【摘 要】
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水资源短缺和水氮利用效率低是限制河西地区农业发展的主要因素,优化施氮量和种植密度是有限灌溉水量条件下促进作物增产和农业可持续发展的重要措施。本研究以河西地区水肥一体化滴灌春玉米为研究对象,研究种植密度（D1:8万/ha,D2:10万株/ha,D3:12万株/ha）和施氮量（N240:240 kg N/ha,N180:180 kg N/ha,N0:0 kg N/ha）对两种春玉米（QS51:强盛51
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“覆盖与施氮交互作用下黄土旱塬春玉米水氮高效利用机理及增产减排模式研究”（编号:51879226）；
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水资源短缺和水氮利用效率低是限制河西地区农业发展的主要因素,优化施氮量和种植密度是有限灌溉水量条件下促进作物增产和农业可持续发展的重要措施。本研究以河西地区水肥一体化滴灌春玉米为研究对象,研究种植密度（D1:8万/ha,D2:10万株/ha,D3:12万株/ha）和施氮量（N240:240 kg N/ha,N180:180 kg N/ha,N0:0 kg N/ha）对两种春玉米（QS51:强盛51,ZD958:郑单958）生长、生理、冠层结构、籽粒灌浆过程、叶片衰老过程、产量、水氮利用效率和经济效益的耦合效应,在此基础上提出该地区春玉米适宜的种植密度和施氮量组合及其阈值。主要取得以下研究结论:（1）明确了种植密度和施氮量对春玉米生长和产量的影响效应中、高种植密度下春玉米叶面积指数优势明显,而株高和茎粗随着种植密度的增加而减小;地上部干物质累积量与产量具有显著的相关关系,且两者都在中等种植密度下取得最大值。高种植密度下过量施氮有利于春玉米生长,而低种植密度下适量施氮对促进春玉米生长更具优势。随着种植密度的增大,产量先增大后减小;随着施氮量的增加,在高密种植下产量逐渐增加,而在低种植密度下N240和N180产量无显著差异。两个玉米品种均在D2N180处理下获得最高产量（13141 kg/ha和17644kg/ha）,但ZD958在D2N240和D2N180处理下产量差异不显著。（2）揭示了种植密度和施氮量对春玉米冠层结构及光截获的影响效应随着种植密度的增加,两个玉米品种不同冠层的叶长和叶宽减小,叶向呈先增加后降低的趋势;随着施氮量的增加,叶长和叶宽增加,叶向呈相同变化趋势,且均在N180处理取得最大值,说明适宜的种植密度和施氮量能够塑造良好的冠层结构,从而优化光分布。施氮显著降低穗位层透光率,随着随着种植密度的增加,穗位层透光率先减小后增大,两者对底层透光率均无显著性影响。（3）探明了种植密度和施氮量对春玉米籽粒灌浆和叶片衰老过程的影响效应春玉米的籽粒灌浆过程可以用确定性方程准确描述;随着种植密度的增加,最大灌浆速率和平均灌浆速率先增大后减小;施氮对各籽粒灌浆特征参数产生显著影响,但N240和N180处理下差异不显著。叶片衰老过程可以用Logistic方程模拟;施氮显著降低叶片衰老开始时间、叶片平均衰老速率、最大衰老速率,但低、中种植密度下N240与N180处理差异不显著;叶片衰老启动时间、平均叶片衰老速率随着种植密度的增加而增加,但不同施氮量下增长比例有所不同。（4）阐明了种植密度和施氮量对水氮利用效率和经济效益的影响效应低种植密度下两个玉米品种的水分利用效率随着施氮量的增加先增加后降低,在N180处理下达到峰值,其显著高于N240（QS51增加15.0%,ZD958增加7.8%）。中、高种植密度下水分利用效率随着施氮量的增加而增加;氮素利用效率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率在随着种植密度的增加呈先增大后减小的趋势,并在中等种植密度下达到峰值;同一种植密度下,氮素利用效率和氮肥偏生产力随着施氮量的增加整体呈降低趋势。两个玉米品种均在D2N180组合下获得最大净收益（12096 CNY/ha和13955 CNY/ha）,与D3N240处理相比,施氮量减少33.3%,但净收益分别增加1561CNY/ha（QS51）和1268 CNY/ha（ZD958）。（5）提出了春玉米适宜的种植密度和施氮量组合及其阈值基于主成分分析法综合分析了两种春玉米生理、产量、水氮利用效率和经济效益等指标,发现D2N180组合排名第一,D2N240和D3N240组合紧随其后,说明10万株/ha和180 kg N/ha为河西地区适宜的春玉米种植密度和施氮量。基于二元二次回归和归一化处理相结合的方法,发现当施氮量在110～190 kg N/ha时和种植密度在93500～115500株/ha时,春玉米水分利用效益、产量和经济效益的综合效益可同时达到各自最大值的95%。
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