水密调控对小麦产量及经济效益的影响_吴儒刚.pdf

水密调控对小麦产量及经济效益的影响吴儒刚1，苏 誉1，刘文海1，朱元刚2，张英霞3，范业泉1，张 超1(1德州市农业科学研究院，山东德州 253015;2德州学院生命科学学院，山东德州 253023;3临邑县恒源街道办事处，山东临邑 251500)摘要以抗旱小麦新品种阳光 18 为试验材料，研究不同灌水次数和密度组合对小麦产量、产量构成因素及经济效益的影响，旨在丰富小麦新品种阳光 18 的高产高效栽培技术，为推广应用提供理论依据。结果表明，小麦产量随灌水次数的增加而增加。从群体动态来看，基本苗多的处理产量较高，但 270 万/hm2基本苗的处理略高于 360 万株/hm2基本苗的处理，表现最佳。从产量结果来看，W2T2 组合(灌拔节水和灌浆水+270 万株/hm2)产量最高，达到8 81160 kg/hm2。从经济效益来看，W1T2 组合(只灌拔节水+270 万株/hm2)经济效益最高，达到 6 66113 元/hm2。因此，从国家粮食安全的角度来看建议采用春季灌拔节水和灌浆水，播种量以基本苗270 万株/hm2为宜;从农业收入的经济效益角度来看，建议采用春季灌 1 次拔节水、基本苗播种量 270 万株/hm2。关键词水密调控;抗旱型小麦;籽粒产量;经济效益中图分类号S5121文献标识码A文章编号05176611(2023)07001804doi:103969/jissn05176611202307005开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Water Density egulation on Grain Yield and Economic Benefits of WheatWU u-gang，SU Yu，LIU Wen-hai et al(Dezhou Academy of Agricultural Sciences，Dezhou，Shandong 253015)AbstractIn order to enrich the high-yield and high-efficiency cultivation technique rules of the new wheat variety Yangguang 18 and providetheoretical guidance for its popularization and application，the relationship between the combination of different irrigation frequency and densityand wheat yield，three factors of yield formation and economic benefit was studied by using the new wheat variety Yangguang 18 as experimen-tal materialThe results showed that the more irrigation times，the higher the yieldThe yield of 2 700 000 plants/hm2basic seedlings was grea-ter than those of other two treatmentsAnd the population dynamics of 2 700 000 plants/hm2basic seedlings was the bestIn terms of differentwater-tight combinations，the yield of W2T2 treatment was the highest，reaching 8 81160 kg/hm2One-time irrigation and 270 000 plants/hm2basic seedlings(W1T2)had the highest economic benefit，reaching 6 66113 Yuan/hm2One-time irrigation and 2 700 000 plants/hm2basicseedlings had the highest economic benefit，reaching 6 66113 Yuan/hm2Thus，spring irrigation jointing water and grouting water were recom-mended from the perspective of national food securityThe appropriate sowing amount for basic seedlings was 2 700 000 plants/hm2From theperspective of economic benefit of agricultural income，we suggested to adopt the treatment of one-time irrigation in spring and2 700 000 plants/hm2sowing amount of basic seedlingsKey wordsWater density regulation;Drought resistant wheat;Seed yield;Economic performance作者简介吴儒刚(1980)，男，山东临邑人，正高级农艺师，从事小麦育种及栽培研究。收稿日期20220512;修回日期20220623小麦作为我国，特别是北方人民的口粮作物，在饮食结构中的比例较高1，其高产、稳产关系着国家的粮食安全。水是农业生产的命脉，是关系着国计民生的基础性自然资源2。小麦农业用水较多，约占农业用水的 70%，生育期内至少灌溉 13 次才能确保小麦稳产高产3。黄淮麦区是我国最大的小麦产区，时空、区域水资源匮乏，不能满足小麦用水需求，因此小麦持续增产压力较大，节约集约用水已成为黄淮麦区小麦稳产增产的必然选择4。小麦是分蘖作物，自身调节能力强，其产量并不与播种密度成正比5。因此，探索新育成品种高产高效合理群体6 尤为重要。为此，李伟华等7 通过对百农 418 不同密度下的群体动态、产量及农艺性状的研究，得出种植密度与产量呈抛物线函数关系。由海霞8 认为，合理高效的群体，要求基本苗有一定的阈值，低于这个阈值时叶面积指数下降，造成空间浪费;高于这个阈值时，虽能形成超大群体，但后期群体郁闭，叶片老化加快，光照环境恶化，容易造成小麦倒伏，更易造成小麦减产。近年来，随着城镇化进程的不断加快，农村青壮年劳动力向城镇集中9。小麦播种、收获、病虫害防治等农事活动的机械化、现代化已逐渐被接受。高效节水灌溉设备成本较高10，小农户投资能力有限，且局部地区存在土壤返盐现象11，“小白龙”灌溉方式仍然是广大农村灌溉的普遍方式。灌溉成本高且劳动力工资不断上涨，粮食收储价格却在低位震荡，导致小麦净收益下滑明显，极大挫伤了种粮生产者的积极性12，急需改善小麦水分管理方式13。阳光 18 号为旱肥的小麦新品种，分蘖力强、成穗率高，王成超等14 已研究了该品种适宜的种植密度，但是鲜见对灌水量同播种量的协调作用的研究。鉴于此，笔者对灌水量与播种量协调作用小麦产量和经济效益方面进行研究，从粮食安全和利润最大化 2 个方面进行协调，从而制定出最佳的小麦栽培技术措施，设置了 3 个灌溉水平和 3 个播种量，以期筛选合理的种植密度和灌溉次数，为实现节水高产高效栽培提供理论依据。1材料与方法11试验地概况试验于 20192020 年度在德州市德城区黄河涯镇黄河涯村德州市农科院试验基地进行。试验地土壤类型为壤土，020 cm 耕层土壤中有机质含量 157 g/kg，全氮含量 102 g/kg，碱解氮含量 802 mg/kg，速效磷含量674 mg/kg，速效钾含量 1036 mg/kg。玉米秸秆全部还田，并深翻掩埋 25 cm 土层以下;整地前 10 d 造墒，基肥种类和数 量 为:纯 氮 225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2和 K2O150 kg/hm2，拔节期追施纯氮150 kg/hm2，不灌水处理的追肥方式为开沟撒施并掩埋，只灌拔节水、灌拔节水和灌浆水处理的方式为随水撒施。安徽农业科学，JAnhui AgricSci 2023，51(7):182112供试材料试验选取抗旱型小麦新品种阳光 18 为供试材料，该品种为半冬性，幼苗半匍匐，株型紧凑，叶色浓绿，叶片上冲，熟相好。生育期 229 d，熟期与对照鲁麦 21 号相当;株高 725 cm，穗纺锤形，长芒、白壳、白粒，籽粒硬质，越冬抗寒性较好，抗倒伏性较好。2018 年由山东省农作物品种审定委员会审定，审定编号为鲁审麦 20180027。13试验设计试验采取二因素裂区设计，水分处理为主区，种植密度为副区。分别设置 3 个灌水处理:不灌水(W0处理)、只灌拔节水(W1 处理)、灌拔节水和灌浆水(W2 处理);3 个种植密度:180 万株/hm2(T1 处理)、270 万株/hm2(T2 处理)、360 万株/hm2(T3 处理)。14播种方式使用小区精密播种机播种，随机排列，重复3 次，小区面积为90 m2(60 m15 m)，行距 02 m。田间管理同常规大田管理。播种时间为2019 年10 月12 日，于2020年 6 月 8 日小区全部收获。15指标测定151产量及其构成因素的测定。成熟期每个小区随机选取 2 个能代表整体状况的 1 m 双行样段，调查总穗数，折算成穗数;随机选取 30 个单穗晒干，人工脱粒筛净后数粒仪计数总粒数，换算成单穗粒数;按小区全部收获筛净晒干至含水量 13%时的籽粒产量计为小区产量;小区收获的籽粒中随机取 500 粒，2 次重复，取平均值换算成千粒重。152经济效益的测定。根据试验小区产量以及不同处理所用的农用成本，计算其经济效益。经济效益=产量效益电费成本人工成本用种成本综合成本。16数据处理采用 Excel 2007 软件进行数据整理;采用DPS 705 软件进行差异显著性分析(=005)。2结果与分析21不同水密调控处理对阳光 18 产量及其构成因素的影响小麦产量高低与灌水次数及种植密度密切相关15。灌水次数与种植密度及其互作对阳光 18 产量及其构成因素的影响见表 1。由表 1 可知，在 W0 处理条件下，各密度处理的产量随着密度的增加而增加，但增幅降低;在 W1、W2 条件下，随着密度的增加，各处理产量出现先增加后减少的趋势。方差分析(表 2)结果显示，在该试验条件下，不同水分处理间、不同密度处理间差异均达到极显著水平，水分和密度的交互效应也达到极显著水平。表 1不同水密调控处理对阳光 18 产量及其构成因素的影响Table 1Effects of water treatment and density treatment on yield and yield components of wheat水分处理Water treatment密度处理Density treatment万/hm2穗数 Paniclenumber万个/hm2单穗粒数Grains perpanicle粒千粒重 1 000-grain weightg产量Yieldkg/hm2W2T1838042458 b2773353 a5156037 c8 1293118989 dT2924712248 a2666058 ab5095035 c8 6023531049 aT3860711007 b2303171 cd4915083 e8 3125270513 abW1T1692031058 d2616233 ab5003039 d7 01478499 eT2775371102 c2538028 abc4866015 e7 6227430593 cT3747371301 c2483091 abc4796003 f7 3667927926 bcW0T1464021929 g2383044 bcd5323013 a5 2301259514 hT2516691301 f2091070 d5248013 b6 281867895 gT3554032107 e2179029 d5145031 c6 792931056 f注:同列不同小写字母表示在 005 水平差异显著。Note:Different lowecases in the same column indicated significant differences at 005 level表 2不同水密调控处理对小麦产量的方差分析Table 2Variance analysis of winter wheat yield affected by different combination treatments变异来源Source of variation平方和Quadratic sum自由度Degree of freedom均 方Mean squareF 值F valueP 值P value区组间 Inter-group20222 2210111 10378 60690 8水分处理 Water treatment147 301667 0273 650833 5109054 10000 3密度处理 Density treatment17 332532 428 666266 212832 10018 2水分 x 密度 Water x density2 701441 04675360 325288 00000 1误 差 Error427308 61626706 8总变异 Total variation167 783171 226注:F005(2，16)=363;F001(2，16)=267。22不同灌水、种植密度处理对阳光 18 产量及其构成因素的影响穗数、单穗粒数和千粒重之间相互制约、相互联系，共同决定着小麦产量的高低。从表 3 可以看出，主处理，即不同灌水次数间产量及构成因素间有差异，穗数和产量均随灌水次数的增加呈上升趋势，W2 和 W1 处理间单穗粒数差异不明显但明显高于 W0 处理，千粒重处理间差异不明显。副处理，即不同密度处理间的产量及其构成因素存在差异，以 270 万株/hm2密度处理的穗数最高，明显高于 360 万和 180 万株/hm2密度处理;单穗粒数随密度增加而下降，180 万株/hm2密度处理明显高于 360 万株/hm2密度处理;千9151 卷 7 期吴儒刚等水密调控对小麦产量及经济效益的影响粒重随密度增加呈现下降趋势且处理间差异明显，由密度180 万株/hm2增加至360 万株/hm2时，各灌水处理均下降200 g 左右;产量随密度增加而明显增加。随着灌水次数的增加，阳光 18 产量表现为增加趋势，W1 和W2 处理的产量分别比 W0 处理增产3574%、41.33%;随着种植密度的增加，阳光 18 产量表现为增加的趋势，270万和 360 万株/hm2基本苗处理比 180 万株/hm2基本苗处理分别增产 992%、12.43%。表 3不同灌水和种植密度处理对阳光 18 产量及其构成因素的影响Table 3Effects of water treatment and density treatment on yield and yield components of wheat处理Treatment处理编号Treatment code穗数Panicle number万个/hm2单穗粒数Grains perpanicle粒千粒重1 000-grainweightg产量Yieldkg/hm2主处理(灌水次数)W287450258150558 55330Main treatmentW172930254648888 21505W051165221852396 05220副处理(密度)T166465259151617 07925Sub-treatmentT275135243250707 78185T369930232249527 9594523不同组合处理对阳光 18 经济收益的影响该试验条件下，小麦收益只计算小麦籽粒产量出售所获得的经济效益，小麦生产过程中的投入成本为地租、购买种子的数量、田间农事操作投入、肥料投入，其中田间农事操作包括旋地、播种、浇水、病虫害管理、收获，具体投入产出见表 4。从表 4 可以看出，在该试验条件下，种植小麦的成本投入差距主要体现在播种量成本和浇水所涉及的电费和人工成本，其中人工成本的比重最大，这也是目前黄淮麦区小农户小麦生产的难点问题。小麦纯收益超过 6 00000 元/hm2的组合为 W2T2、W1T2 和 W1T3，其中以小麦只灌拔节水、基本苗 270 万株/hm2组合(W1T2)处理的纯收益最高，达到6 66113 元/hm2，小麦纯收益最少的组合为小麦不浇水、基本苗为 180 万株/hm2的组合，其纯收益仅为 46981 元/hm2。从表 5 可以看出，主处理，即灌水次数的增加明显提高了产量收益，但人工成本的提高抵消了部分收入，所以导致W2 和 W1 处理间纯收入差异不明显，但明显高于 W0 处理，纯收入分别比 W0 处理增加4 30275 和4 43175 元/hm2。副处理，即不同密度处理纯收入随密度增加而增加;与180 万株/hm2处理相比，270 万和 360 万株/hm2处理纯收入分别增加 1 55293 和1 79328 元/hm2。表 4不同水密调控组合处理对阳光 18 经济收益的影响Table 4Effects of water treatment and density treatment on economic performance of Yangguang 18水密组合Treatmentcomb-ination生产投入 Production input元/hm2地租Landrent种子 Seed播量Sowingamount单价Unitprice费用Expense旋地otation播种Sowingseeds肥料Fert-ilizer水电费Waterandelectricityfee农药费Pest-icidecost人工费Cost oflabor收获Harv-esting合计Total生产收入 Production income产量Yieldkg/hm2单价Unitprice元/hm2经济收入Economicincome元/hm2纯收入Netincome元/hm2W2T14 500924044406569003752 2507506004 80090015 481568 130002520 325004 84344W2T24 500 1387544610509003752 2507506004 80090015 685508 811602522 029006 34350W2T34 500 1849544813789003752 2507506004 80090015 888788 718602521 796505 90772W1T14 500924044406569003752 2503756004 20090014 506567 507352518 768384 26182W1T24 500 1387544610509003752 2503756004 20090014 710508 548652521 371636 66113W1T34 500 1849544813789003752 2503756004 20090014 913788 589152521 472886 55910W0T14 500924044406569003752 25006003 60090013 531565 600552514 0013846981W0T24 500 1387544610509003752 25006003 60090013 735505 985602514 964001 22850W0T34 500 1849544813789003752 25006003 60090013 938786 570752516 426882 488103小结小麦产量不仅与品种自身的特性有关，还与灌水次数、种植密度等栽培措施密切相关。辛秀竹等16 认为，春季灌水次数与有效穗数无关;而郭振清等17 则认为，减少灌水次数会导致穗数减少;高振贤等18 也认为，春季灌水能提高穗数。该试验中，灌水次数与穗数呈正相关关系，这与郭振清等1718 的观点相一致。该试验结果表明，在一定范围内，增加密度提高产量的主要因素是穗数的增加，但是对穗粒数和千粒重的影响却存在不同意见。部分学者认为，增加种植密度会降低穗粒数，但是对千粒重影响不明显1920;而于振文21 研究表明，随着种植密度的升高，穗粒数增多，千粒重降低;朱云集等22 则认为，增加种植密度，千粒重和穗粒数总体下降。该试验条件下，随着播种密度的增加，穗数相应增加，穗粒数和千粒重逐渐降低与朱云集等22 的观点相一致。农业生产倡导高产高效。小麦作为口粮作物，其产量关系国计民生、长治久安，同时还要保证小麦经营者的利益。目前，我国小麦种植正在集约化发展，土地面积逐步集中，大型机械化耕种收、水肥一体化、无人机病虫害防治等措施大大降低农业生产的成本。但是，仍有部分新型经营主体存在地块分散、水浇条件受限、现代高新技术无法施展的问题。02安徽农业科学2023 年笔者将农业灌水的劳动力成本单独核算，就是基于这类经营主体的劳动力成本越来越高，旨在呼吁国家出台相关政策，切实保障此类经营主体。表 5不同灌水处理、种植密度对阳光 18 经济效益的影响Table 5Effects of water treatment and density treatment on economic performance of Yangguang 18处理Treatment处理编号Treatmentcode生产投入 Production input元/hm2地租Landrent种子 Seed播量Sowingamount单价Unitprice费用Expense旋地otation播种Sowingseeds肥料Fert-ilizer水电费Waterandelectricityfee农药费Pest-icidecost人工费Cost oflabor收获Harv-esting合计Total生产收入 Production income产量Yieldkg/hm2单价Unitprice元/hm2经济收入Economicincome元/hm2纯收入Netincome元/hm2主处理W24 500 1387544610509003752 2507506004 80090015 685508 553452521 383635 69813(灌水次数)W14 500 1387544610509003752 2503756004 20090014 710508 215052520 537635 82713Main treatmentW04 500 1387544610509003752 25006003 60090013 735506 052352515 130881 39538副处理T14 500924044406569003752 2503756004 20090014 506567 079252517 698133 19157(密度)T24 500 1387544610509003752 2503756004 20090014 710507 782002519 455004 74450Sub-treatmentT34 500 1849544813789003752 2503756004 20090014 913787 959452519 898634 98485参考文献 1 陆懋曾山东小麦遗传改良 M 北京:中国农业出版社，2007:1 2 任玉芬，苏小婉，贺玉晓，等中国生态地理区城市水资源利用效率及影响因素 J 生态学报，2020，40(18):64596471 3 冯素伟，张保军，谢惠民，等灌水和非灌水条件下冬小麦水分的利用特点研究 J 麦类作物学报，2005，25(5):8487 4 宋秋英，赵德芳，刘恩民，等鲁西北灌区农业水资源特征及评价方法刍议 J 灌溉排水学报，2021，40(S1):112116 5 葛连兴，李迎春，彭正萍，等基于 DSSAT 模型河北省冬小麦优化栽培管理方式模拟研究 J 河北农业大学学报，2019，42(2):1823 6 王德轩，张正斌，柴守玺，等高产小麦合理群体和个体动态结构 J 中国科学院西北水土保持研究所集刊，1988(2):94104 7 李伟华，张静，郭振升，等种植密度对 百农 418 小麦群体动态、产量及农艺性状的影响 J 中国农学通报，2018，34(12):16 8 由海霞不同密度小麦群体的光合作用特性研究 J 中国农学通报，2005，21(4):162165 9 郭志广农村劳动力外流与粮食安全研究:从冲突到一致的路径选择和制度安排 D 成都:西南财经大学，2013 10 景俊生大中型农业滴灌设计现存问题及改进建议 J 农业技术与装备，2021(10):1516 11 胡琴，陈为峰，宋希亮，等不同灌水量对黄河三角洲盐碱地改良效果研究 J 水土保持学报，2019，33(6):305310，325 12 姚艳春，刘元义，牛国栋，等山东旱作灌溉区小麦玉米全程机械化技术模式经济效益分析与评价方法 J 中国农机化学报，2020，41(12):611 13 殷海善，石莎，秦作霞劳动力成本上升对农业生产的影响 J 山西农业科学，2012，40(9):10031005 14 王成超，李宝红，王柏方小麦新品种阳光 18 节水条件下适宜密度探讨 J 农业科技通讯，2020(4):2830 15 张秀，朱文美，董述鑫，等灌水量与密度互作对冬小麦籽粒产量和水分利用效率的影响 J 应用生态学报，2021，32(1):163174 16 辛秀竹，石怡彤，张璐鑫，等土壤耕作与春季灌水次数对冬小麦产量要素与经济效益的影响 J 节水灌溉，2021(10):1823 17 郭振清，刘添，张敏，等减少灌水次数对河北冬性强筋小麦产量和品质的影响 J 麦类作物学报，2021，41(6):731737 18 高振贤，史占良，韩然，等不同灌水模式对小麦产量、形态和生理特性的影响 J 麦类作物学报，2019，39(10):12341240 19 马东钦，王晓伟，朱有朋，等播种期和种植密度对小麦新品种豫农 202产量构成的影响 J 中国农学通报，2010，26(1):9194 20 谢荣，刘志清，张东志，等播种密度对新研 7 号小麦产量及构成因素的影响 J 农业科技通讯，2021(12):7274 21 于振文不同密度条件对冬小麦小花发育的影响 J 作物学报，1984，10(3):185194 22 朱云集，郭汝礼，郭天财，等行距配置与密度对兰考 906 群体质量及产量的影响 J 麦类作物学报，2001，21(2):6266(上接第 12 页)25 SALGADO，MAQUES，NOONHA J P，et alAssessing the diurnalvariability of pharmaceutical and personal care products in a fullscaleactivated sludge plant J Environmental pollution，2011，159(10):23592367 26 DENG Y，LI B，YU K，et alBiotransformation and adsorption of pharma-ceutical and personal care products by activated sludge after correctingmatrix effects J Science of the total environment，2016，544:980986 27 李想，耿金菊，吴刚，等活性污泥和生物膜模型预测污水中 PPCPs 去除研究进展 J 环境化学，2022，41(3):918928 28 姜蕾水环境中 PPCPs 类新型污染物监测及控制技术展望:新型污染物监测平台、污染源头识别及末端控制 J 净水技术，2016，35(6):15 29 ZHANG Z X，ZHANG D D，ZHANG XSimultaneous determination ofpharmaceutical and personal care products in wastewater by capillary e-lectrophoresis with head-column field-amplified sample stacking J Ana-lytical methods，2014，6(19):79787983 30 BEETTA M，BITTO V，TAVAES T M，et alOccurrence of pharma-ceutical and personal care products(PPCPs)in marine sediments in theTodos os Santos Bay and the north coast of Salvador，Bahia，Brazil J Journal of soil sediments，2014，14(7):127812861251 卷 7 期吴儒刚等水密调控对小麦产量及经济效益的影响