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针对河北低平原粮食生产水资源短缺状况，明确以粮食作物小麦、玉米为主的几种种植制度的作物产量、水氮利用效率和经济效益等，为该区域建立环境良好和粮食安全的种植制度和种植结构调整提供科学理论依据。试验于2014-2016年在河北景县津龙农业科技园区进行。试验处理设置了冬小麦-夏玉米一年两熟(CK)、春玉米→冬小麦-夏玉米两年三熟(A1)、春玉米-夏玉米一年两熟(A2)、春玉米一年一熟(A3)、夏玉米一年一熟(A4)五种种植制度，系统分析各处理作物产量、水分利用效率、氮肥偏生产力、经济效益、及温室气体的排放等。主要研究结果如下: (1)五种种植制度中，CK的产量、生物量和经济效益最高，两个种植周期的总产量、总生物量和经济效益分别为38574.24 kg·hm-2、71465.45 kg·hm-2、39076.26yuan·hm-2;A1、A2总产量分别为29425.54 kg·hm-2、29392.17 kg·hm-2，分别比CK减少23.7％和23.8％，生物量分别为54882.90 kg·hm-2、52465.34 kg·hm-2，产量和生物量与CK相比都没有显著差异。A3、A4总产量分别为18816.48 kg·hm-2和23297.38kg·hm-2，总生物量分别为35878.65 kg·hm-2、38704.25 kg·hm-2;从经济效益看，A1、A2、A3、A4的两个种植周期的经济效益分别比CK低31.3％、52.5％、72.1％和40.0％。 (2)五种种植制度两年种植周期中，CK的总耗水量最高，为1851.45 mm;A1、A2总耗水量次之，分别为1347.20mm和1399.15mm，与CK相比差异显著;A3和A4最小，分别为1097.99mm、1138.70 mm，与CK差异显著。从两年水分利用效率看，A1的水分利用效率最高，为21.84 kg·mm-1·hm-2，A1、A2、A4的水分利用效率与CK都没有显著差异。经济水分利用效率表明，A4与CK相比没有显著差异;A1、A2、A3的经济水分利用效率显著低于CK。 (3)五种种植制度中，两个种植周期的氮肥偏生产力A3最低，为39.15 kg·kg-1;A4最高，为53.56 kg·kg-1;A1、A2、A3显著低于CK，A4与CK差异不显著。不同种植制度中，两个种植周期温室气体总排放量CK最大，为12979.83 kgCO2-eqv·hm-2，其他处理显著低于CK。A1、A2、A3、A4分别比CK低26.9％、29.8％、48.8％、48.0％。氮肥的生产和施用环节是温室气体排主要排放源。 主要结论:河北低平原水资源短缺条件下，两年的试验结果表明，春玉米→冬小麦-夏玉米两年三熟、春玉米-夏玉米一年两熟总产量分别比小麦-玉米(CK)的总产量降低23.7％和23.8％，但总耗水量分别比小麦-玉米减少504.25 mm和452.30mm，水分利用效率分别提高了4.8％和0.8％。因此，这两种种植制度可作为当前粮食生产的重要补充，对促进本区域粮食生产和水分可持续发展具有重要意义。