摘要
水分是制约旱地农业发展的主要因子，提高旱地冬小麦夏闲期降水蓄集效率是实现旱地小麦增产增效的重要路径。在晋南旱地冬小麦种植区，设置 5 个夏闲期耕作处理，分别为夏闲期旋耕（农户模式，FT）、夏闲期增施有机肥 + 旋耕（OT1）、夏闲期增施有机肥 + 深翻（OT2）、夏闲期增施有机肥 + 深翻 + 起垄（OT3）和夏闲期增施有机肥 + 深翻 + 起垄 + 覆膜（OT4），系统研究了旱地冬小麦夏闲期不同施肥耕作措施下降水蓄集效率、冬小麦产量形成、水氮利用效率及土壤硝态氮残留量差异。结果表明：夏闲期施有机肥、深翻和覆膜等措施均可不同程度提高降水蓄集效率，其中以 OT4 处理的降水蓄集效率最高，达 47.5% ～ 64.4%，OT3 处理因增加了土壤与空气的接触面积，降水蓄集效率较 OT2 处理下降了 13.8% ～ 21.0%。OT4 处理较 FT 处理可显著提高小麦产量和成穗数，分别提高了 19.3% 和 12.8%。旱地小麦产量形成主要与成穗数有关，籽粒产量与穗数的相关系数达 0.8371（P<0.05），不同处理的穗粒数和千粒重差异不显著。不同处理间冬小麦地上部氮素吸收量为 114.6 ～ 130.3 kg/hm2 ，其中以 OT4 处理最高，较 FT 处理高 13.7%（P<0.05），且 OT4 处理较其他处理提高了氮肥偏生产力、氮收获指数，并降低了 0 ～ 200 cm 土层硝态氮残留量。夏闲期施有机肥 + 深翻 + 起垄 + 覆膜模式最大程度地提高了旱地麦田土壤对降水的蓄集能力，并进一步提高了旱地小麦产量形成，增加了土壤水分和氮素的吸收利用效率，降低了土壤硝态氮残留，对实现土壤养分的高效利用及作物增产具有重要意义。
Abstract
Water is the main factor restricting the development of dryland agriculture．Improving the efficiency of rainfall collection during the summer fallow period of winter wheat in dryland is an important way to increase the yield and efficiency of winter wheat．This study was conducted in the dryland winter wheat planting area in southern Shanxi，with five treatments set up，namely rotary tillage during the summer fallow（farmer’s practice，FT），organic fertilizer application + rotary tillage during the summer fallow（OT1），organic fertilizer application + deep plowing during the summer fallow（OT2）， organic fertilizer application + deep plowing + ridge during the summer fallow（OT3），and organic fertilizer application + deep plowing + ridge + mulching during the summer fallow（OT4）．The study systematically investigated the differences in rainfall collection efficiency，winter wheat yield formation，water and nitrogen use efficiency，and soil nitrate nitrogen accumulation among different treatments．The results showed that the application of organic fertilizer，deep plowing，and mulching during the summer fallow period could all improve precipitation storage efficiency to varying degrees，among which the OT4 treatment had the highest precipitation storage efficiency，ranging from 47.5% to 64.4%．The OT3 treatment，due to the increased contact area between soil and air，had a precipitation storage efficiency that was 13.8%-21.0% lower than that of the OT2 treatment．Compared with the FT treatment，the OT4 treatment significantly increased wheat yield and spike number by 19.3% and 12.8%，respectively．The yield formation of dryland wheat was mainly related to spike number，with a correlation coefficient of 0.8371（P<0.05）between grain yield and spike number．There were no significant differences in spikelet number and thousand-grain weight among different treatments．The nitrogen uptake in the above-ground part of winter wheat under different treatments ranged from 114.6 to 130.3 kg/hm²，with the highest value in the OT4 treatment， which was 13.7% higher than that in the FT treatment（P<0.05）．Moreover，the OT4 treatment increased nitrogen fertilizer partial productivity and nitrogen harvest index compared with other treatments and reduced the nitrate nitrogen residual amount in the 0–200 cm soil layer．The summer fallow organic fertilizer application + deep plowing + ridge making + mulching mode maximized the soil’s precipitation storage capacity in dryland wheat fields，further improved the yield formation of dryland wheat，increased the absorption and utilization efficiency of soil water and nitrogen，and reduced soil nitrate nitrogen residue，which is of great significance for achieving efficient use of soil nutrients and crop yield increase.
小麦是世界上种植面积最大的粮食作物，对世界粮食安全具有重要作用[1]。2024 年我国小麦种植面积约 0.23 亿 hm2，占粮食种植面积 20% 左右。我国旱地占耕地面积的 50.2%，因此旱地小麦也是我国小麦生产的重要组成。影响旱地小麦稳产高产的关键因子是水分，而黄土高原旱地小麦种植区年降水量的 60% 以上集中在冬小麦夏闲期（7—9 月），该时间段雨热同期，如何最大程度增加夏闲期降水的蓄集效率，减少无效蒸发，提高土壤播前底墒是当地一年一熟旱作小麦高产理论研究和生产实践的重要路径。
目前在黄土旱塬一年一熟冬小麦生产的夏闲期，农户常规管理措施是伏天旋耕 1 次或不做任何处理，而科学合理的耕作管理措施是改善土壤孔隙结构、蓄水培肥的有效途径[2-4]。黄明等[5]在豫西典型旱地小麦种植区的研究表明，夏闲季深松秸秆覆盖改善了土壤物理结构，其中，深松秸秆覆盖和深松垄沟秸秆覆盖较传统翻耕可显著降低 0～40 cm 土层土壤三相比 R 值（R 值表示测定土壤三相比与适宜状态下土壤三相比在空间距离上的差值，R 值越大，土壤三相比结构越差），降低幅度分别为 4.7%～28.2% 和 10.9%～33.7%，且在 20～40 cm 土层表现突出。孙敏等[3] 在山西闻喜县丘陵旱地试验发现，不同降水年型夏闲季采用深翻和深松较免耕可提高播种期 0～300 cm 土层土壤蓄水量，枯水年提高达 63～91 mm，增产 34%～45% （P<0.05），降水生产效率和水分利用效率分别提升 34%～45% 和 26%～33%（P<0.05）。何刚等[6] 在陕西省长武县旱地小麦的试验结果表明，生育期地膜覆盖降低了籽粒产量形成的需氮量，提高了籽粒产量形成的氮生理效率，从而使冬小麦籽粒产量显著增加 6%。刘凯等[7]在晋南旱地冬小麦的长期定位试验研究表明，减氮覆膜处理较农户模式可实现增产 24.3%（P<0.05），氮表观回收率及其偏生产力分别提高 3.7% 和 22.8%，0～200 cm土层硝态氮总残留量降低 25.1%。垄沟种植配合秸秆覆盖协调了土壤水肥气热效应，可以促进地上部生长发育并改善生理功能，增强光合生产和物质形成能力。吴金芝等[8]研究表明，垄沟种植结合秸秆覆盖的小麦 6 年平均产量较传统平作提高 12.5%～25.6%，小麦 6 年平均水分利用效率提高 12.5%～31.1%。以上研究总体表明，一年一熟旱地小麦种植区，夏闲期深翻（深松）较传统旋耕可有效打破犁底层进而增加雨水入渗，提高土壤贮水量；秸秆或者地膜覆盖可以减少无效蒸发，将物理蒸发转化为作物生理蒸腾，促进小麦根系和地上部生长，提高了水肥利用效率及地上部干物质累积转移，实现减肥增产增效。
通过耕作方式结合施肥管理改善土壤结构，实现扩容增蓄是旱地麦田蓄水增墒高产的重要技术途径，但目前多数研究集中在冬小麦生育期管理或夏闲期单一调控措施，而有关夏闲期有机改土扩容、深翻增蓄、覆膜减蒸等相关技术的综合集成研究相对较少。为此，本研究在黄土高原旱作小麦种植区，系统分析了冬小麦夏闲期不同施肥耕作措施对麦田土壤降水蓄集效率、冬小麦产量形成、水氮利用效率等方面的影响，旨在探究旱地冬小麦稳产高产的夏闲期最优管理技术，为推进旱地农业高质量发展及保障国家粮食安全提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验设置于山西省洪洞县楼村旱地小麦种植区（36°40′N，111°53′E）。试验区属于温带大陆性季风气候，年平均气温 12.6℃，年平均降水量550 mm，60% 的降水集中在 7—9 月。当地种植制度为冬小麦 – 夏休闲。试验始于 2022 年，初始土壤基本理化性质为 pH 8.4、有机碳 9.6 g/kg、全氮 0.7 g/kg、硝态氮 18.2 mg/kg、有效磷 7.1 mg/kg、速效钾 139.4 mg/kg，石灰性褐土，质地属于中壤土。
1.2 试验设计
试验时间为 2022 年 7 月至 2023 年 9 月，其中夏闲期降水蓄集试验于 2022 年 7 月 30 日—9 月 25 日；2023 年 8 月 18 日 —9 月 18 日布置，冬小麦于 2022 年 10 月 17 日播种，2023 年 6 月 10 日收获。试验共设置 5 个处理，农户处理（FT）：冬小麦夏闲期伏天和播前各旋耕 1 次，化肥施用量为当地农户习惯施肥量；优化处理 1（OT1）：在冬小麦夏闲期伴随旋耕增施生物有机肥（3000 kg/hm2），化肥施用量根据目标产量养分需求量和土壤养分供应能力定量确定[9]；优化处理2 （OT2）：在 OT1 处理基础上，将夏闲期的伏天旋耕改为深翻； 优化处理 3（OT3）：在 OT2 处理基础上，深翻后进行起垄（ 垄宽 35 cm，垄高 10 cm，沟宽 30 cm）； 优化处理 4（OT4）：在 OT3 处理基础上，利用覆膜机在垄上进行地膜覆盖。每个处理重复 4 次，采用随机区组设计，具体试验方案见表1。夏闲期旋地深度为 20 cm，深翻深度为 35 cm。生育期采用宽窄行探墒沟播：使用专用沟播机一次完成开沟、起垄、施肥、播种、覆土、镇压等作业，开沟深度 7～8 cm，起垄高度 3～4 cm，种子着床于沟底上方 3～4 cm 处沟内两侧的湿土中，形成宽行 20～25 cm，窄行 10～12 cm 的宽窄行种植方式。
表1试验方案
试验中所用生物有机肥是将枯草芽孢杆菌制成细菌菌液加入有机肥中混匀，其活菌数≥ 0.5× 108 CFU/g，生物有机肥养分 N、P2O5 和 K2O 含量分别为 3.03%、1.74% 和 0.80%。氮肥为尿素（N 46%），磷肥为过磷酸钙（P2O5 16%），钾肥为氯化钾 （K2O 60%），所有化学肥料均作为底肥，在小麦播种前均匀施入对应小区。播种小麦品种为‘临旱 8 号’，播量为 150 kg/hm2。冬小麦全生育期除自然降水外无灌溉，充足土壤底墒（200 cm 土壤贮水量为 289～350 mm）可保证出苗率。试验期降水量见图1，其中 2022、2023 年夏闲期降水分别为 347.2 和 212.4 mm，2022—2023 年生育期降水量为 331.2 mm。扬花期至灌浆期采用“一喷三防”技术[10]。
图1试验地月降水量（2022 年 6 月—2023 年 9 月）
1.3 样品采集与测定
1.3.1 样品采集
于冬小麦夏闲期试验前（2022 年 7 月 30 日和 2023 年 8 月 18 日）、冬小麦播前（2022 年 9 月 25 日和 2023 年 9 月 18 日） 和收获后（2023 年 6 月 10 日）进行土壤样品采集，各小区采集 0～200 cm 土层样品，每 20 cm 为 1 层，随机选取 3 个点，每层取混合土样。带回实验室测定土壤含水量、土壤硝态氮含量及其他指标值。
各小区选取 30 m2 （10 m×3 m）冬小麦样方，收获脱粒测产。同时在每小区随机采取 3 行 1 m 小麦植株，进行考种，测定计算冬小麦穗数、穗粒数和千粒重，并进行地上部各器官（茎叶、颖壳、轴和籽粒）养分含量测定。
1.3.2 测定项目及方法
（1）植物样品测定[11]：将小麦植株样品（茎叶、颖壳、轴、籽粒）烘干粉碎后，过 0.25 mm 筛，采用 H2SO4-H2O2 进行样品消解，采用 AA3 流动分析仪测定植物全氮。
（2）土壤样品测定[11]：土壤含水量用烘干法测定；土壤硝态氮含量用 1 mol/L KCl 溶液浸提， AA3 流动分析仪测定。
（1）收获指数 = 籽粒产量（kg/hm2）/ 生物产量（kg/hm2）
（2）土壤贮水量（mm）= 土壤含水量（%）× 土壤容重（g/cm3）× 土层厚度（cm）/10
（3）夏闲期土壤蓄水量（mm）= 夏闲期试验末 0～200 cm 土壤贮水量（mm）-夏闲期试验初 0～200 cm 土壤贮水量（mm）
（4）无效损失量（mm）= 夏闲期降水量（mm）-夏闲期土壤蓄水量（mm）
（5）降水蓄集效率（%）= 夏闲期土壤蓄水量 （mm）/ 夏闲期降水量（mm）×100
（6）生育期耗水量（mm）= 播前 0～200 cm 土壤贮水量（mm）-收获期 0～200 cm 土壤贮水量（mm）+ 生育期降水量（mm）
（7）水分生产效率[kg/（hm2 ·mm）]= 冬小麦籽粒产量（kg/hm2）/ 生育期耗水量（mm）
（8）地上部氮素累积量（kg/hm2）= 各器官干物质量（kg/hm2）× 各器官氮素含量（g/kg）/103
（9） 氮肥偏生产力（kg/kg）= 籽粒产量 （kg/hm2）/ 化肥施氮量（kg/hm2）
（10） 氮收获指数（%）= 籽粒氮累积量（kg/hm2）/ 地上部氮素累积量（kg/hm2）
（11）氮生理效率（kg/kg）= 籽粒产量（kg/hm2）/ 地上部氮素累积量（kg/hm2）
（12）土壤硝态氮残留量（kg/hm2）= 土壤硝态氮含量（mg/kg）× 土壤容重（g/cm3）× 土层厚度（cm）/10
1.4 数据处理
试验数据用 Excel 2016 整理计算，DPS 7.05 统计分析。采用 LSD 法检验 0.05 水平差异显著性，用 SigmaPlot 10.0 绘图。
2 结果与分析
2.1 夏闲期施肥耕作对旱地麦田土壤降水蓄水的影响
2022 和 2023 年冬小麦夏闲期 0～200 cm 土壤蓄水量变化如图2所示。可知，在 2022 年试验期降水量 111.3 mm 条件下，各处理 0～200 cm 土壤的蓄水量为 10.4～71.7 mm；2023 年试验期降水量 92 mm 条件下，各处理 0～200 cm 土壤的蓄水量为 12.6～43.7 mm。2022 年降水蓄集主要集中在 60～120 cm 土层，占总蓄集量 48% 以上；2023 年降水蓄集主要集中在 0～60 cm 土层，占 74% 以上，年际间差异可能与降水量和降水强度有关。由图3可知，2022、2023 年夏闲期不同处理 0～200 cm 土壤的降水蓄集效率分别为 9.4%～64.4% 和 13.7%～47.5%。总体表明，旱地冬小麦夏闲期施有机肥、深翻、覆膜都可以不同程度提高降水蓄集效率，其中 OT4 处理蓄集效率最高（64.4%、 47.5%），较 FT 处理提高了 55.1%、22.7%（P<0.05）。起垄（OT3）较深翻（OT2）增加了降水的无效损失，蓄水效率降低了 13.8%、21.0%（P<0.05）。
图2冬小麦夏闲期不同施肥耕作措施下 0～200 cm 土壤蓄水量
图3冬小麦夏闲期不同施肥耕作措施下降水蓄集效率
注：同一年度不同小写字母表示处理间在 0.05 水平差异显著（P<0.05）。
2.2 夏闲期施肥耕作对旱地冬小麦产量及产量构成的影响
表2是夏闲期不同施肥耕作措施下旱地冬小麦的产量构成。可知，夏闲期施有机肥、深翻、覆膜措施因增加土壤播前底墒，增加了旱地冬小麦产量，整体表现为 OT4>OT2>OT1>OT3>FT，其中 OT4 处理较 FT 处理籽粒产量和生物增产 19.3% 和 15.6% （P<0.05）。从冬小麦产量构成来看，不同处理间穗数有一定差异，穗粒数和千粒重均无显著差异，其中 OT4 处理穗数较 FT 处理增加了 12.8%（P<0.05）。进一步分析产量与穗数、穗粒数和千粒重之间的相关性，籽粒产量与穗数的相关系数达 0.8371 （P<0.05），表明穗数是影响旱地小麦产量的关键因子。不同处理间收获指数差异不显著，平均为 54%。
2.3 夏闲期施肥耕作措施对旱地冬小麦水分生产效率的影响
表3是不同施肥耕作措施下冬小麦的水分利用情况。可知，夏闲期不同管理措施下，不同处理 0～200 cm 土壤播前底墒表现为 OT4>OT3、OT2>OT1、FT，其中 OT4 处理播前底墒显著高于其他处理。收获后仍以 OT4 处理 0～200 cm 土壤贮水量最高，较 FT 处理高 27.8%（P<0.05）。生育期耗水量则以 OT2 处理最高，OT4 和 FT 处理最低。OT4 处理的水分生产效率最高，较 FT 处理提升了 19.1% （P<0.05），FT、OT1、OT2、OT3 处理间水分生产效率差异不显著，平均为 9.4 kg/（hm2 ·mm）。
2.4 夏闲期施肥耕作对旱地冬小麦氮肥利用的影响
表4是夏闲期不同施肥耕作管理下旱地冬小麦氮肥利用效率情况。可知，不同处理间地上部氮素吸收量为 114.6～130.3 kg/hm2，其中以 OT4 处理最高，较 FT 处理高 13.7%（P<0.05），地上部氮素吸收量与冬小麦产量变化一致。氮肥偏生产力表现为 OT4>OT1、OT2、OT3>FT，且差异达显著水平，其中 OT4 处理较 FT 处理增加了 42.0%，表明旱地小麦生产具有很大的减氮增效空间。不同处理间氮收获指数以 OT4 处理最高，且显著高于 OT2、OT3 处理，表明播前土壤底墒的提升在促进地上部氮素吸收的同时，更大程度促进了氮素向籽粒的转移。氮生理效率变化范围为 32.9～34.9 kg/kg，不同处理间无显著性差异。
表2夏闲期管理对冬小麦产量及产量构成的影响
注：表中同列不同小写字母表示处理间在 0.05 水平差异显著（P<0.05），下同。
表3夏闲期管理对冬小麦生育期耗水量及水分利用的影响
表4夏闲期管理对冬小麦氮肥利用的影响
2.5 夏闲期施肥耕作对旱地麦田 0～200 cm 硝态氮残留的影响
图4是 2022 年播前（W0）和 2023 年收获后不同处理 0～200 cm 土层硝态氮残留量分布图。可知，不同处理收获后硝态氮残留量为 153.0～198.7 kg/hm2，其中以 OT4 处理硝态氮残留量最低，各处理整体上较播前（W0）增加了 21.5～67.2 kg/hm2，增加量来自生育期施肥残留和土壤有机氮矿化。从土层分布来看，硝态氮主要集中在 40～60 cm 土层和 120～200 cm 土层，分别平均占总残留量的 18.2% 和 43.4%。0～40 cm 各施肥处理硝态氮残留量低于播前（W0），40～200 cm 各施肥处理硝态氮残留量高于播前（W0），且在 120～200 cm 土层各施肥处理硝态氮残留量差异逐渐增加。
图42023 年冬小麦收获期不同处理下 0～200 cm 土壤硝态氮残留量
注：图中 W0 为 2022 年冬小麦播前土壤硝态氮残留量。
3 讨论
3.1 夏闲期施肥耕作措施对旱地麦田土壤蓄水及水分利用的影响
小麦水分利用效率受降水量、施肥、耕作管理及其他气候因素等综合影响[14-15]。李青等[16]研究发现，休闲期施有机肥可提高夏闲期降雨补给率，显著增加水分利用效率，与不施肥处理相比，增幅分别为 11.2% 和 41.0%（P<0.05）。本试验中， OT1 处理较 FT 处理显著提高了 0～200 cm 土层降水蓄集效率，表明施有机肥能改善麦田土壤物理结构，以及有机肥自身的蓄水性能，提高了土壤的保水性[17]。OT1、OT2 和 OT3 处理的水分生产效率与 FT 处理差异均不显著，但 OT4 处理的水分生产效率显著高于 FT 处理，原因可能是在当地土壤环境条件下 OT1、OT2 和 OT3 处理夏闲期蓄水措施营造的播前土壤底墒（0～200 cm 土壤贮水量 299.2～329.5 mm） 与 FT 处理（288.9 mm） 在一个促生范围内，而 OT4 处理播前土壤底墒（0～200 cm 土壤贮水量 350.1 mm）相对更高的水分供应激发了氮素吸收利用效率（表4），水氮耦合效应更大程度促进了作物产量的形成。Wang 等[18] 对 9 个国家 61 个研究点位数据的 Meta 分析结果表明，水分利用效率和氮肥利用效率分别与氮肥和水分的投入量呈显著正相关，优化水分和氮肥投入可以获得更高的水分生产效率和粮食产量。另外，赵杰等[19]的研究也发现，冬小麦休闲期深翻结合探墒沟播技术较传统农户处理可显著提高土壤蓄水效率（增幅 38.3%～42.2%）和土壤耗水量（增幅 9.2%～13.2%），但并未提高小麦生育期水分利用效率。本研究中，OT3 处理由于起垄增加了土壤与空气的接触面积，增加了蒸发面积，所以降水蓄集效率显著低于 OT2 处理，但 OT4 处理在起垄基础上进行垄上覆膜、沟内集水更大程度上提高了降水的蓄集效率（47.5%～64.4%）。因此，黄土旱塬一年一熟小麦种植区，夏闲期施有机肥+深翻+起垄+覆膜综合技术可减少降水无效损耗，有效提升蓄集效率，实现了夏闲降水蓄集跨季节利用，实现旱地小麦高产高效生产。
3.2 夏闲期施肥耕作对旱地小麦产量及其构成的影响
有机无机肥配施协调有机与无机养分的均衡供应，满足作物生长养分需求，从而可提高作物产量及水分生产效率[20-21]。科学的耕作措施可改变农田土壤结构，改善农田土壤水肥状况，培肥地力，从而促进作物的生长发育，实现增产[22-23]。本研究中，OT2 处理相比 FT 处理，冬小麦公顷穗粒数和产量分别增加了 4.5 % 和 7.7%（P<0.05），原因可能是 OT2 处理的深翻打破犁底层降低了土壤容重，增施有机肥改善了土壤孔隙结构，有利于促进根系下扎和作物对水肥的吸收利用，提高作物产量[24-26]。这与赵亚丽等[27]的研究结果一致。另外，本试验中 OT4 处理（夏闲期提前施用生物有机肥 + 深翻 + 起垄覆膜）的旱地冬小麦产量和公顷穗数均为最高，较其他施肥耕作处理增幅分别为 10.8%～19.3% 和 7.6%～12.8%（P<0.05），原因是覆膜通过减蒸蓄水更大程度提高了播前土壤底墒，促进了水氮利用，有效保障构建群体，进而提升产量。曹寒等[28]试验研究也表明，起垄覆膜处理较平作不覆膜处理可显著提升旱地冬小麦水分利用效率和产量。总体表明，深翻打破犁底层，有机肥改善土壤结构，垄沟覆膜集雨，可有效收集降水，减少土面蒸发，提高了水分利用率，增加产量。
3.3 夏闲期施肥耕作对旱地冬小麦氮肥利用的影响
增施有机肥和科学耕作方式是保持农田土壤生产力和减肥增效的重要措施，可促进根系生长，提高氮肥利用效率[29-30]。本研究中，OT1 处理地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力较 FT 处理分别增加了 5.4% 和 25.0%（P<0.05），冬小麦籽粒产量增加了 4.8%，表明有机无机肥配施可协调养分均衡供应，改善土壤生态环境，促进冬小麦植株的生长发育，提升养分吸收利用能力和产量形成。李之霖等[31]在喀什地区的研究也表明，化肥配施有机肥处理冬小麦籽粒氮素养分吸收量和氮肥利用率均高于单施化肥处理，增幅为 18.4%～31.7% 和 2.76%～9.41%。本研究发现夏闲期施有机肥结合深翻可通过提升冬小麦播前土壤底墒，促进冬小麦生育期对水分和养分的吸收利用，从而促进地上部氮素的累积，提高氮肥的利用（氮肥偏生产力提升 28.3%）。孙敏等[32]研究也表明，不同降水年型深翻和深松均可显著提高成熟期冬小麦地上部氮素累积量，不同休闲期耕作可改善土壤水分条件，促进生育中后期的氮素吸收，为旱地小麦延缓衰老、优质生产提供保障。另外，本试验中 OT4 处理旱地冬小麦的氮素累积量、氮肥偏生产力、氮收获指数均显著高于 FT 处理，0～200 cm 土层硝态氮总残留量较播前增加了 21.5 kg/hm2，较 FT 处理减少 30.0%。这表明夏闲期有机无机配施结合垄上覆膜可通过改善麦田土壤结构，增加土壤降水蓄集量，协调土壤氮素和水分的均衡供应，实现以水促氮、以氮增产效应，增加了冬小麦对氮素养分的吸收和累积，减少土壤中硝态氮的残留。
4 结论
黄土旱塬冬小麦一年一熟区，夏闲期增施有机肥（OT1）处理及结合深翻增施有机肥（OT2） 处理较传统农户（FT）处理均显著提高了夏闲期降水蓄集效率，增加了冬小麦生物产量，氮肥偏生产力。结合深翻施有机肥较单一施有机肥具有更高的蓄水提墒作用，但在夏闲期施有机肥深翻基础上起垄（OT3）处理没有产生积极的集水效果，反而增加了无效损失量。夏闲期增施有机肥 + 深翻 + 起垄 + 覆膜（OT4）处理具有最高降水蓄集效率（47.5%～64.4%），且其降水蓄水效率、产量和水氮利用效率均显著高于其他处理。
基于夏闲期施有机肥、深翻、覆膜的蓄水保墒效应，施有机肥 + 深翻 + 起垄 + 覆膜模式影响了冬小麦群体结构，主要通过增加穗数，提升了旱地小麦产量，进而促进氮肥吸收利用，减少了土壤硝态氮残留量。夏闲期施有机肥 + 深翻 + 起垄 + 覆膜模式对实现土壤养分的高效利用及作物增产具有重要意义，是保障当地旱作农业高质量发展的重要措施。