冬小麦水分管理对夏玉米产量和产量变异的影响：6年田间试验结果

世界各地的玉米种植系统多种多样，包括与大豆、冬小麦等作物的轮作。这些前茬作物对后茬玉米的管理对于提高粮食产量和资源利用效率至关重要。先前的研究已经表明，前一种作物对后一种作物产生重大影响。最近的一项全球分析显示，豆类作物可以使后续作物的产量增加20%。在欧洲，种植后小麦的产量比种植后豌豆的产量低32.8%。在美国，玉米-大豆轮作可以使玉米的产量每年增加11-28%，并且比连续种植玉米更具产量稳定性。作为我国重要的粮食生产区，冬小麦-夏玉米轮作是华北平原的主要制度。为了解决粮食安全和水资源短缺之间的冲突，冬小麦节水灌溉是该制度中最关键的管理措施之一。然而，以往的研究主要集中在冬小麦季节，特别是水分管理方面，忽略了对后续夏玉米的影响。此外，气候变化正在加剧，更强的温湿度耦合加剧了变暖对全球作物产量的影响，气候变化不仅直接影响作物产量，还影响产量的变异性。尽管许多研究都通过作物建模和遥感来关注气候变化对作物产量的影响，但对气候因素引起的产量和产量变化的实地观测关注有限。本研究以华北平原冬小麦和夏玉米轮作系统为研究对象，通过6年的田间试验评估了冬小麦季节的三种水分管理处理对随后玉米产量、年际产量变化和耗水量的影响。研究结果将有助于制定综合管理轮换制度的理论框架，以促进粮食和水安全。在这6年的试验中，三种处理的玉米平均产量均超过10.7Mg ha-1。Min.W/M处理中产量变异系数（CV）最高（12.0%），而Con.W/M和Opt.W/M之间没有显著差异。年耗水量按照Con.W/M（357毫米）、Opt.W/M（332毫米）和Min.W/M（290毫米）的顺序呈下降趋势，这主要是因为深层土壤剖面（80厘米以下）初始储水量的变化。由于温带大陆性季风气候的丰沛降雨，储水量的变化将在随后的玉米生长阶段消失。研究结果表明，籽粒重量（KW）是玉米产量变化的主要决定因素，占55-86%。在Min.W/M处理中，杀青度日、生长度日、最高温度和太阳辐射的交互作用占KW变化的85%。本研究深入探讨了轮作体系中前茬小麦对后茬玉米籽粒产量和耗水量的影响。