华北平原水氮优化条件下不同种植制度产量、水氮利用及经济效益分析

为解决华北平原当前冬小麦-夏玉米一年两熟制水资源供求不平衡和氮肥残留过高而导致的环境问题,在华北平原黑龙港流域中部中国农业大学吴桥试验站设置了水氮优化措施下3种种植制度:冬小麦-夏玉米一年两熟制、冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系,2年的大田对比试验,以在同一水氮供应标准下对不同种植制度的产量和水氮效应进行定量化分析和评估。结果表明:一年两熟制有较高的物质生产能力,2年总产量为28 783 kg/hm2,水分利用效率和经济效益最高,但耗水量过大,仍有27.1%的耗水需由地下水补充,氮肥利用效率仅为78 kg/(kg/hm2),显著低于其他2种种植制度;一年一熟制减少了总耗水量,生育期内降雨满足可满足总耗水量的89.2%,但2年总产量仅为15 775 kg/hm2,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少27.3%、30.7%和57.2%,氮肥利用效率提高98.7%;两年三熟制产量为22 130 kg/hm2,生育期内降雨量可满足总耗水量的80.4%,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少12.0%、15.8%和21.9%,氮肥利用效率提高32.1%,能够兼顾粮食安全和环境效应,相对而言是较为理想的种植制度选择。本试验中硝态氮残留量受气候条件影响较为显著。春玉米的高产栽培条件有待进一步研究。