垄作模式下氮肥与沟灌策略对半湿润区冬小麦产量及经济效益的影响机制研究

为解决华北平原水资源短缺与氮肥利用率低的问题，研究人员开展垄作栽培模式下氮肥类型（常规尿素与控释尿素混合）与灌溉量（300-600 m3 hm-2）的协同调控研究。结果表明，180 kg hm-2氮肥（70%控释尿素+30%常规尿素）结合450 m3 hm-2灌溉（F2I2处理）可显著提高氮素吸收效率（NUPE）、水分利用效率（WUE）及经济效益，为半湿润区冬小麦绿色生产提供技术支撑。

　　

华北平原作为中国重要的粮食生产基地，长期面临地下水超采和氮肥过量使用的双重挑战。传统冬小麦种植中，大水漫灌和单一氮肥施用导致水资源浪费、氮素流失，甚至引发土壤退化。如何实现"节水减氮"的同时保障产量，成为农业可持续发展的核心难题。

中国农业科学院的研究团队在《Agricultural Water Management》发表论文，创新性地将垄作栽培（bed-planting）与控释尿素技术结合，通过两年田间试验（2020-2022）系统评估了4种氮肥处理（F0-F3）和3种灌溉水平（I1-I3）对冬小麦生长的影响。研究采用裂区设计，通过测定土壤水分、硝态氮分布、干物质积累等指标，结合经济收益分析，揭示了水氮协同调控的优化路径。

关键方法

1. 垄作体系构建：70 cm垄底宽/20 cm垄高规格，配套播种施肥一体化机械
2. 水氮处理：设置0-240 kg hm^-2氮梯度（含30%常规尿素+70%控释尿素混合方案）和300-600 m³ hm^-2灌溉量
3. 指标测定：采用流动分析仪（FOSS）测土壤NO₃^--N，凯氏定氮法测植株氮含量

研究结果

3.1 干物质积累与分配
F2处理（180 kg hm^-2）两年平均地上生物量达14.8 t hm^-2，较F3处理增产5.6%。穗部干物质分配占比最高（64.8%），表明控释尿素能协调营养生长与生殖生长。

3.3 土壤硝态氮分布
垄作使NO₃^--N主要富集在0-60 cm根区，60-100 cm土层含量始终<20 mg kg^-1，较传统平作减少深层淋洗风险达40%。

3.4 花前氮素转运
F2处理氮素转运量达114.2 kg hm^-2，贡献率85.8%，显著高于常规施肥（F1），证实控释尿素能延长氮素供应至灌浆期。

3.5 资源利用效率
F2I2组合的氮肥偏生产力（PFPN）达42.1 kg kg^-1，水分利用效率（WUE）提高12.3%，实现"水氮双高效"。

3.6 经济效益
F2I2处理的净收益达14,005元 hm^-2，投入产出比4.4:1，较农民常规实践增收8.3%。

结论与意义
该研究首次阐明垄作模式下"180 kg N hm^-2（控释尿素占比70%）+450 m³ hm^-2灌溉"是最优组合，其创新点在于：

1. 机制突破：通过垄沟空间分离实现水氮异步供应，减少硝态氮淋溶；
2. 技术整合：将机械垄作与控释尿素耦合，简化追肥环节，降低劳动力成本30%；
3. 生态效益：使灌溉水利用系数从0.45提升至0.61，氮肥农学效率（AUE）提高2.9%。

该成果为华北平原冬小麦绿色生产提供了可推广的技术模式，若在黄淮海地区推广应用，预计每年可节水12亿m³、减氮20万吨。未来研究需优化垄型参数并开发长效控释剂型，进一步挖掘产量潜力。