本文以黄淮海地区冬小麦为研究对象,以节水灌溉为研究核心,以水肥高效利用为研究目标,在中国农科院陵县试验基地,开展了冬小麦晚播适宜临界期及效应研究,冬小麦节水灌溉模式研究,冬小麦限水灌溉下氮肥用量研究。通过一年的试验研究,主要得出以下结论:(1)四个播期处理冬前积温差异明显,10月10号(D10)冬前积温为581.4℃,10月15号(D15)为501.4℃,10月20号(D20)为406.3℃,10月25号(D25)为329.8℃。根据冬前积温划分,D10处理为中晚播小麦、D15为晚播小麦,D20、D25为过晚播小麦。冬前积温差异对冬前苗情产生显著影响。D10、D15处理小麦冬前达到4～5个叶龄,产生3～4个分蘖,3～4条次生根,麦苗壮而不旺,小麦安全越冬。D20、D25处理小麦冬前无分蘖和次生根产生,麦苗弱小。D10、D15晚播小麦群体穗数、产量、植株吸氮量都显著高于过晚播D20、D25处理。D20、D25处理小麦土壤水消耗量显著低于D10、D15处理,但水分利用效率、氮素吸收效率、氮素生产效率也显著低于D10、D15处理。所以,适宜晚播是应对气候干暖化,提高抵御冻害和抗旱能力最佳播种模式。根据陵县05～08气象数据统计,10月10号至15号冬前积温在450～580℃,是该地区常规年份适宜晚播期,以7.50×106/hm2群体穗数为参照,基本苗宜控制在2.55～3.00×106/hm2。(2)小麦播种至拔节期,以消耗0～40cm土层水分为主。在期间42mm降水条件下,不灌冻水处理在拔节前0～40cm土层达到重度水分亏缺,灌冻水处理只为轻度水分亏缺。前期重度水分亏缺对后期根系吸收深层水分和旗叶光合速率产生显著抑制作用。轻度水分亏缺条件下,气孔导度下降,蒸腾速率随之降低,而光合速率可得以维持,单叶水分利用效率提高。随灌水次数增加,总耗水量加大,土壤水和降水的消耗比例显著降低。拔节期灌水显著提高氮素的吸收效率和生产利用效率,在此基础上增加冻水、开花水、灌浆水等效果不显著。后期增加灌水次数会显著加大硝态氮的淋洗损失。产量、WUE与耗水量均呈二次曲线关系,但变化趋势不一致,两曲线在耗水量360mm处相交,为两者理论上最佳结合点。本试验中冻水+拔节水处理产量最高,达到7753kg/hm2,相对不灌水处理提高40.2%,WUE值为1.9kg/m3,与不灌水处理差异不显著,为本试验的最优节水高产灌溉方案。(3)施用氮肥显著增加小麦穗数和穗粒数,对千粒重无显著影响。作物产量、吸氮量与施氮量均呈抛物线关系,当施氮量超过240kg/hm2,产量、吸氮量随施氮量增加反而略有降低。小麦起身期后,0～100cm土层都有硝态氮分布,相同处理不同土层,含量随土层深度增加而减少;不同处理相同土层,含量随施氮量增加而增加。土壤硝态氮积累量随生育期推进而降低,N0和N120处理分别在拔节期和开花期后表现出氮素亏缺。成熟期,土壤表观盈余以残留为主,表观损失量占小部分。氮肥表观利用率、农学利用率随施氮量增加呈降低趋势,而氮素残留率随施氮量增加呈增加趋势。在本试验条件下,施氮量在180～220kg/hm2水平可以实现产量、氮素表观利用率、氮素残留率的较好结合,为限水灌溉下兼顾经济效益与环境效益的适宜施氮量。综合以上研究,根据陵县05～08气象数据统计,10月10号至15号冬前积温在450～580℃,是该地区常规年份适宜晚播期,以7.50×106/hm2群体穗数为参照,基本苗宜控制在2.55～3.0×106 /hm2。节水灌溉浇1水应把有限的水资源优先用于灌溉效益最大的拔节～挑旗阶段,浇2水有冻水+拔节水,起身水+孕穗水,拔节水+开花水、拔节水+灌浆水四种方案,具体应根据当年的降水分布确定最优灌溉时间。在限水灌溉条件下,施氮量在180～220kg/hm2为兼顾经济效益和环境效益的适宜施氮量。