小麦栽培氮肥运筹的动态知识模型

 通过分析和提炼小麦氮肥管理方面的最新研究资料 ,以小麦产量和品质为目标 ,根据土壤理化特性、品种遗传特征和水分管理水平等 ,利用养分平衡原理 ,建立了系统化和广适性的小麦栽培氮肥运筹的动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件及不同小麦品种生产过程中的总施氮量、有机氮与无机氮的比例以及氮基肥与氮追肥的比例等。利用南京和徐州 2个不同生态点的不同土壤和品种资料、不同产量和品质目标 ,以及不同水分管理水平等对所建氮肥运筹知识模型进行了实例分析 ,表明所建知识模型具有较好的决策性和适用性。     

冬小麦产量与籽粒蛋白质含量协同变化特点及水肥调控

【目的】揭示冬小麦产量与籽粒蛋白质含量协同变化特点，为小麦高产优质栽培决策提供依据。【方法】根据盆栽水肥和田间肥料试验数据建立冬小麦产量和籽粒蛋白质含量关于土壤水分含量及氮磷肥的单因素和两因素效应函数，通过对函数曲线变化状态及其特点的分析，揭示小麦产量和蛋白质含量在不同水肥条件下的协同变化特点及其条件，并据此确定各种条件下高产优质的水肥管理方案。【结果】低肥和中肥（或土壤水分含量为田间最大持水量的50%和60%）条件下，产量和籽粒蛋白质含量随土壤水分含量（或施氮量）增加的曲线分别为凸型和凹型。蛋白质含量最低值和产量最高值之间对应的施氮量为产量和蛋白质含量在土壤水分含量为田间最大持水量的50%和60%条件下协同变化的施氮量区间。在高肥和土壤水分含量为田间最大持水量的70%和80%条件下，产量和蛋白质含量曲线均为凸型，蛋白质含量达到最大值之前对应的土壤水分含量为高肥条件下产量和蛋白质含量协同变化区间；产量达到最大值之前对应的施氮量为土壤水分含量为田间最大持水量的70%和80%条件下产量和蛋白质含量协同变化区间。【结论】在一定的水肥条件下，小麦产量和蛋白质含量协同变化是可能的。用极差变换将产量和蛋白质含量理论值标准化，其标准值曲线的交点即为二者的最佳结合点。用等值线图描述产量和蛋白质含量的水氮和氮磷两因素效应，分析产量和蛋白质含量变化规律及其关系，确定实现一定生产目标的水肥管理方案。这为小麦高产优质水肥调控提供了一种行之有效的方法。     

陕西关中不同年代小麦品种产量及氮素吸收利用对土壤肥力的响应

【目的】探讨陕西关中地区小麦品种演替过程中产量及氮效率对土壤肥力的响应。【方法】以20世纪80年代至今关中冬麦区3个代表性小麦主栽品种为材料,以33年长期不同施肥处理构建的土壤肥力水平梯度为平台,研究品种演替和土壤肥力及其交互对作物产量、氮利用效率的影响。供试品种有20世纪80年代品种小偃6号、90年代末品种小偃22和近年品种西农979。长期施肥包括6个处理：不同水平的氮磷化肥配施（N1P1和N2P2）、有机肥与无机肥配施（M1N1P1、M1N2P2、M2N1P1和M2N2P2）,以不施肥为对照（CK）。【结果】在各个肥力水平土壤上,籽粒产量及收获指数均随小麦品种更替而呈现增加的趋势,尤其在高肥力土壤上更为明显。土壤肥力水平的提高显著提高了小麦籽粒产量,其中西农979增产幅度最大（151.0%-610.5%）,其次为小偃22（127.9%-349.7%）,小偃6号增幅最低（148.1%-341.8%）。土壤肥力与品种对小麦籽粒产量及收获指数有显著的交互作用,低肥力条件下,小偃6号籽粒产量高于西农979,高肥力条件下则相反。小麦百公斤籽粒需氮量随品种演替有降低的趋势,但随土壤肥力水平提高有增加的趋势。土壤肥力与品种对百公斤籽粒需氮量也有显著的交互作用。在小麦品种更替过程中氮肥生理效率和农学效率均呈增加的趋势,但随着土壤肥力水平的提高,各品种小麦的氮肥生理效率呈下降的趋势,氮肥农学效率呈先升高后下降的抛物线变化趋势。土壤肥力与品种对小麦氮肥生理效率和农学效率无明显交互作用。【结论】陕西关中小麦品种演替在高肥力以及养分投入充足时不仅表现出单产不断提高,而且氮效率也呈逐步增加的趋势。因此,品种更新的同时还要注重提升土壤肥力,才能保证粮食安全,实现农业生产可持续发展。     

Field methods for making productivity classes for site-specific management of wheat

Reducing the decision-making unit to classes within fields can improve yields, efficiency in the use of nutrients and profitability of crops. The objectives were to compare methods for class delimitation in wheat (Triticum aestivum L.) crops based on apparent productivity levels and establish similarities among them in terms of spatial overlapping, productive attributes and the use of nitrogen. In three wheat fields, high and low apparent productivity classes (APC) were defined based on eight methodologies: yield maps, soil maps, gramineae vegetation index, rotation crop index, interpretation of satellite images, management records, elevation and integrated soil and yield maps. In each APC, soil and crop yield components were determined under five nitrogen fertilization levels. Among delimitation methodologies, the degree of coincidence varied from 1.4 to 81.7%. The differences in soil properties, nitrogen use efficiency and grain yields were greater among fields than among APC within each field. In each field, the delimitation methodologies identified different single factors that discriminated among the potential management classes and were partially associated with the crop grain yields. The wheat crops at the low APC yielded 39% less and 12% less than at the high APC, respectively. The nitrogen fertilization, at the rate for maximum productivity for each ACP, reduced the yield differences between contrasting APC. Nitrogen fertilization also modified clustering of classes based on expected yields. Making management classes for wheat based on expected productivity is more accurate when based on previous crop production information under similar nitrogen fertilization conditions than the targeted crop.

     

不同降雨年型旱地冬小麦水分利用及产量对施氮量的响应

【目的】降雨和施氮是影响渭北旱塬冬小麦生产的主要因素,降雨年际变幅大对其影响更大,因此小麦增产效应受降雨年型显著影响。分析不同降雨年型下施氮量对旱地麦田水分利用、籽粒产量和蛋白质含量的影响,能够为实现渭北旱地冬小麦 “因雨施氮”和稳产优质提供理论依据。【方法】于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展田间定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置5个施氮量处理0、60、120、180、240 kg·hm^-2（分别以N₀、N₆₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀表示）,研究不同降雨年型施氮量对冬小麦生育期0—200 cm土层水分变化动态、水分利用效率、产量构成及蛋白质含量的影响。【结果】降雨年型和施氮对冬小麦播前底墒及生育期土壤含水量、耗水量、水分利用效率、籽粒产量和蛋白质含量影响显著。（1）休闲期降雨与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降雨,底墒增加0.9 mm。在丰水年和平水年休闲期降雨充足,前季小麦增加施氮量对下季小麦播前底墒无显著影响;在欠水年休闲期降雨较少,前季小麦每增施氮100 kg·hm^-2,下季小麦播前底墒减少15.4 mm。丰水年较欠水年和平水年均能提高冬小麦生育期0—200 cm土层土壤含水量,因而分别增加生育期耗水量35.7%和6.6%。全生育期0—120 cm土层土壤含水量受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但160—200 cm 深层土壤含水量相对稳定。丰水年的水分利用效率较欠水年和平水年分别提高55.7%和26.5%,籽粒产量分别提高112.3%和39.1%,蛋白质含量分别降低8.3%和5.2%。（2）与N₀处理相比,丰水年、欠水年和平水年施氮均降低各生育时期0—200 cm土层土壤含水量,分别提高生育期耗水量4.6%—14.6%、6.0%—8.6%、2.2%—9.5%,分别增加水分利用效率20.7%—39.8%、4.7%—33.3%、13.1%—35.4%,分别增产7.1%—28.1%、1.5%—34.1%、8.5%—28.9%,分别提高蛋白质含量5.6%—10.4%、10.1%—17.7%、8.5%—15.6%。（3）施氮量和籽粒产量、蛋白质产量均符合二次曲线关系,拟合方程表明,丰水年、欠水年和平水年满足旱地冬小麦稳产优质的最适施氮量范围分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2。【结论】综合来看,丰水年、欠水年和平水年的最佳施氮量分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2,并可采取“播前底墒确定基施氮肥量+播种至拔节期降雨确定追施氮肥量”的“因雨施氮”管理模式,既能满足旱地冬小麦稳产优质,也可保证水分高效利用。     

玉米肥料运筹动态知识模型研究

为给玉米田知识模型间施肥提供决策工具,试图建立一种系统化和广适性的玉米肥料运筹动态。该模型通过分析和提炼玉米肥料管理方面的最新研究资料,在综合考虑气候条件、土壤理化性质、品种特性等影响因子基础上,根据养分平衡原理,以产量为目标,结合土壤养分供给量和玉米养分需求量,建立了玉米肥料运筹动态知识模型。模型可用于精确定量不同环境和不同产量目标下的氮磷钾施用量、有机氮无机氮施用比例及不同生育时期的氮肥追施量等。利用不同生态点、不同品种、不同土壤肥力等数据对模型进行了验证,结果表明,该模型具有较好的决策性和适用性。     

小麦籽粒蛋白质组分含量的动态模拟研究

 【目的】建立小麦籽粒蛋白质组分含量的动态模拟模型,以期为预测小麦籽粒品质状况提供关键技术支持。【方法】通过定量分析不同品种和水氮处理下小麦籽粒蛋白质组分含量的变化过程,构建了小麦籽粒蛋白质组分含量随花后生长度日（GDD）的动态模拟模型。模型采用幂函数方程描述了清蛋白含量随花后GDD的动态变化,对数函数方程描述了醇溶蛋白和谷蛋白含量的变化过程;并以籽粒氮素和水分因子描述了不同水氮状况对小麦籽粒蛋白质组分含量变化的定量影响。同时利用独立的观测资料对所构建的模型进行了检验。【结果】模型对不同温度下灌浆期籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量预测的均方根差分别为0.44%、0.58%、0.53%和0.59%;对成熟期籽粒蛋白质组分含量预测的均方根差分别为0.41%、0.56%、0.75%和0.56%。【结论】模型对不同生长条件下小麦籽粒蛋白质组分含量的变化动态具有较好的预测性,从而为模拟小麦籽粒品质和完善小麦生长模拟系统奠定了基础。     

小麦栽培管理动态知识模型的构建与检验

 将系统分析方法和数学建模技术应用于小麦管理知识表达体系，通过解析和提炼小麦生育及管理指标与环境因子及生产水平之间的基础性关系和定量化算法，创建了小麦管理动态知识模型WheatKnow；充分利用软构件的技术特点，在Visual C++和Visual Basic平台上研制了数字化和组件化小麦管理动态知识模型系统，实现了播前栽培方案的设计和产中适宜调控指标动态的预测2大功能。其中，播前栽培方案包括产量目标、适宜品种、播期、基本苗及播种量、肥料运筹和水分管理；产中调控指标包括适宜生育期、穗分化进程、生长指标、源库指标和营养指标动态。利用不同生态点、不同品种、不同土壤等资料及大田对比试验对所建知识模型进行实例分析和检验的结果表明，所提出的小麦管理动态知识模型总体上具有较好的广适性和决策性。本研究克服了传统作物栽培模式与专家系统地域性强和广适性弱的不足，从而为实现作物栽培管理的精确化和数字化奠定了基础。     

不同土壤肥力下强筋小麦适宜施氮量的研究

在高肥和中肥地力条件下 ,研究了不同施氮量对强筋小麦济南 17号的籽粒品质和产量的影响 ,根据品质、籽粒产量、蛋白质产量、籽粒产量氮素生产效率和蛋白质产量氮素生产效率综合分析 ,在高肥和中肥土壤条件下 ,济南 17号高产、优质、高效的施氮量分别为每 6 6 6 7m2 12～ 16kg和 12kg。     

品种、栽培条件对旱地小麦产量及其品质的影响

本文的八个试验结果表明:品种和茬口、肥力、播期、播量、耕作深度等栽培措施,对小麦籽粒产量均有十分重要影响;但对其品质的作用,除品种外,主要是肥力,其它措施影响不大。肥力因素中,对改进品质起主要作用的是氮素的充足供应。磷对改进品质几乎无效。就改进品质而言,氮肥的施用方式和时间是以开花期根外喷氮的肥料效益最高。在地力能生产250公斤/亩小麦的地块上,喷洒3%的尿素液100公斤左右,比不喷的不仅增产14.84%(39公斤/亩),而且蛋白质提高2.3%,湿面筋提高7.7%,赖氨酸增加0.13%。故开花期喷氮素是改善小麦营养品质和加工品质经济有效的措施。     

长江中下游小麦品种籽粒品质对氮素的敏感性分析

[目的]研究长江中下游麦区小麦品种品质性状对氮素的敏感性,为优质弱筋专用小麦生产及品质育种提供参考.[方法]以长江中下游麦区105个小麦品种为试验材料,进行低氮(纯氮120 kg/ha)和高氮(纯氮280 kg/ha)2个施氮水平的田间试验,测定不同品种籽粒品质相关指标,并依据籽粒蛋白质含量进行氮肥敏感性分析.[结果]长江中下游麦区小麦籽粒品质性状在不同品种和施氮量间均存在极显著差异(P<0.01,下同),具有较高的遗传多样性.高氮处理下,籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间显著提高,沉降值、千粒重和籽粒硬度等品质指标也有增加趋势.不同品质性状间的相关性分析结果表明,籽粒蛋白质含量与湿面筋含量和面团稳定时间呈极显著正相关,相关系数均在0.5000以上.根据籽粒品质性状对氮素的敏感性程度,可将长江中下游地区的小麦品种分为氮敏感型(34个)、氮迟钝型(25个)和中间型(46个)三大类.15个生产应用弱筋小麦品种籽粒蛋白质含量在不同施氮量下的效应分析结果表明,主要弱筋小麦品种在低氮条件下均可达到GB/T 17893-1999《优质小麦弱筋小麦》的标准,其中宁麦9和扬麦15籽粒蛋白质含量对不同施氮量具有较好的稳定性,宁麦13、鄂麦520、扬麦9号和宁麦20等品种对氮素较敏感.[结论]根据不同小麦品种籽粒品质对氮素的敏感性差异,生产上应合理控制氮肥用量,以达到品质与产量的协调和平衡.     

结实期氮素营养和土壤水分对水稻光合特性、产量及品质的影响

研究了土壤水分胁迫和氮素营养对两个水稻品种(组合)的光合特性、产量和品质的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的加重，叶片的光合速率、叶绿素含量及叶片的水势均有不同程度的降低，丙二醛的含量增加；而氮素营养则能提高剑叶光合速率，延缓叶片衰老。水分胁迫促进茎鞘物质向外运转，而氮素营养影响则相反。水肥对产量有显著的互作效应。在高氮水平下，轻度土壤水分胁迫可增加产量。稻米品质因施氮水平和土壤水分胁迫程度不同而有较大差异。     

A Dynamic Knowledge Model for Design of Suitable Sowing Date and Sowing Rate in Winter Wheat

Based on research concerning dynamic relationships of winter wheat growth to environments and production conditions, a winter wheat model for selecting suitable sowing date, population density and sowing rate under different varieties, spatial and temporal environments was developed. Case studies on sowing date with the data sets of five different eco-sites, three climatic years and soil fertility levels, and on population density and sowing rate with the data sets of two different variety types, three different soil types, soil fertility levels, sowing dates and grain yield levels indicate a good model performance for decision-making.     

不同氮肥运筹对晚播小麦产量和农艺性状的影响

[目的]确定不同氮肥运筹比例对晚播小麦产量结构及部分农艺性状的影响,为该地区晚播小麦高产稳产栽培提供合理的氮肥运筹方案。[方法]以目前淮北地区种植面积较大的小麦品种宁麦13号为材料,在小麦各生育期采用不同氮肥施用比例处理,研究各处理施肥比例对供试小麦产量结构、籽粒综合品质、试验区土壤理化性质的影响。[结果]基肥施用比例50%的处理(T_3)有效穗、产量均最高,即氮肥运筹主要是通过增加有效穗来提高晚播小麦产量水平,对产量构成因素中穗粒数、千粒重影响不大,总氮量不变的情况下,基肥施用量的增加会降低小麦整体籽粒品质,但可以提高试验区土壤有机质含量。[结论]合理的氮肥运筹是实现晚播小麦优质高产的重要措施,总氮保持一定的基础上,基肥施用比例增加,促进分蘖增加有效穗,但超过一定的施用量,有效穗开始下降。后期施肥用量对小麦千粒重、穗粒数及品质性状影响较大,即合理的基肥施用量及完善的后期追肥比例是实现晚播小麦优质高产的有效途径。     

不同类型超级小麦品种小花分化及产量构成因素的相关性分析

以山东省超级小麦项目组近几年育成的8个不同类型的超级小麦新品种(系)为材料,进行了小花分化历程的观察比较和在不同地力下产量及产量结构三要素的相关分析。结果表明:从小花原基初始分化到四分体形成期所经历的天数为31～37天,大穗型品种历时较长。小花分化的开始时间主要与品种抽穗期早晚有关,与品种类型关系不大。超级小麦的产量水平随土壤肥力提高而增加,在高肥地力下,中间型和大穗型品种增产潜力较大;在中肥和低肥地力下,多穗型品种产量较高。中间型品种的单位面积穗数、穗粒数和千粒重与产量的相关性最好,是超级小麦育种和高产栽培中最值得注意的类型。     

调亏灌溉下小麦产量与品质协调统一的可能性分析

调亏灌溉在影响产量的同时,也会对收获物的品质产生影响。笔者在讨论小麦品质及形成规律的基础上,重点分析调亏灌溉情况下小麦籽粒产量和品质的协调统一,实现小麦稳产(甚至高产)、优质的可能性,并提出了相应的土壤水分管理措施。     

开花期渍水对土壤不同形态氮素含量及小麦氮素积累运转和产量的影响

【目的】探讨开花期渍水对土壤不同形态氮素含量的影响及其与小麦籽粒产量、植株氮素积累量的关系,以期为江汉平原小麦抗渍栽培提供理论依据。【方法】采用大田裂区试验,以襄麦55和郑麦9023为试验材料,设不渍水（CK）和开花期连续渍水7 d（WL）处理,测定土壤不同形态氮素含量、小麦植株氮素积累量及产量和产量结构等指标,并分析土壤不同形态氮素含量变化与籽粒产量、植株氮素积累量的关系。【结果】 0~20 cm土层各形态氮素含量对渍水的反应强度较20~40 cm和40~60 cm表现更剧烈。与CK相比,WL处理下（渍水后0~7 d）,0~20 cm土层硝态氮含量显著下降,下降幅度达65.7%~81.2%,铵态氮含量则上升48.7%~54.8%;碱解氮含量有所下降,总氮含量上升,但变化幅度较小。当撤去水分处理后（渍水后7~14 d）,硝态氮含量急剧上升,甚至恢复至与CK相同水平,铵态氮含量逐渐下降,与CK变化趋势相反;总氮和碱解氮含量变化与CK趋势一致。随后至小麦成熟期,CK和WL处理下各氮素含量总体上均逐渐降低。开花期渍水显著降低了襄麦55和郑麦9023的花后氮素积累量（P<0.05,下同）,并导致成熟期营养器官氮素积累量和籽粒氮素积累量均显著下降;襄麦55花后氮素积累量下降幅度显著小于郑麦9023。此外,WL处理显著降低了襄麦55和郑麦9023的千粒重和籽粒产量,与CK相比襄麦55和郑麦9023的产量分别降低25.24%和34.81%。通过对渍水条件下土壤各形态氮素含量与产量及成熟期植株氮素积累量的冗余分析可知,渍水第7 d （渍水终止当天）土壤硝态氮含量与小麦产量和成熟期植株氮素积累量均呈正相关,铵态氮和总氮含量与小麦籽粒产量和成熟期植株氮素积累量呈负相关,与土层深度关系较小;碱解氮含量与小麦籽粒产量和成熟期植株氮素积累量的关系存在土层间差异。【结论】开花期渍水显著降低小麦产量和花后氮素积累量,对土壤各形态氮素的影响主要在0~20 cm土层,以硝态氮和铵态氮含量变化对渍水的响应最敏感,其中硝态氮含量与成熟期植株氮素积累和籽粒产量呈正相关,而铵态氮与成熟期植株氮素积累和籽粒产量呈负相关。     

宽幅播种旱作冬小麦幅间距与基因型对产量和 水分利用效率的影响

【目的】明确旱作小麦宽幅条播方式与品种的交互作用,进一步提升产量和水分利用效率。【方法】在黄土高原旱作区,选取2个不同基因型品种,采用5个不同播种幅间距,二因素交互处理,在冬小麦不同生育期测定土壤水分、干物质积累量、透光率和产量,经过连续3年连续数据积累,分析不同幅间距的宽幅播种方式和不同株型品种互作对产量和水分利用的影响。【结果】冬小麦灌浆期品种间旗叶和底部位透光率均差异不显著,长6359秸秆+颖壳干物质运转量、运转率和贡献率均高于高秆品种陇鉴117;播种方式方面,幅间距缩小至18 cm时,旗叶部位透光率和干物质运转均高于普通条播;品种间全生育期耗水量差异不大,缩小幅间距至18 cm的宽幅播种,耗水量降低10.8 mm,水分利用效率提高8.91%;不同基因型冬小麦产量差异不显著,长6359和陇鉴117分别通过扩大库容和提高单位面积穗数达到增产目的,品种和幅间距二因素互作对产量影响差异不显著,宽幅播种调节幅间距均能适应不同基因型冬小麦品种,幅间距缩小至18 cm时产量增加139.2 kg·hm ^-2。【结论】旱作冬小麦采用宽幅播种,幅间距为18 cm时,配套不同基因型冬小麦,产量和水分利用效率均可提高,耗水量无显著增加,为区域冬小麦宽幅播种技术配套新品种提供理论依据。     

氮肥运筹对不同穗型小麦产量形成及籽粒品质的影响

为了探明氮肥用筹对不同穗型小麦产量形成及籽粒品质的影响,本文选用了大穗型品种山农9-1和多穗型品种031085进行了研究。结果表明:⑴不同穗型小麦产量与施氮量的关系表现为:在低氮水平下,随着施氮量的增加而增加,产量增加;当氮素达到一定水平时,随着施氮量的增加产量呈降低的趋势;⑵品质指标中除沉降值在高氮条件下有所降低外,其它指标都呈增加趋势。但在氮素用量相同时,氮肥后移在产量提高时籽粒粗蛋白含量有所降低。⑶氮肥增加产量时大穗型品种促进穗粒重提高而多穗型品种则增加成穗数。     

土壤剖面基础性质差异对农田水氮过程和作物产量的影响

【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0-160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型（RZWQM）对各农田的水氮过程进行模拟计算。【结果】RZWQM模型在整体上可以很好地模拟2009年10月至2012年9月3年不同基础土壤性质农田水分、无机氮、作物产量、地上部生物量和叶面积动态特征,并计算各农田水氮平衡项。各农田土壤基础性质差异对水氮过程及产量形成的影响具体为：高产农田0-160 cm剖面的最大有效贮水量为223 mm,分别高出中产和低产农田28和56 mm,同时30 cm深度以下土层具有相对较低的饱和导水率。该基础性质差异使得高产农田年均水分损失（地表径流+深层渗漏）仅为150.3 mm,分别低于中产和低产农田5.7和26.4 mm,从而使高产农田作物受到相对低的水分胁迫。高产农田土壤表层土壤有机碳含量较中低产田高,而碳氮比则较低,使得高产农田具有更高的净矿化氮量（较中产和低产农田高52.0和82.6 kg·hm^-2）,且较低的氮损失（氨挥发+氮淋洗+反硝化作用）,较中产和低产农田分别少6.9和10.9 kg·hm^-2。高产农田的水分利用效率（WUE）为2.32 kg·m^-3,分别较中产和低产农田高12.1%和6.8%,这是因为高产农田受到较低的氮素胁迫。在本研究区不同土壤基础性质农田的氮素利用效率（NUE）差异不显著。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区,理想的土体构型能够存储更多的有效水,高土壤有机碳含量和低的碳氮比能矿化出更多的无机氮,保障了充足的水氮供应,减缓作物受到的水氮胁迫,从而获得高产。