本文是一篇农业论文，本文总结了垄膜沟播种植模式与氮肥施用的研究背景和发展现状，针对不同颜色地膜对土壤水热、作物生理生长、产量和水氮利用效率等方面的差异陈述不一的现状和如何避免缓释氮肥前期肥效不足，发挥缓释氮肥优势的问题，研究了不同种植模式（平作不覆膜、垄覆白膜、垄覆黑膜）与氮肥类型（不施氮肥、普通氮肥、缓释氮肥）对半湿润易旱区“小偃22号”冬小麦土壤水热状况、生理生长状况、产量和水氮利用效率的影响，以期筛选出最佳组合，充分发挥垄膜沟播和缓释氮肥的优势，优化土壤水、热、肥状况，促进冬小麦生长发育，提高产量和水氮利用效率。
第一章 绪论
1.1 研究背景
中国作为目前世界上最大的发展中国家，面对近年来世界经济和人口总量的持续快速增长（Huang et al. 2018），全球粮食资源需求的增加，如何合理有效地利用全球现存资源来满足粮食供需平衡的要求是我们的一项挑战（Davis et al. 2016）。小麦是中国主要的谷类作物之一，大约 40％的人口以小麦为主要谷类作物（Trethowan et al. 2012）。
半湿润易旱区是我国重要的粮食产区（张洁等 2020）。由于水资源的短缺和人口的不断增加，半湿润易旱区的粮食生产至关重要。自然降雨是半湿润易旱区的主要水源补给（Li et al. 2020），超过十分之七的降水分布在夏季，而农作物可以利用的降水量不到总降水的五分之二（Sun et al. 2016）。由于自然降雨分布不均匀，大量的农业需水量与有限的淡水资源之间的矛盾日益突出（Wang et al. 2016）。供水不足已成为制约农业发展的瓶颈，导致该区粮食产量低且不稳定，存在较大的粮食安全隐患（Wu et al. 2019）。如何提高水分利用效率是半湿润易旱区发展节水农业的核心。
水、肥二者相辅相成，缺一不可。合理的水、肥投入可以产生协同作用，维持作物正常的生长发育，提高水肥利用效率（张洁等 2020）。小麦是一种生育周期长、氮肥用量大的作物。人们普遍认为，在籽粒形成过程中，制约小麦产量的主要因素是花后光合物质的累积，灌浆期源（叶）同化物的产生、运转以及向库（粒）的分配（范仲卿等 2014），作物生长发育前期根、茎、叶等器官中的氮素再分配是籽粒氮素积累的主要来源（袁嫚嫚等 2018）。普通氮肥大多为水溶性氮肥，施入土壤后会在短时间内溶解，肥效快，但易挥发、易硝化、易淋溶损失（李伟等 2011），导致氮素利用率低（唐克丽等 1993），养分平衡需求与养分平衡供应之间极不平衡（樊小林和廖宗文 1998）。为保证产量，普遍存在氮肥投入量大的现象（银敏华等 2016），造成了资源的严重浪费，大大提高了农民的种植成本，降低了农业经济生产力，也带来了一系列环境问题，导致臭氧减少、耕地退化、地下水污染严重等。提高氮肥利用效率一直是众多学者探索的重要问题。
1.2 研究目的和意义
半湿润易旱区主要以雨养农业为主，降水较少且分布不均匀，农作物生长过程中常会受到干旱胁迫（李长江 2017）。此外，绝大多数土壤缺氮，不能满足作物的生长，施用氮肥后可显著增加产量，氮肥已成为世界上需求量最大的化肥品种（柴鑫鑫 2017）。在农业生产活动中，氮肥的施用量远高于作物取得高产潜力的实际氮肥需求量，在过去 30 年内，粮食生产中氮肥的施用量以两倍于粮食生产的速度增长（Meng et al. 2016）。周丽平等（2016）研究表明，我国氮肥的年用量约占全球氮肥总用量的四分之一，而平均回收利用率仅为 30%左右。实现化肥“减量增效”、改变肥料结构是农业发展的必然要求（刘盛林等 2020）。
攻关农业核心技术，实现农村振兴，意义重大，影响深远。通过更低的投入获得更高的产量是提高栽培管理水平的目标。本研究将垄膜沟播的研究重点放在地膜颜色上，以冬小麦为研究对象并施加不同类型的氮肥，采用裂区试验设计，筛选出适合半湿润易旱区优质高产的最佳种植模式与氮肥类型的组合，以改善土壤水、热、肥状况，充分利用当地的水、氮资源，同步实现节水、氮素高效利用、高产和环境保护的目标，为半湿润易旱区精准施肥、轻简施肥和作物水肥高效利用提供技术支持和理论依据。
第二章 材料与方法
2.1 试验区概况
本试验在陕西省咸阳市杨凌区西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室灌溉试验站（北纬 34°17′38″，东经 108°04′08″，海拔 521 m）进行。试验站属于半湿润易旱区，平均日照时数 2164 h，年均辐射总量 475.5 KJ/m2，地下水埋深大于 8 m。多年平均气温、降雨量和蒸发量分别为 12.9 °C、630 mm（集中在 7、8 和 9 月）和 1500 mm。土壤质地为中壤土，平均干容重为 1.40 g/cm3，田间持水率和凋萎系数分别为 24%和 8.5%（质量分数），表层土壤 pH 值为 8.12，有机质 16.02 g/kg，速效磷 13.67 mg/kg，速效钾 182.30 mg/kg，全氮 0.88 g/kg，碱解氮 52.2 mg/kg。
图 2-1 为 2018～2019 年冬小麦生育期内降雨量和气温的变化情况。由图分析知，2018～2019 年冬小麦生育期内，10 月、11 月平均气温分别为 12.48℃、6.39℃；12 月到 2 月气温明显降低，最低气温在 0℃以下，平均气温为 0.22～2.38℃；4 月到 6 月气温较高，最高气温为 23.02～32.27℃，平均气温为 16.17～23.4℃。冬小麦生育期内的总降雨量为 204.10 mm，4 月和 5 月降雨量较高，分别为 65.9 mm 和 67.5 mm。其余各月降雨量较少，降雨量的范围在 4.1～20.3 mm。
2.2 试验设计
试验采用“小偃 22 号”冬小麦品种，按照 187.5 Kg/hm2的播量播种。试验为裂区设计，主区为种植模式：平作不覆膜（P），垄覆白膜（W），垄覆黑膜（B）；副区为氮肥类型：不施氮肥（N0），缓释氮肥（NM），普通氮肥（NG），共 9 个处理，分别标记为 PN0，PNM，PNG，WN0，WNM，WNG，BN0，BNM，BNG，每个处理重复3 次。小区均为南北走向，面积 6 m × 5 m。肥料均基施，试验后期不进行追肥：氮肥按设计施入，普通氮肥和缓释氮肥的纯 N 量均为 180 kg/hm2，磷肥（纯 P2O5）施入量为 90 kg/hm2、钾肥（纯 K2O）施入量为 120 kg/hm2。
试验区农作物以冬小麦和夏玉米为主，为一年两熟制。种植玉米时，不施肥以平衡前茬作物影响处理的可能性。播种前清理干净前一年残留的地膜并对土壤进行翻耕，在土壤含水率适宜时适时播种小麦种子，播种确保种子分布均匀、深度适宜（3～5 cm）。在实验区域周围种植 1 m 宽的作物保护行，以避免小区边缘效应的影响。在拔节期每个小区进行一次人工除草，在抽穗期每个小区喷洒一次农药和杀菌剂，整个冬小麦生育期均不进行灌溉。
第三章 种植模式与氮肥类型对土壤水热状况的影响 ................. 15
3.1 种植模式与氮肥类型对土壤贮水量的影响 ........................... 15
3.2 种植模式与氮肥类型对土壤温度的影响 ......................... 17
第四章 种植模式与氮肥类型对冬小麦生理生长的影响 ............... 23
4.1 种植模式与氮肥类型对株高的影响 .................................. 23
4.2 种植模式与氮肥类型对叶面积指数的影响 ........................... 25
第五章 种植模式与氮肥类型对冬小麦产量及水氮利用效率的影响 ................. 34
5.1 种植模式与氮肥类型对产量的影响 ............................. 34
5.2 种植模式与氮肥类型对耗水量的影响 ............................... 36
第五章 种植模式与氮肥类型对冬小麦产量及水氮利用效率的影响
5.1 种植模式与氮肥类型对产量的影响
各处理冬小麦产量及其构成要素的差异见表 5-1。种植模式、氮肥类型对单位面积有效穗数、穗长、每穗粒数、千粒重、产量的影响都极显著（P < 0.01），二者的交互作用对产量的影响极显著（P < 0.01）。
由表 5-1 分析知，对于种植模式而言，W（垄覆白膜）处理的单位面积有效穗数最高，为 417 穗/m2，分别比 B（垄覆黑膜）、P（平作不覆膜）处理高出 6.53%（25.56 穗/m2）、8.25%（31.78 穗/m2）。对于氮肥类型而言，NG（普通氮肥）处理的单位面积有效穗数最高，为 409.89 穗/m2，与 NM（缓释氮肥）处理的单位面积有效穗数（404.33穗/m2）相差不大，二者均明显高于 N0（不施氮肥）处理。NG、NM 处理的单位面积有效穗数分别比 N0 处理提高了 8.21%（31.11 穗/m2）、6.75%（25.56 穗/m2）。WNG（垄覆白膜+普通氮肥）处理的单位面积有效穗数最高，其次为 WN0（垄覆白膜+不施氮肥）、WNM（垄覆白膜+缓释氮肥）、以及 BNG（垄覆黑膜）处理。说明垄覆白膜
