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受气候变化和生产条件改变的影响,黄淮海区种植模式单一,资源配置不合理,且耗水量大等问题突出,限制了该区作物高产高效协同发展。本研究在比较了黄淮海主要种植模式资源分配、产量及资源利用效率的基础上,明确了冬小麦-夏玉米模式高产节水及光温资源高效的优势,并通过播收期调整进一步优化两季资源配置,分析其对小麦-玉米生长发育、产量形成的调控机制,进而通过关键栽培技术集成,建立了小麦冬寄籽-玉米机收粒周年节水高产技术模式。(1)明确了黄淮海不同种植模式产量及资源分配与利用特征,提出资源分配率和分配比值等定量评价指标。具有C4作物的两熟模式,尤其是双C4模式具有更高的产量潜力及资源利用效率,因此充分发挥C4作物高光效和高水肥利用效率优势是进一步提升黄淮海周年产量潜力和资源利用效率的主要途径。然而,考虑到冬小麦作为口粮的重要性和国家对玉米种植结构的调整,双季玉米种植模式可以作为传统种植模式的有益补充,而不能取代冬小麦-夏玉米模式。(2)阐明了不同播收期冬小麦-夏玉米产量及资源分配与利用特征。小麦播期推迟至12月上旬(V),冬前土里寄籽不出苗,冬季资源减少(539.4 °C积温,318.8 MJm-2辐射,150 mm灌水量),产量不降低,耗水量减少38.3%,水分生产效率分别提高52.2%,且避免干旱、冻害和病害影响。玉米推迟至11月中下旬收获,资源量增加(675.4 0C积温,465.5 MJnTI-2辐射,62.0mm降水),产量提高21.4%,产量的提高主要来自千粒重的增加。因此,与传统小麦-玉米播收期处理比,V处理周年产量提高8.4%,光温水生产效率分别提高4.5%、5.5%和29.6%。(3)探明了资源配置方式对小麦-玉米生长发育及产量形成的调控机制。与传统播收期冬小麦-夏玉米处理比,第五播期小麦的两个品种(ZM66和BN418)产量不降低,而玉米产量显著提高,因此该处理周年产量显著提高。由于第五播期小麦各阶段所需积温量显著下降,导致各阶段(除开花至成熟外)叶面积指数和干物质积累量显著降低,但ZM66和BN418穗粒数和收获指数显著提高,因此二者产量没有显著降低。而随着收获期的推迟,玉米干物质积累量和粒重显著增加,且籽粒含水量显著降低,至第四收获期时粒重提高21.6%,籽粒含水量下降至18.1%,达到机械收获籽粒标准。(4)建立了小麦冬寄籽-玉米机收粒周年节水高产技术模式。通过集成小双行密植免耕播种、深松深施肥、机械化籽粒收获等关键技术,建立了小麦冬寄籽-玉米机收粒周年节水高产技术模式,与当地传统冬小麦-夏玉米播收期模式比,该模式周年产量提高14.4%,经济效益增加5900元hm-2。