为解决传统灌溉施肥方式落后导致的水氮利用效率低下问题,课题组集成创新冬小麦微喷补灌水肥一体化技术,并深入研究其实现小麦高产稳产、水氮高效利用和生态环保的调控机制,以期深化水氮高效利用的灌水施肥技术研究,为冬小麦节水节肥高产高效栽培提供理论依据。本试验于2017—2019年冬小麦生长季,以山农29为试验材料,采用三因素裂裂区设计,以灌溉模式为主区,设微喷补灌（W1）和传统畦灌（W2）两种模式;小麦生长季总施氮量为副区,设96 kg ha^-1（N1）、192 kg ha^-1（N2）和288 kg ha^-1（N3）三个水平;拔节期氮肥追施方式为副副区,设置均匀施氮（T1）和集中施氮（隔行沟施,T2）。在微喷补灌模式下均匀施氮（W1T1）采用随水施肥的办法即按水肥一体化操作,在传统畦灌模式下均匀施氮（W2T1）为灌水前将氮肥均匀撒施,然后及时畦灌。探索不同水氮供应方式对冬小麦根系形态、叶片光合、产量形成及水分和氮素利用效率的调节作用,主要结果如下:1不同水氮供应方式下冬小麦耗水特性变化在W1N2和W1N3条件下,与T2处理相比,T1处理播种至开花期0-200 cm土层土壤含水量无显著差异,但显著降低成熟期20⁶0 cm土层土壤相对含水量,显著增加开花至成熟期土壤贮水消耗量,进而增加总耗水量和水分利用效率。在W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间各生育时期0²00 cm土层土壤含水量和土壤贮水消耗量、总耗水量和水分利用效率无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理减少灌水量,降低总耗水量,但能够维持开花和成熟期较高的表层土壤相对含水量,降低深层土壤相对含水量,促进深层土壤贮水消耗,显著提高水分利用效率。2不同水氮供应方式下麦田土壤硝态氮含量的时空变化在W1N2条件下,较T2处理,T1处理显著增加拔节期追肥后的施肥均匀度,同时显著提高0⁴0 cm土层土壤硝态氮含量,增加根区氮素供应。在W2N2条件下,T1和T2处理施肥均匀度和各土层平均土壤硝态氮含量无显著差异。与W2N2T1处理相比,W1N2T1处理显著提高拔节期施肥均匀度和追肥后硝态氮在0⁴0 cm土层的分配比例。在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著降低成熟期施肥行0¹60 cm土层硝态氮含量,减少硝态氮向深层土壤淋失的风险。在W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间成熟期土层20²00 cm硝态氮含量无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理能够增加0⁸0 cm土层土壤硝态氮含量,减少120²00 cm土层土壤硝态氮含量,降低地下水污染风险。3不同水氮供应方式下冬小麦根系形态变化在W1N2条件下,较T2处理,T1处理开花和成熟期非施肥行0⁶0 cm土层根长密度、根表面积密度和根重密度增加21.7³0.2%,施肥行0⁶0 cm根长密度、根表面积密度和根重密度降低7.1⁹.2%,从而显著增加开花和成熟期0⁶0 cm平均根长密度、根表面积密度和根重密度;在W1N3条件下,较T2处理,T1处理开花和成熟期施肥行和非施肥行0⁶0 cm土层根长密度、根表面积密度和根重密度均显著增加。在W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间开花和成熟期0¹00 cm土层平均根长密度无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理显著增加40¹00 cm土层根长密度、根表面积密度和根重密度,促进对深层土壤水分和氮素的吸收。4不同水氮供应方式对冬小麦氮素吸收和利用的影响在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著增加花前和花后氮素同化酶活性,增加拔节至成熟期植株氮素积累量,提高籽粒氮素积累量和氮素吸收效率;W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间氮素同化酶活和成熟期植株氮素积累量无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理显著增加灌浆期旗叶氮素同化酶活性,提高花后氮素同化量,增加氮素收获指数和氮素利用效率,维持较高的籽粒氮素积累量。在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著降低灌浆前中期旗叶蛋白质水解酶活性,增加灌浆后期蛋白质水解酶活性,有利于延缓叶片中蛋白质分解转运。W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间旗叶蛋白质水解酶活性无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理显著增加灌浆期中后期旗叶蛋白质水解酶活性,促进旗叶氮素向籽粒的转运。5不同水氮供应方式对冬小麦光合特性、干物质积累和分配的影响在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著增加开花后旗叶光合组分（羧化系统、生物力能学组分和捕光系统）氮素分配量,增加灌浆期旗叶叶绿素相对含量和实际光化学效率,进而提高旗叶净光合速率,增加花后干物质同化量;W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间旗叶光合特性指标无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理旗叶单位面积含氮量降低,但显著增加花后旗叶氮素在光合机构中的分配比例,花后旗叶光合机构氮素含量、叶绿素相对含量、实际光化学效率和旗叶净光合速率无显著差异,保持较高的花后干物质同化量,同时提高花前临时贮藏干物质转移率,显著提高收获指数。6不同水氮供应方式对冬小麦籽粒产量的影响在W1和W2模式下,随着施氮量的增加,籽粒产量增加,但过量施氮(>192 kg ha^-1)不会增加冬小麦籽粒产量。在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著增加千粒重,提高籽粒产量;W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间籽粒产量无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理籽粒产量无显著差异。7不同水氮供应方式对经济和生态效益的影响在W1和W2模式下,随着施氮量的增加,总产值和净收益增加,过量施氮(>192kg ha^-1)不会增加冬小麦总产值和净收益。在W1N2和W1N3条件下,较T2处理,T1处理显著增加总产值和净收益;在W2模式同一施氮量条件下,T1和T2处理间总产值和净收益无显著差异。同一施氮量条件下,与W2T1处理相比,W1T1处理能够通过增加有效种植面积,进而显著提高总产值和净收益,同时减少灌溉水投入和用工费,而且节约电能,取得显著的生态效益。综上所述,微喷补灌中高氮条件下,与拔节期集中施肥处理,水肥一体化处理显著提高施肥均匀度,增加0⁶0 cm土层根长密度、根表面积密度和根重密度,增加拔节至成熟期植株氮素积累量,显著提高氮素吸收效率;同时提高开花后旗叶光合组分氮素分配量,增加花后光合性能和干物质同化,增加开花至成熟期耗水量,满足产量形成关键阶段的需水,显著增加籽粒产量和水分利用效率。与畦灌撒施处理相比,微喷补灌水肥一体化处理显著增加开花和成熟期40¹00 cm土层根长密度、根表面积密度和根重密度,同时显著提高施肥均匀度,增加根层硝态氮含量,增加花后氮素同化量、氮素收获指数和氮素利用效率,减少硝态氮向深层淋溶;提高花后旗叶氮素在光合机构中的分配比例,维持花后旗叶氮素光合系统分配量和光合性能,保持较高的花后干物质同化量,促进花前临时贮存干物质向籽粒中的转移,提高收获指数,维持高产,显著减少灌水量,提高土壤贮水消耗量,降低总耗水量,进而提高水分利用效率。微喷补灌水肥一体化条件下,随着施氮量的增加,籽粒产量增加,但过量施氮(>192kg ha^-1)不会增加冬小麦籽粒产量,显著降低水氮利用效率。因此,施氮量192 kg ha^-1与微喷补灌水肥一体化技术结合是本研究区域冬小麦节水节氮稳产高效的栽培措施。