当前,相对缺水、土壤盐渍化和氮肥利用率低下已成为制约河套灌区农业可持续发展的主要因素。因此,在地面灌溉作为灌区基本灌水方式的背景下,研究盐渍化农田作物节水节氮高产理论,确定合理的水氮用量,对促进灌区可持续的农业生产具有重要现实意义。本文通过大田试验,以光合性能为主线揭示了河套灌区盐渍土玉米水氮耦合增产稳产机理;探究了不同程度盐渍化农田以及不同降水年型下玉米产量对水氮调控的响应规律,提出了合理的水氮用量。最后,通过建立水氮调控下盐渍化农田水盐动态过程模型,模拟研究了水氮调控对盐渍土玉米水盐动态及耗水过程的影响,初步阐明了不同程度盐渍土以及不同降水年型下水氮调控对玉米产量效应的影响机制。主要研究结果如下:(1)阐明了水氮限量条件下中度盐渍土玉米光合作用的影响因素及其影响机理。河套灌区畦灌玉米在灌溉期结束后(灌浆中后期)是较容易发生水、氮亏缺及盐分胁迫的生育阶段。在灌溉期结束后,与常规水氮相比,中水中氮处理(灌水量225mm,施氮量258.8 kg·hm-2)不仅能提高碱解氮含量、地下水补给量和0-40cm 土层储水量,而且有利于减小土壤盐分含量。此外,中水中氮处理相比常规水氮对玉米生长后期的光能利用及胞间CO2浓度有明显促进作用,有利于光合能力的提高。(2)探讨了水氮限量对中度盐渍土玉米光合性能的影响,揭示了水氮耦合增产稳产机理。适度增加灌水量或施氮量不仅在籽粒形成的灌浆期有利于提高玉米的光合速率、光合面积、光合时间及光合产物累积,而且有利于提高玉米生育期总的光合产物累积量以及光合产物向籽粒器官的分配比例。当灌水量超过225mm或施氮量超过258.8 kg.hm-2时这些光合性能指标增加不显著甚至有降低趋势。与常规水氮相比,中水中氮处理既能在玉米灌浆期保持较高的光合面积、相对延长光合时间、显著提高光合速率和光合产物累积量(P<0.05),又能显著提高玉米生育期总的光合产物累积量(P<0.05),还能将光合产物向籽粒器官的分配比例平均提高14.71%。(3)为更深入的了解玉米光合性能对水氮调控的响应机理,探讨了水氮限量对中度盐渍土玉米抗氧化系统的影响。适度增加灌水量或施氮量不仅有利于缓解中度盐渍土玉米灌浆期逆境胁迫,而且有利于提高抗氧化能力,当灌水量超过225 mm或施氮量超过258.8 kg·hm-2时会加重玉米灌浆期逆境胁迫并降低抗氧化能力。与常规水氮相比,中水中氮处理明显缓解了玉米灌浆期的逆境胁迫,并且有利于提高抗氧化能力。(4)明确了河套灌区中度盐渍土玉米产量及水氮利用率对水氮调控的响应规律。适度增加灌水量或施氮量有利于提高玉米产量及水氮利用效率,当灌水量超过225 mm或施氮量超过258.8 kg·hm-2时提高效果不显著,甚至有降低趋势。与常规水氮相比,中水中氮处理在2016年和2017年分别增产4.01%和23.35%,而且显著提高了 WUE和氮肥偏生产力(P<0.05)。(5)探究了不同程度盐渍土玉米产量对水氮限量的响应规律,以及不同降水年型下中度盐渍土玉米产量对水氮限量的响应规律,提出了合理的水氮用量。随着土壤盐渍程度的加重,水氮交互效应对玉米产量影响增大。非盐渍土在高灌水量和中等施氮量时才可获得高产,但中水中氮不会显著减产,中度盐渍土在供应中等水氮用量时才可获得高产,重度盐渍土在中等灌水量和较少供氮时才可获得高产。河套灌区玉米节水节氮高产的水氮用量为,非盐渍土(灌水量255.2～284.8mm,施氮量258.9～313.8 kg·kg·hm-2),中度盐渍土(灌水量227.6～269.5 mm,施氮量215.5～267.6 kg.hm-2),重度盐渍土(灌水量 197.4～252.6mm,施氮量 158.1～221.4 kg·hm-2)。河套灌区畦灌玉米的灌水时间受限于引黄灌溉渠道来水时间,在灌区现有的灌水条件下,玉米生长后期不能通过灌溉来补充土壤水分和淋洗盐分,但是在不同降水年型下通过合理的水氮调控可以获得相对较高的玉米产量。在河套灌区中度盐渍化农田上,枯水年供应中等水氮用量才可获得高产,平水年在供水较多和中等供氮时才可获得高产,但中水中氮不会显著减产,丰水年在水氮供应较多时可获得高产。河套灌区中度盐渍土玉米合理的水氮用量为,枯水年(灌水量227.6～269.5mm,施氮量215.5～267.6kg·hm-2),平水年(灌水量 259.1～292.9mm,施氮量 232.1～285.4kg·hm-2),丰水年(灌水量267.8～302.2mm,施氮量278.1～342.9kg·hm-2)。(6)建立了水氮调控下盐渍化农田水盐动态过程模型,并通过该模型模拟研究了水氮调控对盐渍土玉米水盐动态及耗水过程的影响,初步阐明了不同程度盐渍土以及不同降水年型下水氮调控对玉米产量效应的影响机制。根据河套灌区地下水埋深较浅、玉米地膜覆盖的特点,以及HYDRUS-1D模型存在高估土壤蒸发的问题。本研究利用改进的FAO-56双作物系数法计算实际土壤蒸发量和潜在蒸腾量,以作为HYDRUS-1D模型的上边界和源汇项,建立了水氮调控下盐渍化农田水盐动态过程模型(修正HYDRUS-1D模型)。经模型率定与检验表明该模型能够较好的模拟研究区不同水氮条件下土壤水盐动态过程。在非盐渍(S1)、中度盐渍(S2)、重度盐渍(S3)土壤上,常规水氮处理有利于玉米在灌溉期的生长。但是在玉米灌溉期结束后(灌浆中后期),与常规水氮处理相比,中水中氮处理改善了 S1 土壤水分状况、S2 土壤水盐状况、S3 土壤浅层盐分环境和地下水补给量,玉米蒸腾量在S1、S2和S3 土壤上分别提高了 10.15%、20.87%、26.58%。在河套灌区不同程度盐渍化农田上,中水中氮处理在灌溉期结束后均有利于玉米生长。水氮调控效应在不同降水年型下的主要区别在玉米灌溉期结束后。在该时期,与常规水氮处理相比,中水中氮处理在枯水年改善了土壤水盐状况,玉米蒸腾量增加了20.87%,有利于玉米生长;在平水年主要是改善了土壤水分状况,玉米蒸腾量增加了6.83%,有利于玉米生长;在丰水年土壤水盐状况相对较差,玉米蒸腾量减少了 6.38%,抑制了玉米生长。