玉米膜下滴灌技术具有提高表层土壤温度、减少土壤蒸发、提高土壤含水率、减少硝态氮淋失和提高作物产量等特点,近年来在东北地区得到广泛应用。当前,东北地区玉米膜下滴灌技术在应用过程中存在灌溉施肥管理方式不合理问题。本研究立足从农田土壤水、热循环角度揭示玉米膜下滴灌增产机理,重点开展生育期膜下滴灌对农田水热环境、玉米生长和产量的影响研究,并优化玉米生育期水氮优化管理模式,研究生育期滴灌追氮量和追氮次数对玉米生长和产量的影响。利用Hybrid-Maize模型模拟黑龙江玉米生育期灌溉需水量。主要工作与结论如下:(1)2011、2012和2013年在黑龙江开展了玉米田间试验,采用膜下滴灌、不覆膜滴灌和地面灌溉3种不同的灌溉施肥方式,进行了土壤温度、含水率、田间小气候、作物生长、养分积累及产量的观测和分析。结果表明:与不覆膜滴灌和地面灌相比,膜下滴灌提高了玉米生育前期的表层土壤温度,苗期5～25 cm的每日土壤温度平均增加2.3℃,全生育期土壤积温累积增加115～150℃。膜下滴灌玉米生育期的土壤蒸发量比不覆膜滴灌降低53%,提高了玉米生育前期的土壤含水率。膜下滴灌提高了典型日的冠层空气温度并降低了冠层空气湿度。膜下滴灌显著增加了玉米生育前期的氮素吸收量,促进了玉米花期前的营养生长,为花期后的生殖生长积累了更多的营养物质,成熟期的地上部分干物质质量分别比不覆膜滴灌和地面灌处理增加14%和23%,氮素吸收量分别增加16%和28%,平均产量分别提高11%和21%,水分利用效率分别提高9%和18%。(2)2011、2012和2013年开展玉米膜下滴灌试验研究生育期滴灌追氮次数(大喇叭口期1次追氮与大喇叭口期、抽雄期、灌浆期3次追氮2个水平)和追氮量(0、100、150、200 kg/hm24个水平)对土壤氮素含量、玉米生长和产量的影响。结果表明,相同追氮量时分次追氮有利于保证整个生育期平稳供氮能力。追氮次数对玉米的生长和产量影响显著,虽然1次追氮显著提高了玉米在生育前期的株高、叶面积指数(LaI)、地上部分干物质质量和氮素吸收量,但3次追氮显著提高了玉米成熟期地上部分干物质质量和氮素吸收量。产量也随追氮次数显著增加,3次追氮处理平均产量比1次追氮处理提高5%。追氮量对玉米各生育期株高和LAI影响不显著,地上部分干物质质量和氮素吸收量随追氮量线性增加,在玉米生育后期达到显著水平。玉米产量随追氮量增加而增加。本研究建议东北半湿润区玉米膜下滴灌种植密度为46,620株/hm2条件下,宜采用3次追氮、追氮量150～200 kg/hm2的施氮管理措施。(3)基于覆膜增加土壤温度和减少土壤蒸发效应,利用Hybrid-Maize模型的覆膜模块,模拟1981～2010年30年气象条件下膜下滴灌对玉米产量和水分利用效率的影响;并估算了滴灌玉米不同生育阶段灌溉需水量及黑龙江省不同农业气候区玉米生育期灌溉需水量。结果表明,Hybrid-Maize模型可以较好地模拟覆膜与不覆膜处理玉米产量和水分利用效率差异,但模型高估了覆膜和不覆膜处理2012年和2013年LAI和2013年玉米产量和水分利用效率、低估了 2011年和2013年成熟期玉米地上部分干物质质量。在东北半湿润地区,玉米不同生育阶段的灌溉需水量与初始土壤可利用水量和生育期内降雨分布有关。在黑龙江不同农业气候区内,通过滴灌系统进行补充灌溉的增产作用可能不同,玉米单位面积产量增加幅度在0～109%之间变化,黑龙江94%玉米种植面积可以通过补充灌溉提高产量,增产幅度达14%～42%。