针对黄淮海地区冬小麦-夏棉花水氮施用不合理、利用效率低的问题,本文通过田间试验研究了黄淮地区水氮供应对冬小麦-夏棉花生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式。试验设置5个氮素水平(冬小麦纯施氮量:0、120、180、240、300 kg/hm~2,夏棉纯施氮量:0、60、120、180、240 kg/hm~2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4)和3个灌水水平(冬小麦灌水定额40、30、20 mm,夏棉灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I1、I2、I3),试验采用裂区完全组合设计,主区为施氮量,副区为灌水量,共15个处理,重复3次。取得的主要研究成果如下:(1)增施氮肥在起始阶段能显著提高冬小麦和夏棉花的株高与LAI值,但当施氮量超过N3水平时反而会造成冬小麦和夏棉花的LAI减小。冬小麦和夏棉花的株高与LAI随着灌水量增加而增大,在I1水平达到最大。增加施氮量在初始阶段会显著提高夏棉的比叶重和冬小麦旗叶的SPAD值,但施氮量超过N3水平时则会导致夏棉比叶重降低。提高灌水定额能显著增大冬小麦旗叶面积,但会减小作物的比叶重。(2)灌溉水平和施氮量对冬小麦和夏棉花的地上部干物质积累量和产量都有明显的促进影响。当施氮量低于N3水平时,增施氮肥能有效提高冬小麦和夏棉花的地上部生物量累积和产量,但超过这个阈值后继续增施氮肥则会造成地上部干物质积累量和产量降低。相同施氮量条件下,作物地上部干物质积累量和产量随着灌水定额的增加而提高。冬小麦和夏棉花的产量在N3I1组合下(冬小麦施氮240 kg/hm~2且灌水定额40 mm;夏棉花施氮180 kg/hm~2且灌水定额30 mm)达到最大,分别为8034 kg/hm~2和4016 kg/hm~2。(3)增加施氮量可提高小麦籽粒氨基酸含量、降落数值和湿面筋值,但冬小麦施氮量超过180 kg/hm~2后,籽粒降落数值会下降,施氮量超过240 kg/hm~2,氨基酸含量会降低。相同施氮量条件下,水分亏缺有利于小麦籽粒氨基酸含量、降落数值和湿面筋值的提高。施氮量对棉花衣分的影响也达到极显著水平,施氮量增加会降低夏棉花的衣分率。水氮调控对夏棉纤维品质整体无显著影响。(4)相同灌水条件下,增加施氮量能显著提高茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量。相同施氮量条件下,随着灌水量增加,冬小麦的茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量显著增加,而夏棉的茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量则有不断下降趋势。(5)随着施氮量增加,作物收获时期土壤各土层硝态氮含量逐步增大,在N4施氮水平达到最大。土壤硝态氮累积主要集中在0~40 cm土层,但施氮量会影响硝态氮在不同土层深度的累积比例,随着施氮量增加,硝态氮累积区域有逐步下移的趋势。增加施氮量能显著增加两种作物生育期结束后土壤无机氮残留量,为下季作物的初期正常生长提供必要的无机氮。随着施氮量增加,夏棉的氮表观损失量有逐步增大的趋势,而冬小麦的氮表观损失量变化趋势不明显。(6)利用DSSAT模型对新乡地区不同水文年型条件进行水氮制度优化模拟,得出施氮量180~240 kg/hm~2、灌水下限为土壤有效含水量的40%、灌水定额为30 mm的组合可以作为该地区滴灌冬小麦的最优水氮管理方案。