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冬小麦-夏玉米轮作是华北地区主要的种植形式之一。在该地区，作物生长期间的降水总量基本可以满足作物的生长需求，但由于降水年际变率大、年内分配不均衡，在很大程度上，降水分配与作物需水关键期严重不协调。因此，为了确保作物产量，需要进行大量灌溉，这对于缺乏灌溉条件或是具备灌溉条件但灌溉成本和代价不断加大的地区是一种挑战。针对现阶段农业水资源短缺的问题，集雨种植（或者适度旱作、水旱结合）已逐步成为实现该地区农业旱涝保收的重要措施。为了获得高产，农民往往施用过量的氮肥，然而作物产量与施氮量、土壤含氮量并非总是正相关关系。一定范围内提高氮肥施用水平可有效提高农田氮素供应能力、促进作物生长，从而获得高产。然而，当土壤氮素供应量远高于作物需求量时，不仅会限制植株生长、提高病虫害发生频率、降低肥料利用率，造成不必要的资源浪费和成本增加，还会导致农业面源污染。合理的氮肥运筹应是既可满足作物氮素需求，又可避免养分流失的土壤-作物系统氮素供需平衡状态。
农业可持续发展是关乎国计民生的重大问题。如何有效地利用自然降水对提高作物节水抗旱的能力十分重要。长期以来，大量使用氮肥的作物生产模式已引发了一系列环境和生态问题。如何在节能、减排和环保的前提下实现肥料的高效利用，对于农业生产的持续进行和健康发展意义深远。本书以提高资源利用效率、保护农田生态平衡和实现干旱半干旱地区稳产高产的可持续发展为根本出发点，以陕西关中地区冬小麦-夏玉米轮作的种植形式为载体，针对旱区降水年际变率大、年内分配不均衡的气候特点，在常规施氮条件下，采用全程微型聚水二元覆盖以最大限度地实现自然降水的高效利用和时空调节，并改善作物耕层的土壤温度、养分状况，从而为作物创造适宜的生长环境。在此基础上，当作物生长关键期发生持续干旱时，进行必要的补充灌水，以保证作物的正常生长。针对氮肥投入量大、当季利用率低的普遍现象，在常规灌水条件下，利用控释氮肥代替普通尿素以实现节能减排、环境保护和增产高效的有机统一。简言之，目的在于探究高产、高效、环保和节能的冬小麦和夏玉米集雨施氮模式。本书内容可为进一步完善集雨种植体系提供一定的理论支撑，也可为干旱半干旱地区农业的高产稳产提供切实可行的技术途径。除此之外，还可为控释氮肥的开发研制和推广应用提供一定的理论参考。