不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

王培如，钟 融，孙 敏，孔玮琳，张敬敬，Hafeez Noor，任爱霞，林 文，高志强

（山西农业大学农学院 / 黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心，山西太谷 030801）

山西位于黄土高原东部，干旱缺水、土壤贫瘠是该区小麦生产的主要限制因子，小麦生长季降水少且年际差异悬殊，导致年际间产量及水、氮效率波动大，且在不同降水年型，氮肥对作物生长的调控也存在差异[1-4]。前人有关年际间旱地小麦产量及效率的差异以及施氮量调控的研究表明，降水及其分布和施氮均对旱地小麦的生长、产量和效率影响显著。降水和施氮两者相互协同又相互制约，降水少限制氮肥潜在肥效的正常发挥，而过量且集中的降水则会导致氮肥的淋溶，同样导致肥料浪费和小麦减产，肥料不足或过量也会影响小麦对水分的吸收，从而限制增产[5-6]。裴雪霞等[7]在晋南旱垣的研究表明，不同降水年型旱地小麦产量及其构成因素具有显著差异。郭星宇等[8]在陕西渭南的研究也表明，降水年型对旱地冬小麦产量的影响达显著水平，丰水年较平水年增产33.6%，较欠水年增产113.3%；且丰水年较平水年和欠水年可分别提高氮肥表观利用率18.4%和64.8%。李森等[9]在河南省中部的研究表明，丰水年较平水年和欠水年提高了旱地小麦地上部和根系的氮素积累量，且提高产量分别达11.4%和15.2%。薛玲珠等[10]在晋南旱垣的研究表明，丰水年较欠水年降水较多，更有利于旱地小麦花后光合生产能力提高，促进光合器官制造的产物更多地形成籽粒中的碳水化合物，进而提高产量37.2%，提高水分利用效率14.3%，提高氮素利用效率15.4%。合理施氮可显著增加冬小麦根量，扩大水分、养分吸收空间，提高水分利用效率，增加小麦产量和水氮利用效率。王志鑫等[11]在山西闻喜旱地小麦的研究表明，施氮量150 kg/hm2较210 kg/hm2可显著提高生育后期耗水和总耗水，显著提高产量11.5%，提高水分利用效率7.4%。同延安等[12]在陕西扶风的研究表明，施氮量210 kg/hm2可显著提高旱地小麦在拔节至开花期的氮素积累量及比例，提高产量10.1%。朱云鹏等[13]在陕西杨凌的研究表明，施氮量200 kg/hm2可提高旱地小麦生育期耗水量，促进干物质积累，促进同化物向产量的转化，提高小麦产量17.8%，提高水分利用效率17.3%。此外，不同降水年型，旱地小麦达到最大产量所需的氮肥量不同。李晓州[14]在陕西长武的研究表明，丰水年、平水年和欠水年施氮量分别为175.8、172.2和144.7 kg/hm2时，可获得最大产量。Wang等[15]在陕西长武的研究表明，施氮量0～180 kg/hm2范围内，欠水年水分利用效率对施氮量的响应没有显著差异，但丰水年和平水年水分利用效率随施氮量增加而显著增加；且丰水年、平水年和欠水年均在施氮量180 kg/hm2时，促进了深层根系生长和水分利用，提高了旱地小麦产量和水分利用效率。刘艳妮等[16]在陕西渭南的研究表明，丰水年、平水年和欠水年旱地小麦产量和植株氮素积累量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势，丰水年、平水年和欠水年施氮量分别为170、150和99 kg/hm2时，可以同时获得较高的产量和氮肥利用效率。可见，在不同降水年型氮肥对旱地小麦产量及效率的影响差异较为明确，而针对不同氮肥量所引起的耗水、氮素运转及产量变化的机理研究还有待深入。为此，选择3个不同降水年型，研究旱地小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率对施氮变化量的响应度，明确年型与氮肥对产量影响的互作效应，为山西省冬小麦稳产高产高效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验，试验地位于黄土高原东南部，是典型的半干旱地区，地理位置为35°20'N，111°17'E，海拔450～700 m，属于温带大陆性季风气候，光热资源丰富，年均降水量450～630 mm，年平均气温11℃～13℃。无灌溉条件，种植制度为冬小麦一年一熟，夏季休闲。

降水年型依据干燥指数(DI)进行划分[17]。DI=(P-M)/σ，式中，P 为当年降水(mm)，M为多年平均降水(mm)，σ为多年平均降水均方差。以冬小麦生育年即休闲期+生育期划分降水年型(表1)。2017—2018 年降水量与年均降水量接近，属于平水年；2018—2019 年降水量较年均降水量低22.5%，属于欠水年；2019—2020 年降水量较年均降水量高23.1%，属丰水年。2012—2020年小麦生育期平均降水量为417.36 mm，图1为试验地3年降水量在全年的分布情况。表2为这3个年份0—20 cm土层土壤基础肥力。

表1 2017—2020 年降水量及年型划分Table 1 Annual precipitation and rainfall patterns from 2017 to 2020

表2 试验点土壤基础肥力Table 2 Basic soil fertility at the experimental site

图1 试验点生育期降水量Fig.1 Precipitation during the growth period at the experimental site

1.2 试验设计

本试验以运旱20410 (由闻喜县农业委员会提供)为供试材料。采用单因素随机区组设计，设施N 0、120、150、180、210 kg/hm25个处理，分别表示为N0、N120、N150、N180、N210。小区面积80 m2(4 m×20 m )，重复3次。前茬小麦收获时留高茬20～30 cm，旋耕整地，采用常规条播播种。10月4日播种，播量97.5 kg/hm2，基施氮、磷、钾肥，P2O5为 150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，3 叶期定苗，基本苗为180万株/hm2，常规管理。

1.3 样品采集及测定指标

1.3.1 土壤水分 于前茬小麦收获后，在地块内挖一个2 m深的剖面坑，将剖面削齐铲平。按划定的层次自下而上取样，每20 cm为一土层，采用环刀法测定土壤容重[18]。于小麦播种前、拔节中期、开花中期、成熟期，采用土钻法取0—300 cm土样，每20 cm为一个土层，105℃烘干至恒重计算土壤含水量[19]。

1.3.2 植株干物质和含氮量 于越冬、拔节、孕穗、开花、成熟期分别取样20株，其中越冬期取整株样品，拔节、孕穗期植株样品分为叶片、茎秆+叶鞘2个部分，开花期植株样品分为叶片、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳3个部分，成熟期植株样品分为叶片、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳、籽粒4个部分。样品于105℃杀青30 min后，70℃烘至恒重，称量并记录干物质量。将不同生育时期植株样本烘干后磨碎，用H2SO4-H2O2消煮—靛酚蓝比色法测定植株含氮量[20]。

1.3.3 产量及其构成因素 于成熟期取每个试验小区内0.667 m2调查穗数、每穗平均粒数及千粒重，每个小区选择20 m2收获，晒干后脱粒，按13%的含水量折算产量。

1.4 计算方法

1.4.1 土壤水分

式中，SWS为蓄水量(mm)，i为土层，W为土壤质量含水量(%)，D为土壤容重(g/cm3)，H为土层厚度(cm)。

式中，S1和S2分别为生育阶段初和阶段末的土壤蓄水量(mm)。

式中，ET为生育期总耗水量(mm)，ΔS为各生育阶段土壤贮水减少量(mm)，P为有效降水量(mm)，G为地下水补给量(mm)。本试验地下水埋深在5 m以下，故G值可忽略不计。

式中，WUE为水分利用效率[kg/(hm2·mm)]，ET为作物生育期总耗水量(mm)，Y为小麦实际产量(kg/hm2)。

1.4.2 氮素计算方法

1.4.3 相邻施氮处理间的产量和水分利用率变化率计算方法

式中，RWC为生育期耗水量变化率(%)，WC1为施氮量增加后的生育期耗水量 (mm)，WC2为施氮量增加前的生育期耗水量(mm)。

式中，RNA为生育期植株氮素积累量变化率(%)，NA1为施氮量增加后的植株氮素积累量，NA2为施氮量增加前的植株氮素积累量(kg/hm2)。

式中，RPANT为花前植株氮素积累量变化率(%)，PANT1为施氮量增加后的花前植株氮素积累量，PANT2为施氮量增加前的花前植株氮素积累量(kg/hm2)。

式中，RNAAA为花后植株氮素积累量变化率(%)，NAAA1为施氮量增加后的花后植株氮素积累量，NAAA2为施氮量增加前的花后植株氮素积累量(kg/hm2)。

式中，RY为产量变化率 (%)，Y1为施氮量增加后的实际产量，Y2为施氮量增加前的实际产量(kg/hm2)。

1.5 数据处理与统计分析

试验采用Microsoft Excel 2019进行数据整理和作图，采用Origin pro 2021进行相关关系图的绘制，采用DPS 9.01软件进行统计分析，用LSD法检验处理间差异显著性，多重比较用LSD法，显著性水平设定为P=0.05。

2 结果与分析

2.1 施氮量对旱地小麦耗水量调控的年际间差异

2.1.1 生育期总耗水量及其变化率 小麦生育期耗水量总的来看，丰水年最高，欠水年最低(图2)。不论降水量多寡，随着施氮量增加，小麦耗水量先升高后下降，施氮量处理之间耗水量差异显著且均以N180处理最高。在丰水年和欠水年，当施氮量从150 kg/hm2增加到180 kg/hm2，小麦的耗水量增加最多，分别增加了7.1%和4.8%；而在平水年，施氮量从120 kg/hm2增加到150 kg/hm2，耗水增加最多，达 5.0% (图3)。

图2 不同降水年型和施氮量下小麦耗水量Fig.2 Water consumption of wheat under different rainfall years and N application rates

图3 不同降水年型和氮肥梯度下旱地小麦生育期总耗水变化Fig.3 Variation of water consumption of wheat as affected by annual rainfall type and N application rate

2.1.2 小麦各生育阶段耗水量 降水年型、施氮量以及二者互作均显著影响小麦各生育阶段耗水量及其所占比例(表3)。丰水年较平水年和欠水年主要提高了生育前中期的土壤耗水量，分别达7.2%和29.3%。丰水年和平水年，播种—拔节阶段耗水量均以N210处理最高，拔节—开花以N180最高，开花—成熟丰水年以N180处理最高；欠水年，播种—拔节和拔节—开花两阶段耗水量以N180处理最高，开花—成熟以N120处理最高，但N120与N150处理之间差异不显著。可见，丰水年N180处理增加了小麦生育中期和后期水分消耗，欠水年N180处理增加了小麦生育前期和中期水分消耗，而N150处理增加了小麦生育后期水分消耗。

表3 不同降水年型和施氮量下旱地小麦各生育阶段耗水量及其所占比例Table 3 Water consumption and the ratio of each growth stage of wheat under different annual rainfall types and N application rates

2.2 施氮量对旱地小麦植株氮素积累、运转调控的年际间差异

2.2.1 各生育阶段植株氮素积累量及其所占比例降水年型、施氮量以及二者互作均显著影响各生育阶段氮素积累量及其所占比例(表4)。丰水年播种—拔节植株氮素积累量及其所占比例以N180最高，平水年以N150处理最高；丰水年和平水年，拔节—开花期植株氮素积累量以N150处理最高，但其与N180处理无显著差异；开花—成熟期均以N180最低。欠水年，播种—拔节期、拔节—开花期的植株氮素积累量均以N150处理最高，开花—成熟期的植株氮素积累量及其所占比例以N180处理最高。可见，N180处理有利于丰水年生育前期植株的氮素积累，而N150处理有利于平水年和欠水年植株前期的氮素积累。

表4 不同降水年型及施氮量下小麦各生育阶段氮素积累量及其所占比例Table 4 Nitrogen accumulation and ratio at different growth periods of wheat under different annual rainfall types and N application rate

2.2.2 花前植株氮素运转和花后氮素积累及其对籽粒的贡献 降水年型、施氮量以及二者互作均显著影响花前植株氮素运转和花后氮素积累量(表5)。丰水年，N180处理显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量；平水年和欠水年，N150处理提高了花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量，且欠水年花前穗轴+颖壳氮素运转量、花后植株氮素积累量及其对籽粒的贡献率均以N180处理最高。可见，不同降水年型，适宜施氮量均有利于促进花前叶片中氮素向籽粒运转，丰水年还有利于穗轴+颖壳中氮素向籽粒运转，平水年和欠水年还有利于茎秆+叶鞘中氮素向籽粒运转。

表5 不同降水年型和施氮量下小麦花前植株氮素运转量、花后植株氮素积累及对籽粒贡献率(%)Table 5 Pre-anthesis N export and post-anthesis assimilation of N and their contribution to gain yield under different annual rainfall types and N application rates

2.2.3 氮素积累、运转变化率 不同降水年型植株氮素积累量、花前植株氮素运转量均以氮量梯度120～150 kg/hm2增长最多，丰水年、平水年和欠水年植株氮素积累量分别增长8.9%、10.3%和13.0%，花前氮素运转量分别增长19.1%、27.5%和17.4%(图4)。丰水年施氮量继续增加仍可增加植株氮素积累量和花前植株氮素运转量，而平水年和欠水年植株氮素积累量、花前植株氮素运转量在施氮150 kg/hm2达到峰值。丰水年和平水年花后氮素积累量以施氮量梯度180～210 kg/hm2增长最多，分别达16.3%和51.2%，而欠水年以施氮量梯度150～180 kg/hm2增长最多，达23.0%。可见，平水年和欠水年施氮量梯度120～150 kg/hm2对花前植株氮素运转量有较大提升，丰水年施氮量梯度120～150 kg/hm2及150～180 kg/hm2均可有效提高花前植株氮素运转量，在此基础上增加氮肥则可促进花后植株氮素积累。

图4 不同氮肥梯度导致的小麦氮素积累(A)、花前植株氮素运转量(B)和花后植株氮素积累量(C)变化Fig.4 Variation of N accumulation (A), pre-anthesis N export (B) and post-anthesis N accumulation (C) of wheat caused by annual rainfall type and gradient of N application rate

2.3 施氮量对旱地小麦产量及水氮效率调控的年际间差异

2.3.1 产量及其随氮肥梯度的变化率 降水年型和施氮量以及二者互作均显著影响产量及其构成因素、水氮利用效率(表6)。丰水年较平水年和欠水年分别提高产量14.8%和125.3%。丰水年，N180显著提高穗数6.0%～23.4%，提高穗粒数0.9%～6.5%，提高千粒重1.1%～7.1%，显著提高产量8.4%～35.6%。平水年，N180提高穗数1.6%～15.2%，但与N150之间差异不显著，N150提高穗粒数0.8%～3.2%，显著提高千粒重2.0%～10.0%，显著提高产量8.9%～33.7%。欠水年，N180提高穗数1.0%～16.6%，但与N150之间差异不显著，N150显著提高穗粒数3.9%～7.3%，提高千粒重3.0%～7.7%，显著提高产量13.4%～48.9%。可见，丰水年N180，平水年和欠水年N150可优化产量构成，从而提高产量。

在施氮量梯度120～150 kg/hm2下，3个降水年型的产量增长最多，丰水年达8.9%、平水年达12.3%、欠水年达20.6%，继续增加施氮量，即在施氮量梯度150～180 kg/hm2下，平水年和欠水年出现了减产，而丰水年产量依然显著增加，增长达8.4% (图5)。可见，平水年和欠水年型产量变化率均以施氮量梯度120～150 kg/hm2最大，且丰水年的施氮量增加到180 kg/hm2仍可增产。

图5 不同降水年型和氮肥梯度下旱地小麦产量变化Fig.5 Variation of yield increment under different annual rainfall types and gradients of N application rate

2.3.2 水氮利用效率 丰水年较平水年和欠水年分别提高水分利用效率7.0%和74.3%，提高氮素利用效率7.0%和2.9%。丰水年，施N 180 kg/hm2小麦水分利用效率较其他处理提高了1.2%～16.9%，氮素利用效率提高了0.7%～5.6%，施N 150与180 kg/hm2之间氮肥表观利用率无显著差异。平水年，施N 150 kg/hm2较其他处理显著提高了水分利用效率17.1%～30.5%，提高了氮素利用效率3.0%～6.7%，显著提高了氮肥表观利用率27.6%～139.4%。欠水年，N 150 kg/hm2提高了氮素利用效率1.4%～2.2%，水分利用效率7.0%～19.7%和氮肥表观利用率32.8%～106.7% (表6)。

表6 不同降水年型和施氮量下小麦产量及其构成因素Table 6 Yield and its components of wheat under different annual rainfall types and N application rates

以增施1 kg氮肥增加的小麦产量代表肥效(图6)，可以看出，丰水年施氮量从150 kg/hm2增加到180 kg/hm2时，肥效最高，达到14.9 kg/kg。平水年和欠水年的最高肥效均在施氮量从120 kg/hm2增加到150 kg/hm2，肥效分别为18.0和15.2 kg/kg。可见，综合考虑产量及其增长和水、氮利用效率，丰水年施N 180 kg/hm2，平水年和欠水年施N 150 kg/hm2效果最好。

图6 不同降水年型和氮肥梯度下小麦氮肥效率Fig.6 N fertilizer efficiency of wheat under different annual rainfall types and gradients of N application rate

2.4 产量及效率与生育期耗水、植株氮素积累及运转的相关分析

不同降水年型增加施氮量条件下，产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系(图7)。丰水年，产量、水分利用效率还与拔节—开花阶段耗水量、花前茎秆+叶鞘及穗轴+颖壳氮素运转量呈显著相关，氮素利用效率与生育期总耗水量呈显著相关关系；平水年，产量、水分利用效率与花前茎秆+叶鞘氮素运转量呈显著相关；欠水年，产量与花前茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳氮素运转显著相关。

图7 生育期耗水量、植株氮素积累和运转与产量、水氮利用效率的相关分析Fig.7 Correlation analysis between water consumption, plant nitrogen accumulation and translocation and yield, water use efficiency and nitrogen use efficiency

3 讨论

3.1 不同降水年型旱地小麦产量及水氮效率的差异

自然降水是黄土高原旱地农田水分的唯一来源，降水量与作物生长密切相关，直接影响土壤水分的运行。李瑞雅等[22]在山西闻喜对旱地小麦的研究表明，欠水年土壤水分消耗主要在拔节—开花阶段；

贾建英等[23]在甘肃对旱地小麦的研究表明，丰水年土壤水分消耗主要在拔节—开花阶段，平水年和欠水年土壤水分消耗主要在越冬—拔节阶段；于琦等[24]在陕西渭南对旱地小麦的研究表明，不同降水年型土壤水分消耗均主要在拔节—灌浆阶段，且丰水年较平水年和欠水年显著提高拔节—灌浆阶段的土壤耗水分别达1和3倍以上。本研究结果则表明，丰水年较平水年和欠水年主要提高了生育前中期的土壤耗水，分别达7.2%和29.3%。与前人研究结果不同，可能是降水分布不同导致，但均表明降水较多的年份可增加作物耗水，且土壤水分的变化与降水年型、冬小麦发育阶段需水量相关。

土壤水分分布还会影响作物养分的吸收与利用，从而引起产量的波动[25-26]。李森等[9]在河南禹州对旱地小麦的研究表明，丰水年较平水年和欠水年可显著提高冬小麦植株氮素积累量和产量分别达3.5%和11.4%。本研究结果表明，丰水年和平水年较欠水年显著提高了生育前期植株氮素积累量、花前器官氮素运转量和产量，这与胡雨彤等[27]和李晓州等[28]在陕西长武对旱地小麦研究结果相一致，且丰水年较平水年和欠水年分别提高产量14.8%和125.3%，提高水分利用效率7.0%和74.3%，提高氮素利用效率7.0%和2.9%。总之，降水量与旱地小麦产量关系密切，呈现“降水多，产量增；降水少，产量减”的变化趋势。

本研究还表明，相同施氮量条件下，丰水年主要通过提高穗数从而提高产量，平水年则主要通过提高千粒重从而提高产量，而欠水年主要通过提高穗粒数从而提高产量。这主要是由于47%的黄土高原地区小麦产量受播前底墒影响，而休闲期降水是影响播前底墒的主要因素[29-30]，丰水年休闲期降水充足，播前底墒较高，为提高穗数奠定了良好基础，因此产量最高；而欠水年产量最低，主要是由于生育前期降水较少影响了穗的形成。此外，本试验条件下，丰水年产量与花后植株氮素积累量呈极显著负相关，平水年和欠水年产量和花后植株氮素积累量相关性也未达显著，可能是由于3个试验年份拔节—开花阶段基本无有效降水，导致花后土壤水分不足，影响了花后氮素的积累与籽粒充实，拔节—开花阶段降水少尤其对丰水年影响程度大。

3.2 不同降水年型施氮量对旱地小麦产量及水氮效率的影响

黄土高原水土流失严重，传统旱作生产提倡足量底肥以提高产量，但不同降水年型由于水肥主要矛盾的转化，年降水量少及其时空分布不匀、土壤肥力低均会成为产量的限制因素[31]。刘朋召等[3]在陕西渭南对旱地小麦的研究结果表明，降水年型和施氮量对旱地小麦生育期总耗水存在显著影响，且丰水年生育期总耗水高于平水年和欠水年。本研究结果表明，不同降水年型的生育期总耗水量均以施氮量180 kg/hm2最高，特别是生育前期耗水及其所占比例，这可能是由于3个试验年度休闲期降水较多，施氮量180 kg/hm2更有利于地上部生长及根系发育，从而提高了对土壤水分利用能力。本研究还表明，丰水年施氮量180 kg/hm2、平水年和欠水年施氮量150 kg/hm2均可保证在前期耗水足够的情况下提高花后耗水，主要是由于平水年和欠水年生育前期降水不足，若施用过多底肥则会导致前期耗水过多，加剧后期干旱胁迫。

王兵等[32]在陕西长武对旱地小麦的研究表明，随施氮量(0～180 kg/hm2)增加，平水年植株氮素积累量增加，欠水年植株氮素积累量则表现为先升高后降低。本研究结果表明，丰水年生育前期植株氮素积累量和成熟期的植株氮素积累量均以施氮量180 kg/hm2最高，平水年和欠水年二者则是以施氮量150 kg/hm2最高，表明氮肥虽能改善作物生长潜力，但对于降水较少的年份，过度施肥则会降低作物对氮素的吸收利用能力。李念念等[33]在山西闻喜对旱地小麦的研究表明，丰水年(2011—2012年，年降水量约670 mm)施氮量180 kg/hm2，有利于叶片和穗轴+颖壳中氮素向籽粒的运转；张蓉蓉等[34]在山西太谷对旱地小麦的研究表明，欠水年(2018—2019年，降水量约240 mm)施氮量150 kg/hm2有利于叶片和茎秆+叶鞘中氮素向籽粒的运转。本研究结果也证实了相同结论，不同降水年型适宜施氮量均有利于促进花前叶片中氮素向籽粒运转，且丰水年施氮量180 kg/hm2，还有利于穗轴+颖壳中氮素向籽粒运转，平水年和欠水年施氮量150 kg/hm2还有利于茎秆+叶鞘中氮素向籽粒运转。主要是由于丰水年休闲期和生育前期降水较多，结合适宜施氮量，利于土壤中氮素的溶解和转移，促进花前植株氮素吸收运转，甚至是穗轴+颖壳中氮素向籽粒的运转。

根据降水年型确定施氮量，不仅可促进养分高效积累与运转，同时还可提高产量及水氮效率。本研究结果表明，丰水年施氮量180 kg/hm2，平水年和欠水年施氮量150 kg/hm2均可获得较高的水氮利用效率和氮肥表观利用率，主要是由于适宜的施氮量可促进水分和氮素吸收，且促进根系的生长，进一步提高旱地小麦对所供应的土壤氮和肥料氮的吸收能力，促进了营养生长，促进了花前植株中氮素向籽粒中运转，提高了花前植株氮素转运量，进而提高了产量和水氮利用效率。

3.3 不同降水年型施氮量对旱地小麦植株养分运转、产量及肥效的影响

降水年型与氮肥用量共同影响着旱地小麦植株氮素累积、运输和分配以及产量形成，如何减少氮肥投入，稳定产量，实现高效生产，并明确土壤水分运行、养分运转、产量形成对施氮量变化的响应至关重要。本研究表明，丰水年生育期总耗水量变化率以施氮量150～180 kg/hm2最大，花前植株氮素运转量和成熟期的植株氮素积累量及产量变化率均以施氮量120～150 kg/hm2最大，且施氮量继续增加到180 kg/hm2仍可大幅增产，且肥效达最大；平水年和欠水年施氮量120～150 kg/hm2对花前植株氮素运转量和成熟期的植株氮素积累量有较大调控性，且产量变化率最大，施氮量150 kg/hm2时肥效达最大。可见，雨水多的年份施氮过少，难以发挥雨水增产潜力，而雨水少的年份施氮过多，易导致前期耗水增加、干旱胁迫加剧。本试验条件下，虽然平水年和欠水年全生育期降水量相差较大，但因两年度休闲期降水量相差不大，致使两年度表现为相同的最优施氮量。总之，不同降水年型选择适宜施氮量才能合理利用土壤水分，充分促进器官中氮素向籽粒运转，从而提高产量及效率。

4 结论

在本试验条件下，花前植株氮素运转量与小麦产量显著相关，丰水年小麦总耗水量、拔节—开花阶段耗水量、穗轴+颖壳氮素运转量也与产量密切相关。施氮量从120 kg/hm2增加到150 kg/hm2对花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量、产量的调控效应明显，继续增加施氮量，在平水年和欠水年会降低水肥效益，但在丰水年施氮量增加到180 kg/hm2仍可大幅增产。综合以上，丰水年施氮量以180 kg/hm2为好，平水年和欠水年施氮量以150 kg/hm2效益最大。