§§§第一节冬小麦“四统一冶栽培基本原理
“四统一冶技术体系主要原理是改变了“高投入、高产出冶的传统栽培观念，确立了“适度低投入、高效高产出冶的栽培新观念，并以系统思想为指导，在冬小麦、夏玉米一年两熟生产背景下，统筹考虑和优化配置周年光温水肥资源“调整五项结构，发挥五项功能冶，实现节水、省肥、高产高效的目标。
一、调整耗水结构
调整耗水结构，充分发挥2米土体水库功能，高效利用土壤水，减少灌溉水，并创造前期和后期上层土壤适度水分亏缺环境，从而减少氮素损失，促进植株物质运转，提高氮素生理效率。
1.发挥2米土体水库功能，提高土壤水利用率，降低总耗水量2米土体是小麦根系分布带，也是庞大的地下水库，其有效贮水量可达465毫米。麦田耗水由降水、灌溉水和土壤水三部分组成，多年的研究表明：小麦消耗灌溉水越多，则消耗土壤水就越少，增加土壤水消耗，可减少灌溉水消耗；小麦总耗水量与灌溉量呈正相关，灌水次数越多，总灌水量越大，总耗水量也越大；小麦总耗水量与土壤水消耗量呈负相关，土壤水消耗越多，总耗水量便越少。因此，土壤水是高效水，提高土壤水利用率是减少灌溉水、降低总耗水量的核心。传统高产栽培，春季灌水3~4次，土壤水消耗量占总耗水量的比例只有30%，总耗水量大。节水栽培，春浇两水，在不同降水年份，土壤水消耗量占总耗水的比例达45%~50%，总耗水量减少。由于传统栽培依靠灌溉水，大量土壤贮水不能充分利用，麦收后腾出的土壤空库容小，难以容纳汛期多余的降水，造成汛期雨水的损失。节水栽培，依靠土壤水，麦收后腾出的土壤空库容大，可有效接纳汛期多余的降水，以免流失。
2.制造上层土壤适度水分亏缺环境，减少氮素损失，提高氮素利用效率土壤氮和施入土壤的肥料氮，存在氨挥发、淋洗和反硝化3种损失途径，这些损失均与土壤水分或灌溉有密切关系，水多则肥损失增多。冬小麦节水栽培，播后生育期内浇两水（拔节水和开花水），免浇冻水和灌浆水，且第一水推迟到拔节后期，在一般年份，拔节前0~20厘米和灌浆后期0~60厘米土层水分亏缺，可以明显减少土壤氮素的损失。
（1）氮素淋洗损失得以减免
由于冬小麦生长季内降雨稀少，因此导致淋洗损失的主要原因是灌水，特别是过量灌水。采用节水灌溉制度，一方面能有效防止小麦生长季节肥料氮向深层淋洗，另一方面由于麦收后上层土壤处于干旱状态，腾出的土壤水库空库容大，可以较多地接纳汛期多余的降水，进而可防止下层硝态氮向2米土体以下淋失。
（2）氨挥发可显著减少
由于氮肥播前一次性深施，取消了表面追肥，减少了氮肥滞留于土面的机会，土壤氨挥发可以降低到最低限度。又由于节水栽培植株叶面积明显减小，也有效地减少了叶面的氨释放。
（3）反硝化作用可减弱
影响反硝化速率的因素包括水分状况、温度和有机质含量等。由于在早春温度上升季节，以及后期高温时段，节水栽培耕层土壤处于干旱状态，硝化、反硝化细菌的活动受到一定限制，从而可减少反硝化损失。在一般年份生长期浇两水基本可满足小麦高产对水分的需求，在此基础上再增加灌水，增产甚微或不再增产，但植株氮吸收量则可能增加，这将导致氮素生理效率的下降。在两水灌溉下，小麦生育后期上层土壤水分亏缺，可促进营养器官物质转移，从而减少氮素在营养体的滞留，也提高了氮素的生理有效性。
另外，氮素损失量减少，氮肥施用量就可降低，而施氮量的降低，反过来又有利于氮素损失率的减小和水分利用效率的提高。
二、调整施肥结构
调整施肥结构，合理配肥，全部肥料作基肥一次性深施，充分发挥基肥深施和养分互作效应，进一步提高氮素利用效率，并简化栽培措施。施肥结构包括肥料的种类配置和施肥的时、量配置。常规的高产栽培模式，不仅在灌溉制度上存在灌水次数偏多、灌水量偏大的问题，而且在施肥制度上存在着氮肥偏多、用量偏大、施肥偏迟的问题。随着节水灌溉制度的确立，也应相应地改革施肥制度，确立高效施肥结构。根据多年研究，中国农业大学提出了“限氮稳磷补钾，有机无机结合，全部肥料基施冶的节水省肥高产施肥模式。
1.限氮
在吴桥不同地力水平条件下开展的不同施氮量试验表明，在投入有机肥15~30立方米/公顷的基础上，节水栽培小麦获得最高产量的氮肥施用量（纯氮）范围通常在150~225千克/公顷之间，再过多施氮不仅不能增加产量，而且可能导致减产，并明显降低效益。而在高产施氮量范围内，适当降低施氮水平，则氮肥利用率和氮生理效率可以同步提高。由此，确定当地中上等地力产量7500千克/公顷以上农田最适施氮量为150~180千克/公顷。这一施氮量较黄淮海地区现行高产田施氮量减少30%~50%。上述施氮量在黄淮海地区具有较广泛的应用价值，关键在于氮肥利用率和氮生理效率的控制。研究结果表明，采用节水栽培综合调控技术，在春浇两水条件下，氮生理效率一般可达每千克氮40~44千克，而氮肥当季表观利用率为45%~50%。
2.稳磷补钾
在节水栽培条件下增施磷肥可起到促根下扎、提高植株吸氮能力和增加产量的作用。但在现行生产上的施磷水平（一般施P2O5103.5~138千克/公顷）下，再增施磷肥已无增产意义。试验和调查表明，目前，大部分土壤钾含量偏低，在节水灌溉下增施钾肥可显著提高千粒重，增加小麦产量。因此，应确立稳磷补钾的原则。
3.保证有机肥
当前高产农户的有机肥施用量一般为22.5~30立方米/公顷。在节水条件下，实现7500千克/公顷以上产量目标，必须确保这一有机肥水平。试验表明，不施有机肥处理与施有机肥处理相比较，产量下降10%，化肥氮利用率降低25.4%。
4.全部肥料基施
现行的常规高产栽培技术，强调适时早播，易造成冬前生长量大，越冬枯死的生物量也大，养分的无效消耗多的后果。且在充分灌溉下，前期土壤养分损失也多，基肥氮的利用率低，其肥效期往往只能延续到药隔期，为了维持和增加后期群体光合生产，必须增加追肥，特别是拔节期追肥。然而在小麦节水省肥栽培体系中，适当晚播，年前生长量小（2.5~4.5叶），越冬枯叶率低；足墒播种后，至拔节前不进行灌溉，表层暄土覆盖，土壤养分损耗少，且根系深扎，利用土壤养分多，因而基肥氮的肥效期可以延长到灌浆期以后。后期土壤下层养分也成为重要供源。因此，节水栽培下，减少总施氮量，可将有限的氮肥全部作基肥施用，这样不仅可以增加前中期植株长势，有利于增加穗数和穗粒数，同时，也可以增加前中期植株吸氮比例，有利于氮素再分配，提高氮素生理效率。另外，也在一定程度上简化了管理技术和提高劳动生产率。
三、调整根群结构
调整根群结构，扩大初生根群，充分发挥初生根（种子根）的持续吸收功能，增加下层土壤水、肥资源的利用，提高周年水、肥利用效率。现行的小麦高产栽培，依靠分蘖成穗，强调植株应具有强大的次生根群，由于次生根主要分布于土壤上层，难以适应后期上层土壤干旱环境。在节水条件下，灌浆后期0~60厘米土壤水分亏缺，为了维持后期光合生产和籽粒库活性，必须依靠深层土壤水肥的利用，必须扩大深层根群。组成深层根群的，除了一部分伸长下扎的次生根外，主要是初生根系，因此，节水省肥高产栽培的根群构成必然不同于高水肥高产栽培模式，必须充分发挥初生根的作用。
1.将冬小麦—夏玉米一年两茬作为一个统一的系统来考虑养分的利用夏玉米生长在高温、多雨的季节，根系分布浅，最大根深为120厘米左右，95%以上根系分布在0~60厘米土层；土壤氮素释放快，在生长的前中期，土壤有效氮和肥料氮易随雨水（或灌溉水）淋溶至根区以下，而在生长的后期，由于根系吸收能力弱，土壤中有大量矿化氮滞留。根据多年测定，玉米收获后1米以下土层有效氮含量达25~40毫克/千克，下层120~200厘米土体中硝态氮残留量达136~305千克/公顷。在小麦生育期充分灌溉条件下，下层滞留氮素将会不断被淋出2米土体以下；不仅如此，如果小麦生长季大量施氮而未被利用，麦收后腾出的土壤水库空库容小，容纳不下汛期多余降水，又使得滞留在2米土体的有效氮素在汛期进一步淋失进入地下水，造成养分的巨大浪费。小麦节水栽培，并减少氮肥用量，较多的根系深扎于1米以下，较多的土壤养分被利用，特别是下层根系起着“养分泵冶的作用，能将残留于下层土体中的氮素“抽吸冶利用，同时由于减少灌溉，麦收后腾出的土壤水库空库容大，能更多地接纳汛期多余的降水，可更好地截留夏季未被利用的速效氮素，减少或避免了水肥的渗漏流失。一年两茬，周而复始，伏雨春用，“玉冶肥“麦冶用，构成了动态的节水省肥时空体系。
2.扩大下层根系数量对于节水省肥具有特殊作用
扩大下层根系比例有3条途径，即：一是选用单株初生根数目多的品种；二是增加播种密度，提高根群中初生根比例；三是拔节前控制土壤水分，促使根系下扎。小麦初生根出生早，入土深（可达2米以下），是下层根系的主体，因此，也是主要的“养分泵冶。根据观察，小麦不同品种初生根数目存在较大差异，在所观察品种中，初生根数相差可达3条以上。同时发现，粒重的高低与初生根数目有密切关系，高粒重品种或大粒种子一般具有较多的初生根数，而具有较多的初生根数目的品种或种子，在田间节水栽培后期高温干旱条件下也能维持相对较高的千粒重。节水省肥超高产品种石家庄8号、76-2、93-9均具有相对较多的初生根数目。选用这样的品种，并与增加密度、拔节前控制灌溉等措施结合，可形成数量多且下扎深的初生根群，充分发挥初生根的“养分泵冶作用，是实现节水省肥、高产、超高产栽培的重要环节。小麦节水省肥高产栽培理想的根群结构，表现为初生根数目多、根群中初生根/次生根比值高、下层根/上层根比值高、根/穗比大及下层根活力强等特征。