳净辐射量和气温对蒸散量有显著的影响。

1997— 2 0 0 1年间 ,研究了微咸水灌溉条件下 ,不同深度原位土壤溶液的电导率及其微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。表明 :使用微咸水灌溉 ,0～ 80cm土壤溶液的电导率迅速升高 ,2年后较淡水灌溉处理同一深度土层土壤溶液的电导率高约 5～ 10mS·cm-1。在一个生长季节内 ,5 5 0mm的降雨和 2 5 0mm的灌溉水对盐分的最大淋洗深度一般都不超过 15 0cm。灌溉农田中 ,盐渍化最严重层是亚表层 (2 0～ 6 0cm)。当 2 0～ 6 0cm土壤溶液的电导率在 8mS·cm-1以下时 ,对夏玉米的产量无显著影响 ;若电导率长期维持在 10～ 15mS·cm-1...

【目的】基于田间分期播种试验，研究华北北部冬小麦、夏玉米播期调整，其生长发育、光合生理特性、籽粒灌浆和产量形成及品质对气候变暖的不同响应，为华北平原农业生产采取措施应对气候变化提供科学依据。【方法】采用分期播种方法，于2017—2023年在华北北部的河北固城农业气象国家野外科学观测研究站开展冬小麦和夏玉米的大田分期（早播10 d、正常播期、晚播10 d、晚播20 d）播种试验，获取冬小麦和夏玉米的生育进程、地上干物质累积和分配、叶片光合特性、籽粒灌浆速率以及产量农艺性状和籽粒营养成分等资料。【结果】冬小麦全生育期随播期推迟而缩短，主要原因在于冬前幼苗期缩短；夏玉米全生育期与播期呈抛物线关系，播期每推迟10 d，幼苗期缩短1.3 d，花粒期和籽粒形成-灌浆期分别延长1.5和1.6 d。冬小麦、夏玉米籽粒灌浆过程对播期调整的响应完全不同，冬小麦籽粒灌浆特征在播期间反应并不敏感，夏玉米籽粒灌浆速率在播期间差异较小，但籽粒形成期、灌浆结束日期和峰值日期因播期推迟顺次延后，且灌浆持续日数因播期每推迟10 d，灌浆持续日数缩短4 d。北方麦区在秋暖和冬暖背景下，冬小麦播种期界限延宽，播期对产量的影响明显减弱，播期推迟配套增加播种量，产量不减且会小幅增产；夏玉米产量随播期推迟明显递减，理论产量播期每推迟10 d递减率1 381.50 kg·hm^-2，但冬小麦和夏玉米晚播20 d产量都凸显跳跃变小。播期每推迟10 d，冬小麦籽粒分配率递增1.67%，夏玉米则递减1.57%，冬小麦收获指数提高0.017，而夏玉米降低0.016。冬小麦和夏玉米叶片光合速率（Pn）对播期的响应亦不同，冬小麦播期间的Pn较为相近，而夏玉米播期每推迟10 d Pn递减率1.21μmol·m^-2·s^-1。播期调整对华北北部冬小麦、夏玉米籽粒品质不会产生明显影响。【结论】气候变暖背景下我国北方冬小麦延迟播种，延宽适宜播种期是适应气候变暖的积极有效措施，华北平原夏玉米适期早播可避免高温热害影响，有助于稳产增产。

对高、中、低三个不同供水量下的夏玉米蒸腾效率研究结果表明，在强光照下，供水不足引起ＷＵＥ明显下降，而在弱光照下，不同供水量的ＷＵＥ相差不大，灌浆期复水后则差异消失。说明供水不足时ＷＵＥ由供水量和光照共同决定。这是由于在强光照下不同供水量之间Ｐｎ差异很大，Ｔｒ无差异，而在弱光照下，Ｐｎ无差异，Ｔｒ差别明显所致。在强光照下，供水４４５ｍｍ的ＷＵＥ明显高于供水３５０ｍｍ和２８０ｍｍ的ＷＵＥ；在弱光照下，上述三个供水量条件下的ＷＵＥ相近。

利用华北平原具有1961—2020年完整时间序列逐日气象资料的55个常规气象站点及11个辐射观测站点的逐日地面观测资料,建立华北平原冬小麦-夏玉米生长季的太阳总辐射的经验公式,从年代际尺度和年际尺度分析冬小麦-夏玉米周年、生长季和关键生育期辐射资源(总辐射、直接辐射、散射辐射和光合有效辐射)的变化特征。结果表明:华北平原太阳总辐射值分布呈北高南低、东高西低,全年总辐射范围为4 519.26～5 488.30MJ/m~2;冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别占全年的58.6%和41.4%;华北平原太阳总辐射呈显著下降趋势,1961—2020年研究区周年太阳总辐射平均减少了14.3%(708.24MJ/m~2),其中,河南东部以及河北西部地区下降幅度最大,气候倾向率达-210.67MJ/(m~2·10a);研究时段内冬小麦生长季和关键生育期太阳总辐射平均减少了10.0%和4.7%,与冬小麦相比,夏玉米生长季和关键生育期的太阳辐射下降幅度更大,分别减少了17.8%和17.7%;年代际尺度上,华北平原冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射均呈现出递减的趋势,与1961—1980年相比,2001—2020年的冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别减少了9.6%、7.7%和12.1%。综上,华北平原的直接辐射、光合有效辐射呈下降趋势,散射辐射呈上升趋势,本研究结果能够为华北平原辐射资源的合理利用以及制定适应气候变化的对策等提供科学依据。

在大田试验条件下,研究了在冬小麦-夏玉米复种连作体系下氮肥周年运筹对其产量以及关键构成要素的影响,分别对两季作物中各产量构成要素。穗部性状和关键农艺性状进行了相关以及通径分析。结果显示,在冬小麦-夏玉米复种连作体系下,中高氮肥水平对冬小麦产量关键性构成要素穗粒数、穗粒质量和每穗结实小穗数的影响均较对照和低氮肥水平有所提高,千粒质量下降;对夏玉米百粒质量、果穗粗、果穗长的影响具有显著提高,但中高氮肥之间差异不显著。本研究认为,华北地区冬小麦-夏玉米复种连作模式下,对冬小麦季灌拔节水和开花水,氮肥施用量为210～270 kg/hm2,采用基施和拔节施,对夏玉米季氮肥施用量为240～300 kg/h...

【目的】优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,探索两季最佳的资源搭配模式,进一步挖掘当前气候和生产条件下黄淮海地区周年产量潜力和资源利用效率。【方法】本研究通过10月上旬至12月上旬设置冬小麦不同播期和夏玉米不同收获期,建立了5种冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源分配方式,于2015—2017年在中国农业科学院河南新乡试验站进行田间试验,对其产量、光温水等气候资源分配及利用特征进行研究。【结果】随冬小麦播期及夏玉米收获期推迟,两作物生长季光温水资源分配比例分别由处理Ⅰ的46%﹕54%、60%﹕40%、42%﹕58%调整至处理V的34%﹕66%、49%﹕51%、34%﹕66%范围内,小麦季生长天数及其分配的光温水资源量逐渐减少,将更多的资源分配到玉米季,从而导致小麦产量降低,但由于处理V的ZM66小麦品种维持了较高的穗数和穗粒数,因此与处理Ⅰ比产量降低不显著。然而,处理V玉米季生理生长时间较处理Ⅰ延长约15 d,2016和2017年光温水资源分配量分别增加143.8和120.7 MJ·m(-2)、290.5和281.6℃、12.4和25.7 mm,粒重分别增加13.1%和15.5%,周年产量两年分别提高7.9%和6.7%;籽粒脱水时间增加约45 d,光温水资源分配量两年分别增加322.5和336.3 MJ·m(-2)、509.6和497.8℃、56.7和14.1 mm,籽粒含水量降至14.4%—17.3%,达到机械直接收获标准。同时,由于处理V小麦季光温水资源分配量显著降低,特别是减少底墒水和越冬水灌溉约150 mm,2016和2017年其光能、温度和水分生产效率较处理Ⅰ分别提高12.5%和15.8%、10.9%和7.7%、39.6%和59.3%,玉米季虽然光能、温度生产效率有所降低,但水分生产效率显著提高,因此周年光能、温度和水分生产效率两年分别提高7.3%和9.1%、5.6%和5.1%、17.3%和29.3%。【结论】在不增加任何投入的前提下通过播/收期的调整(小麦12月上旬播种,玉米11月中旬收获)优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,可进一步提升其周年产量和光温水资源利用效率,对于促进黄淮海冬小麦-夏玉米种植模式可持续发展具有重要意义。

[目的] 提高粮食生产效率是保障国家粮食安全的重要任务，对粮食生产中典型的冬小麦-夏玉米复种模式的生产效率进行分析，可以精确把握粮食生产效率，为粮食生产相关政策制定提供参考。[方法]文章基于2007—2018年6省（市）面板数据，运用SBM-DEA和Fare-Primont模型从静态和动态视角对冬小麦-夏玉米复种模式的技术效率和全要素生产率的空间分布和时序变动特征进行测算及比较。[结果]冬小麦-夏玉米复种模式的平均技术效率和全要素生产率水平值分别为0.793和0.744；机械投入、农药投入和水资源投入的平均冗余率较高，分别为28.693%、26.670%和21.578%。剩余混合效率即投入产出混合比例优化是造成冬小麦-夏玉米全要素生产率地区差异的主要原因；冬小麦-夏玉米复种模式的全要素生产率波动中小幅上升，技术进步、技术效率和剩余混合效率是主要影响因素。[结论] 冬小麦-夏玉米复种模式的低生产效率客观存在，应通过生产资料的科学合理投入，加快科技创新推广，推动粮食生产适度规模经营等方式来推动粮食高质量发展。

【目的】水肥是作物产量的两大限制因子。当前在作物生产中对水氮资源利用不够合理,不仅浪费水资源,而且严重威胁环境。为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的水氮配合措施,在5年水氮定位试验基础上对周年轮作体系产量、氮吸收与利用状况进行了分析。【方法】试验为冬小麦夏玉米周年轮作种植,设置水、氮两因子,裂区试验设计,水分为主区,施氮量为副区。水分设置限水和适水两个处理,根据华北山前平原冬小麦夏玉米灌溉制度,冬小麦限水和适水下灌水次数分别为1水(拔节期)和2水(拔节+开花水),夏玉米限水和适水下灌水次数根据不同年型降水量而定(1水为播前水,2水为播前水+12展叶水,3水为播前水+12展叶水+开花...

通过田间试验比较了不同冬小麦夏玉米品种 (系 )之间氮营养效率的差异。结果表明 ,3个冬小麦品种 (系 )中 ,93132具有较高的基础产量 ,而农大 95对氮肥反应最为敏感 ;3个夏玉米品种 (系 )中 ,西玉 3号不仅具有较高的基础产量 ,而且对氮肥的反应较好。冬小麦夏玉米不同品种 (系 )间最佳产量和最佳施氮量有较大差异。从施肥经济效益分析 ,冬小麦以农大 95最佳 ,夏玉米以西玉 3号最高。在 180 kg.hm-2 施氮水平下 ,冬小麦农大 95和夏玉米西玉 3号氮肥利用率较其他品种 (系 )分别高 10 .5～ 11.0个百分点和 13.9～18.7个百分点 ,这说明选择氮高效作物...

对冬小麦施氮在下茬夏王米上后效的研究表明:1)冬小麦收获后土壤残留的无机氮量与冬小麦生长季的总施氮量呈极显著的平台加线性相关关系,即在一定的施氮范围内,土壤残留无机氮保持一恒定的值,但超过一个临界值(93.7 kg.hm-2)后土壤残留无机氮量与冬小麦季总施氮量呈线性正相关;2)冬小麦收获后 0~90cm土壤残留无机氮与下茬夏玉米的籽粒产量呈显著的线性加平台的关系,夏玉米在达到平台产量时的土壤残留无机氮为 63.6 kg·hm-2;3)在该试验所处的土壤和气候条件下,冬小麦189kg·hm-2的施氮量就可以满足冬小麦、夏玉米两茬作物对氮素的需求;4)土壤残留无机氮的利用能极大地提高肥料利用率,...

【目的】研究黄淮海平原地区冬小麦-夏玉米不同深松时机交互不同灌水次数对作物产量及水分生产效率的影响,为优化黄淮海地区土壤耕作方式提供理论依据。【方法】采用土壤耕作方式与灌水次数相结合的方法,设置秋深松+冬小麦2水(QS-2)、秋深松+冬小麦3水(QS-3)、夏深松+冬小麦2水(XS-2)、夏深松+冬小麦3水(XS-3)、对照(CK)共5个处理,研究深松与灌水次数对冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤物理性质、植株生长发育、产量、总产出值及水分生产效率等的影响。【结果】深松和灌水次数对土壤容重、土壤紧实度、土壤储水量、总产出值、水分生产效率均有不同程度显著影响。与对照相比,QS-2、XS-2、XS-3处理均显著降低深松后第1年土壤耕层(0—40 cm)及深松后第2年0—20 cm土层的土壤容重;深松各处理均显著降低第1年土壤紧实度,对第2年土壤紧实度影响效果不明显;秋深松后第2年QS-2处理的冬小麦整个生育期平均土壤储水量较CK显著增加18.14%,QS-3处理次之,夏深松后第2年XS-2、XS-3处理分别较CK显著提高24.7%、25.6%;秋深松能显著提高当季冬小麦生长发育,QS-2、QS-3处理地上生物量分别较CK增加了19.29%、27.06%,第2年QS-2和QS-3处理地上生物量较CK均有所提高,差异不显著,秋深松对第2年冬小麦生长发育影响效果减弱,夏深松第2年XS-2和XS-3处理的叶面积和地上生物量均较对照显著提高,夏深松能显著促进后茬冬小麦生长发育;QS-2处理对2年冬小麦-夏玉米总产出值和水分生产效率均显著提高,第1年总产出值和水分生产效率分别较CK提高27.21%、23.51%,第2年分别提高19.54%、18.84%,夏深松显著提高第2年冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率,XS-2处理分别提高18.50%、17.65%,XS-3处理分别提高19.57%、15.35%。【结论】黄淮海平原冬小麦-夏玉米连作采用冬小麦播前秋深松耕作方式,冬小麦全生育期灌水2次,有利于降低农田土壤容重、降低土壤紧实度、提高土壤储水效果、显著提高深松周期内冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率。建议在黄淮海平原地区平水年和丰水年(夏玉米季降雨充沛),冬小麦-夏玉米种植区采用秋深松+冬小麦灌2水耕作模式,实现高产与高效。