基于空間分析的寧夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究

嚴富來 張富倉 范興科 王 英 李越鵬 鄒海洋

(1.西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室， 陜西楊凌 712100；2.西北農林科技大學水土保持研究所， 陜西楊凌 712100)

0 引言

玉米是我國第一大糧食作物[1]，也是寧夏回族自治區(以下簡稱寧夏)的主要糧食作物之一。據報道，寧夏沙土面積占其耕地面積的22.3%，玉米生產在保障當地糧食安全和緩解能源危機等方面起到重要作用[2]。近年來，寧夏春玉米種植面積不斷增加，但大水漫灌和過量施肥現象依然普遍。落后的灌溉方式及過量的灌水施肥量不僅會抑制作物產量的提高和養分的吸收[3]、造成水肥資源的浪費，還制約了當地農業的可持續發展，導致大量的肥料向深層土壤淋失，破壞農田土壤結構，增加地下水污染的幾率[4-6]。因此，改善農田灌溉施肥方式、提高作物的水肥綜合利用效率是保證該地區農業可持續發展、改善農田生態環境和作物高效增產的關鍵所在。

研究表明，灌水和施肥對作物產量的提高具有重要的保障作用[7]，并且灌水和施肥均能顯著提高作物生物量、產量、水肥利用效率和氮素累積量[8-11]。目前，國內外學者在玉米水肥耦合方面已開展了諸多研究。TEIXEIRA等[12]研究表明，水氮虧缺對作物干物質累積量、產量、水氮利用效率和氮素吸收等有顯著性影響。GHEYSARI等[13]研究表明，每個灌水水平都對應著一個最佳施氮量，最佳施氮量會隨著灌水量的增加而增加。時隔幾年，GHEYSARI等[14]又研究指出，對于每個氮肥處理進行水分虧缺均能提高作物水分利用效率，并且當氮肥施用量較高時能顯著提高作物產量。另外，在研究作物最佳水肥管理方案時，部分學者采用多因素回歸分析方法，如邢英英等[15]通過空間分析方法尋求番茄產量、水分利用效率(WUE)、品質和肥料偏生產力(PFP)等指標可接受性(如大于等于85%最大值)的重疊區域，認為最佳滴灌灌水量為198～208 mm，施肥量為442～480 kg/hm2。WANG等[16]通過回歸分析方法，對籽棉產量、WUE、經濟效益和PFP等指標進行綜合評價，得出各指標可接受區域(90%最大值)的近重疊區域，所對應的滴灌灌水量為362.3～462.5 mm，施氮量為215.5～367.5 kg/hm2，施磷量為85～147 kg/hm2，施鉀量為42.5～73.5 kg/hm2。另外，WANG等[17]考慮了溫室黃瓜產量、WUE、品質、維生素C和氮肥偏生產力(PFPN)等指標90%最大值的置信區間，得出最佳滴灌區間為124～151 mm，施氮區間為318～504 kg/hm2。

本文旨在對寧夏沙土地區滴灌施氮春玉米各指標進行多元回歸分析的基礎上，以高產、節水、節肥和提高養分吸收利用效率4重目標為出發點，運用空間分析方法[18]對春玉米各指標進行綜合評價，提出最佳滴灌水氮管理模式，為當地沙土地區春玉米的滴灌水氮管理提供有效的指導依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年4—9月在寧夏回族自治區吳忠市鹽池縣馮記溝試驗基地進行。試驗地位于東經106°31′，北緯38°34′，海拔1 204 m，屬典型的溫帶大陸性季風氣候。試驗區年日照時數為2 867 h，年平均氣溫8.5℃，大于等于10℃積溫為2 944.9℃，無霜期128 d；年平均降雨量290 mm，且年際變化大，多集中在7—9月，年蒸發量2 179.8 mm。試驗區土壤為沙土，土壤容重1.55 g/cm3，0～100 cm田間持水率為27.10%(體積含水率)，pH值8.60，地下水埋深30 m以上。基礎肥力(質量比)為：有機質4.13 g/kg，全氮0.30 g/kg，全磷0.34 g/kg，全鉀19.24 g/kg，速效磷5.48 mg/kg，速效鉀78.33 mg/kg。試驗區玉米生育期(4—9月)內有效降雨量為204.6 mm。

供試春玉米品種為“先玉1225”，為當地推廣的密植品種。2018年4月20日播種，2018年9月26日收獲，共160 d，出苗率為82.0%。滴灌所用肥料分別為尿素(N質量分數46.4%)、磷酸一銨(N質量分數12%，P2O5質量分數61%)和硫酸鉀(K2O質量分數52%)。整個生育期共施肥4次，每次施肥量占總施肥量比例分別為苗期20%、小喇叭口期30%、抽雄期30%和灌漿期20%[19]。滴灌施肥系統主要由水泵、水表、過濾器、施肥罐、輸配水管道系統和滴灌帶等組成。

圖1 春玉米生育期內多年平均潛在作物蒸騰蒸發量與作物系數Fig.1 Multi-year average potential reference crops evapotranspiration during spring maize growth stage and crop coefficients

1.2 試驗設計

試驗小區長為20 m，寬為6.6 m，小區面積為132 m2，小區隨機區組排列，每個處理3次重復。玉米采用寬窄行播種(寬行間距為70 cm，窄行間距為40 cm)，滴灌帶布設在窄行玉米中間，采用一條滴灌帶控制2行春玉米的灌水方式。滴灌帶滴頭間距為30 cm，滴頭流量2 L/h，滴頭工作壓力0.1 MPa。為確保灌水施肥的均勻性，試驗區采用橫向供水方式[20]。玉米株距為20 cm，種植密度90 900株/hm2。

試驗設施氮量和灌水量2因素。施氮量設置4個水平：N150、N225、N300、N375(150、225、300、375 kg/hm2)，磷鉀施用量均為150 kg/hm2。將試驗區2000—2017年春玉米生育期內潛在作物蒸發蒸騰量(ET0)和作物系數Kc相結合(圖1)，Kc根據作物生育階段而定，苗期取0.7、拔節—灌漿期取1.2、乳熟—成熟期取0.6[21]，進而推算出試驗區春玉米生育期內潛在充分耗水量(1.0KcET0)為450 mm，記為W1.0。以此為依據，設3個滴灌水量W0.6(0.6W1.0)、W0.8(0.8W1.0)和W1.0，共12個處理，各處理3次重復。試驗區為引黃(水庫蓄水)灌區，需采取輪灌工作制度，因此采取10 d作為設計灌水間隔[19]。為了控制春玉米苗期生長過快，促進根系生長，該地區在生產中一般在玉米小苗末期才開始灌水，但該地區春季極易發生春旱，導致出苗率降低；另外根據該地區歷史氣象資料，試驗區年際降雨量變化較大，且多集中在7—9月。因此，春玉米的灌溉制度需根據實際降雨情況進行灌水量和灌水日期的調整。2018年春玉米生育期內的實際灌水量、有效降雨量和施肥比例見表1。

表1 春玉米滴灌灌水施肥試驗方案Tab.1 Irrigation and fertilization schedule of treatments for spring maize

1.3 測定內容和方法

1.3.1地上部干物質量

分別在春玉米播種后51、70、85、113、160 d取樣，每個小區選取有代表性的植株3株，從莖基部與地上部分離，去除表面污垢后各器官分離，放入干燥箱在105℃殺青0.5 h，75℃下干燥至恒定質量，采用電子天平稱量并計算單株地上干物質量，最后換算成群體生物量(kg/hm2)。

采用Logistic函數對玉米地上部干物質進行非線性回歸擬合，Logistic函數表達式為[22]

(1)

式中y——地上部干物質累積量，kg/hm2

k——相應的潛在最大值，kg/hm2

a——與干物質有關的阻滯系數

b——干物質的增長率

t——生長時間，d

1.3.2植株氮素累積量和產量

在春玉米收獲期取樣，按莖、葉片、苞葉、穗軸和籽粒5部分分別干燥裝樣。樣品放入干燥箱在105℃殺青0.5 h，75℃下干燥至恒定質量，稱取干物質量后磨碎，用H2SO4-H2O2消煮，用于養分測定，采用連續流動分析儀(Auto Analyzer-Ⅲ型，德國Bran Luebbe公司)測定植物樣品全氮含量。

在玉米收獲后測定產量及其構成要素，隨機選取小區1條滴灌帶控制的2行玉米，連續取20株，每個小區3次重復。風干后測定穗長、穗粗、行粒數和禿尖長，脫粒測定總質量及其百粒質量，最終折算成含水率為14%的籽粒產量[23]。

1.3.3水分利用效率、灌溉水利用效率及氮肥偏生產力

水分利用效率(WUE)的計算公式為[24-25]

WUE=Y/ET

(2)

其中

ET=Pr+U+I-D-R-ΔW

(3)

式中Y——產量，kg/hm2

ET——作物耗水量，mm

Pr——有效降雨量，mm

U——地下水補給量，mm

I——灌水量，mm

D——深層滲漏量，mm

R——徑流量，mm

ΔW——試驗初期和試驗末期土壤水分的變化量，mm

在春玉米播前和收獲后，在每個小區內取土，距滴灌帶0、20、40 cm 3個位置點取樣，每20 cm取1次，土壤剖面范圍分別為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm，采用干燥法測定土壤含水率，取其平均值作為該小區的土壤含水率(%)。因試驗區地勢平坦，地下水埋藏較深，根據實測，生育期內1 m深土壤含水率變化不大，且滴灌濕潤程度較淺，U、R和D均可忽略不計。則可將式(3)簡化為

ET=Pr+I-ΔW

(4)

灌溉水利用效率(IWUE)的計算公式為[26]

IWUE=Y/I

(5)

式中IWUE——灌溉水利用效率，kg/m3

氮肥偏生產力(PFPN)的計算公式為[27]

LPFPN=Y/FN

(6)

式中LPFPN——氮肥偏生產力,kg/kg

FN——施氮量，kg/hm2

1.3.4相關指標計算

植株氮素累積量(kg/hm2)為植株氮素含量(%)與干物質質量(kg/hm2)的乘積，氮收獲指數為籽粒氮素吸收量與植株氮素吸收量的比值[23]。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2016進行數據處理，采用SPSS 20.0統計分析軟件對試驗數據進行方差分析，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同水氮處理對春玉米地上部干物質累積量的影響及Logistic函數擬合

地上部干物質累積量是反映作物產量的一個重要因素[28]。表2為地上部干物質量與生長時間的Logistic函數擬合方程和特征值，圖2為地上部干物質量的實測值與Logistic函數的擬合值。由表2可知，不同水氮處理條件下各擬合方程的R2均在0.990以上，且P<0.01，說明Logistic函數對該試驗單一處理具有較高的擬合度。與W0.6和W0.8灌水處理相比，生育期內進行較大灌水定額(W1.0灌水處理)明顯推遲t1的時間。在W0.6和W0.8灌水處理條件下，各處理間的t1相差2 d左右。雖然各灌水水平下的N300處理的t2比N375處理分別提前了4.21、9.05、13.34 d，但N300處理的VM卻均大于N375處理。在W1.0灌水條件下，N150處理發育遲緩，進入t1的時間較其他處理分別延后了5.27、5.53、5.88 d。在W0.6灌水條件下，與N150處理相比，N225、N300和N375處理的t2分別提前了10.36、10.29、6.08 d，t0分別提前了6.62、6.26、3.54 d，GT分別提前了7.47、8.04、5.05 d；在W0.8灌水條件下，與N375處理相比，N150、N225和N300處理的t2分別提前了9.77、8.87、9.05 d，t0分別提前了6.15、5.25、6.3 d，GT分別提前了7.24、7.24、5.50 d；在W1.0灌水條件下，與N150處理相比，N225、N300和N375處理的t0分別提前了7.41、13.7、7.21 d，GT分別提前了4.29、16.36、2.66 d。W0.6、W0.8和W1.0灌水處理的VM分別在N225、N300和N300處理下取得最大值，分別為473.37、511.19、627.93 kg/hm2。

表2 地上部干物質量與生長時間的Logistic函數擬合Tab.2 Fitting result of aboveground dry biomass and growing time by Logistic function

注：t1和t2分別為春玉米地上干物質量快速積累期的起點時間和終點時間，t0為日最大增長量出現的時間，VM為日最大增長量，GT為快速積累期持續的時間。

圖2 不同水氮處理對地上部干物質累積量的影響及Logistic函數擬合Fig.2 Effects of different water and nitrogen treatments on aboveground dry biomass and fitting results by Logistic function

由圖2可知，同一灌水水平下，從擬合曲線斜率可以看出，各施氮處理地上部干物質累積速率均隨生長時間呈現“慢—快—慢”的趨勢，由擬合方程可知，各處理大致在第100天左右的地上部干物質日增長量最大。在W0.6灌水水平條件下，N225處理的地上部干物質累積量顯著高于其他處理(P<0.05)；在W0.8灌水水平條件下，N150處理的地上部干物質累積量顯著低于其他處理(P<0.05)；在W1.0灌水水平條件下，N225處理與N300處理的地上部干物質累積量無顯著性差異(P>0.05)，但顯著高于其他處理(P<0.05)。表明相同灌水條件下，地上部干物質累積量隨施氮量的增加先增加后減小。

2.2 不同水氮處理對春玉米產量及其構成要素的影響

由表3可知，灌水量和施氮量的耦合效應對春玉米產量及產量構成要素有極顯著性影響(百粒質量除外)(P<0.01)，灌水量和施氮量的單因素對百粒質量有極顯著性影響(P<0.01)。總體看來，同一灌水水平下，產量隨施氮量增加先增加后減小，穗長和百粒質量在W0.8和W1.0灌水水平下也隨施氮量增加先增加后減小。W0.6、W0.8和W1.0灌水條件下所對應的最高產量處理分別為W0.6N225、W0.8N300和W1.0N300，三者之中W0.8N300處理的產量最高并且禿尖長最小，分別為16 387 kg/hm2和0.96 cm，該處理的產量雖然與W1.0N300處理無顯著性影響(P>0.05)，但顯著高于其他處理的產量(P<0.05)。另外，W0.8N300處理的禿尖長顯著低于W0.6N225和W1.0N300處理(P<0.05)；穗長和百粒質量顯著高于W0.6N225和W1.0N300處理(P<0.05)。整體看來，W0.8處理的產量及產量構成要素(禿尖長除外)均顯著高于W0.6處理(P<0.05)。

2.3 不同水氮處理對春玉米氮素累積量的影響

由表4可知，灌水量對莖稈、苞葉、穗軸的氮素累積量和氮收獲指數無顯著性影響(P>0.05)，對葉片的氮素累積量有顯著性影響(P<0.05)，對籽粒和植株氮素累積量有極顯著性影響(P<0.01)；施氮量對穗軸的氮素累積量和氮收獲指數無顯著性影響(P>0.05)，對莖稈和苞葉的氮素累積量有顯著性影響(P<0.05)，對葉片、籽粒和植株氮素累積量有極顯著性影響(P<0.01)；二者的耦合作用對莖稈、葉片、籽粒的氮素累積量有顯著性影響(P<0.05)，對植株氮素累積量有極顯著性影響(P<0.01)。由圖3可知，不同水氮處理下春玉米地上部氮素累積量差異很大，各處理間植株氮素累積量的變化范圍為84.34～135.96 kg/hm2，其中籽粒氮素累積量的變化范圍為63.80～95.30 kg/hm2，氮收獲指數的變化范圍為0.69～0.76。W0.6和W1.0灌水條件下，植株氮素累積量隨著施氮量的增加先增加后減小，并分別在N225和N300處理獲得最大值，分別為113.74、135.96 kg/hm2；W0.8灌水條件下，N300和N375處理之間的植株氮素累積量無顯著性差異(P>0.05)，與W1.0N300處理無顯著性差異，但顯著高于其它處理(P<0.05)。說明在同一灌水水平條件下，適當的提高施氮量有利于植株氮素的總累積量，但施氮量過高時會影響營養器官和生殖器官中的氮素累積量，降低了植株的氮素累積量。

表3 不同水氮處理對春玉米產量及其構成要素的影響Tab.3 Effects of different water and nitrogen treatments on spring maize yield and its components

注：同列不同字母表示顯著性差異，*表示達到顯著水平(P<0.05)，** 表示達到極顯著水平(P<0.01)，下同。

表4 春玉米各器官氮素累積量和氮收獲指數顯著性檢驗Tab.4 Significance test of nitrogen accumulation in different organs of spring maize and N harvest index

2.4 不同水氮處理對春玉米水分利用效率及氮肥偏生產力的影響

由表5可知，灌水量是影響耗水量(ET)的一個重要因素，灌水量越多，ET越大。灌水量和施氮量的耦合效應對IWUE、WUE及PFPN有極顯著性影響(P<0.01)，灌水量對耗水量有極顯著性影響(P<0.01)，施氮量對耗水量有顯著性影響(P<0.05)。在W0.6灌水水平下，各處理的ET無顯著性差異(P>0.05)，N225處理的IWUE顯著高于N375處理(P<0.05)；在W0.8灌水水平下，N375處理的ET顯著高于其他處理(P<0.05)；在W1.0灌水水平下，N300處理的ET顯著低于N150和N375處理(P<0.05)，與N225無顯著性差異(P>0.05)。WUE最高的處理為W0.8N300，為3.34 kg/m3，與W0.6N225和W1.0N300相比提高了19.71%和17.16%。相同灌水條件下，PFPN隨著施氮量的增加而減小，其中產量最高處理(W0.8N300)對應的PFPN值為54.62 kg/kg，與W0.6和W1.0灌水條件下所對應的最高產量處理W0.6N225和W1.0N300無顯著性差異。

2.5 基于產量、WUE、PFPN和籽粒氮素累積量的水氮管理方案優化

考慮試驗區年際降雨量分布不均，增加水氮管理方案優化的實用性，因此將灌水量+作物生育期有效降雨量和施氮量為自變量，以產量、WUE、PFPN和籽粒氮素累積量為因變量進行回歸分析，結果如表6所示。表6可知，水氮投入對各因變量的影響均達到極顯著水平(P<0.01)，決定系數R2均在0.80以上。設定x的上下限分別為W1.0處理的灌水量+有效降雨量和W0.6處理的灌水量+有效降雨量，y的上下限分別為N375和N150處理的施氮量，運用Matlab分別求出表6中各方程的最大值，并得出獲得最大值時的x和y值。

圖3 不同水氮處理對春玉米氮素累積量及氮收獲指數的影響Fig.3 Effects of different water and nitrogen treatments on nitrogen accumulation of spring maize and N harvest index

灌水量施氮量耗水量/mm灌溉水利用效率/(kg·m-3)水分利用效率/(kg·m-3)氮肥偏生產力/(kg·kg-1)N150450e4.58abc2.57cdef77.38bW0.6N225458e5.07a2.79bcd57.03defN300457e4.53abcd2.51defg38.22gN375465e4.07cd2.21g27.44hN150481d3.90cde2.64bcde84.79aW0.8N225488d4.34bcd2.90b62.95cdN300489d5.02ab3.34a54.62efN375507c4.42abcd2.84bc38.47gN150570a2.52g1.81h68.99cW1.0N225561ab3.34ef2.44efg61.00deN300551b3.84de2.85bc52.47fN375567a3.17f2.29fg34.70gANOVA檢驗F值灌水量45.68??33.02??68.20??39.13??施氮量4.71?22.11??28.56??1.32灌水量×施氮量2.746.29??7.25??5.85??

由表6可知，x為555 mm，y為285 kg/hm2時，產量最大(15 888 kg/hm2)；x為530 mm，y為270 kg/hm2時，WUE最大(3.19 kg/m3)；x為530 mm，y為150 kg/hm2時，PFPN最大(82.21 kg/kg)；x為569 mm，y為297 kg/hm2時，籽粒氮素累積量最大(93.81 kg/hm2)。可見，相同灌水施氮條件下，很難滿足幾個指標同時達到最大值，產量、WUE和籽粒氮素累積量有比較接近的施氮區域，而PFPN與其他3個指標無重疊區域，因此綜合評價中不考慮PFPN。運用空間分析方法，考慮產量、WUE和籽粒氮素累積量最大值的95%置信區間的可接受性，結果如圖4所示(圖中紅點代表實測值，藍色區域分別代表產量、WUE和籽粒氮素累積量最大值95%的置信區間和氮肥偏生產力最大值60%的置信區間)，當x為506～576 mm，y為230～335 kg/hm2時，產量、WUE和籽粒氮素累積量均能同時達到最大值的95%以上，所得的PFPN約為最大值的80%。

3 討論

已有研究表明，水和氮是作物生長必需的兩種主要元素，氮素更是作物生長需求量最多的營養元素[29]，氮素吸收量直接影響作物干物質的積累和產量[30]，這種影響反映到Logistic模型上為對應參數的變化[22]。本研究發現，Logistic函數對本試驗單一處理的地上部干物質累積量具有較高的擬合度，這與前人研究結果基本一致[31]。另外擬合結果表明，與低灌水(W0.6)和中灌水(W0.8)相比，高灌水處理(W1.0)會推遲干物質快速積累期的起點，相同灌水條件下，地上部干物質累積量隨著施氮量的增加先增后減小。郭丙玉等[1]得出適宜的灌水量和施氮量能顯著增加作物地上部干物質累積量和產量，玉米氮素累積量隨灌水量、施氮量的增加而增加，產量與施氮量呈拋物線形關系。劉洋等[30]得出玉米產量和氮素吸收量隨施氮量增加呈增加趨勢，但施氮量增加到一定范圍時，產量差異不顯著。王平等[6]得出240 kg/hm2和290 kg/hm2施氮量下的玉米產量無顯著差異，氮素累積量隨施氮量的增加呈先增加后減小的趨勢，并在施氮量為240 kg/hm2時獲得最大值，本研究結果與之不完全相似。本研究中水氮耦合對氮收獲指數有顯著性影響(P<0.05)，試驗年氮收獲指數的變化范圍為0.69～0.76，進一步說明了玉米吸收的養分主要用于形成籽粒，提高產量；相同灌水條件下，產量和植株氮素累積量隨著施氮量的增加先增加后減小(W0.8N300與W0.8N375處理的氮素累積量無顯著性差異)，其中W0.8N300處理產量最高，為16 387 kg/hm2，W1.0N300處理籽粒氮素累積量最高，為135.96 kg/hm2，說明在相同灌水條件下，適當地提高施氮量有利于作物產量和氮素的吸收，但施氮量過高則會影響作物的生長和氮素的吸收，反而不利于產量的形成。

表6 水氮供應與春玉米產量、水分利用效率、氮肥偏生產力和籽粒氮素累積量的回歸關系Tab.6 Regression equations between water and nitrogen inputs and spring maize yield, water use efficiency, nitrogen partial factor productivity and grain nitrogen accumulation

注：x代表灌水量+有效降雨量(mm)，y代表施氮量(kg/hm2)。

圖4 產量、水分利用效率、肥料偏生產力、籽粒氮素累積量與灌水量+有效降雨量和施氮量的關系Fig.4 Relationships between yield, water use efficiency, grain nitrogen accumulation, nitrogen partial factor productivity and irrigation amount plus effective rainfall and fertilizer application rate

另外，本文試驗結果表明，灌水量是影響ET變化的一個重要因素，兩者呈正相關關系；相同灌水條件下，PFPN與施氮量呈反比，WUE隨著施氮量的增加先增加后減小，這與張富倉等[32]研究結果相似。在優化水氮管理方案時，考慮到試驗區年際降雨量分布不均，為提高水氮管理優化結果的適用性，進一步分析春玉米產量、WUE、PFPN和籽粒氮素累積量與灌水量+有效降雨量和施氮量之間的關系，由于PFPN受水氮影響的規律與其他3個指標的規律完全相反，并無重疊區域，在優化水氮管理方案時不考慮PFPN。考慮產量、WUE和籽粒氮素累積量三者最大值95%置信區間的可接受性，得出當灌水量與有效降雨量之和為506～576 mm，施氮量為230～335 kg/hm2時，產量、WUE和籽粒氮素累積量均能同時達到最大值的95%以上，優化區間所得的PFPN約為最大值的80%。但本研究不足之處在于該研究只進行了1年的試驗，結果的可靠性有待進一步長期的試驗研究和驗證。

4 結論

(1)春玉米地上部干物質累積量符合Logistic模型，W1.0灌水處理推遲地上部干物質快速積累期的起點；灌水量和施氮量對產量、植株氮素累積量、WUE均有顯著或極顯著影響，灌水量對PFPN有極顯著影響，水氮耦合作用對氮收獲指數有顯著性影響；相同灌水條件下，地上部干物質累積量、產量、植株氮素累積量(W0.8處理除外)和WUE隨施氮量的增加先增加、后減小。

(2)考慮試驗區年降雨量分配不均，基于產量、WUE、PFPN和籽粒氮素累積量，優化水氮管理方案，得出當灌水量與有效降雨量之和為506～576 mm、施氮量為230～335 kg/hm2時，產量、WUE和籽粒氮素累積量均能同時達到最大值的95%以上，優化區間所得的PFPN約為最大值的80%，為適宜的水氮滴灌管理區間。該研究成果對寧夏沙土地區春玉米滴灌水氮管理具有重要指導意義。