李?lèi)?ài)國(guó)　李和平　宋聰敏等

摘要河北省低平原區(qū)是重要的糧食產(chǎn)區(qū)，當(dāng)前糧食作物的主要耕作模式是一年兩熟制的小麥-玉米輪作制，耗水量較高。在地下水超采綜合治理中，農(nóng)業(yè)節(jié)水是重要的手段之一。為解決糧食作物高產(chǎn)與節(jié)水這一矛盾，筆者研究2種糧食作物玉米-谷子種植模式，通過(guò)調(diào)整播期對(duì)其生育期進(jìn)行掌控，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，與傳統(tǒng)模式的耗水量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比分析，為節(jié)水高效栽培提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞糧食作物；耗水量；種植模式；產(chǎn)量；效益

中圖分類(lèi)號(hào)S318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）16-026-03

糧食是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)之一，糧食生產(chǎn)對(duì)國(guó)計(jì)民生至關(guān)重要。河北省低平原區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以糧食作物為主，糧食作物以一年兩熟制[1]的冬小麥—玉米為主。冬小麥為高耗水作物，澆灌水源主要依賴(lài)對(duì)地下水的開(kāi)采[2]，其生產(chǎn)用水占河北省農(nóng)業(yè)用水的70%，占河北省總用水量的50%左右[3]。河北省低平原區(qū)屬半干旱地區(qū)，地下水連年嚴(yán)重超采，已經(jīng)形成了多個(gè)較大的地下漏斗區(qū)[4]，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響。地下水超采綜合治理已經(jīng)納入國(guó)家戰(zhàn)略。2014年，河北省出臺(tái)了相關(guān)文件，以調(diào)減依靠深層地下水灌溉的小麥種植面積為重點(diǎn)，在衡水、滄州、邢臺(tái)、邯鄲等地的34個(gè)縣（市、區(qū)），減少灌溉小麥種植面積5.07萬(wàn)hm2，減少用水2 700 m3/hm2，實(shí)現(xiàn)地下水壓采1.37億 m3[5]。在一年兩熟制不變的情況下，調(diào)整糧食作物輪作種植方式，選擇生育期短的早熟玉米進(jìn)行春播地膜覆蓋，減少土壤水分蒸發(fā)量，玉米在7月1～5日前成熟，可實(shí)現(xiàn)與下茬作物谷子進(jìn)行輪作，達(dá)到節(jié)水高效[6]目標(biāo)。筆者

研究2種糧食作物玉米-谷子種植模式，通過(guò)調(diào)整播期對(duì)其生育期進(jìn)行掌控，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，與傳統(tǒng)模式的耗水量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比分析，為節(jié)水高效栽培提供依據(jù)。

該試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn)站內(nèi)，氣候條件、土壤條件與河北省中南部低平原區(qū)相同或相近，具有代表性。

1材料與方法

1.1供試材料

玉米品種為德美亞2號(hào)[7]。德美亞2號(hào)是由德國(guó)KWS公司選育的早熟、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)玉米雜交種，河北省低平原區(qū)夏播90 d左右。在河北省低平原區(qū)3月中旬地膜覆蓋播種，可在7月上旬成熟，早春播全生育期115 d左右，幼苗拱土能力強(qiáng)，發(fā)苗快，耐低溫。幼苗期第一葉鞘紫色，第一葉尖端圓匙型、葉片綠色，莖紫色；株高260 cm、穗位高88 cm，果穗圓錐型，穗軸紅色，成株葉片數(shù)13片，穗長(zhǎng)18 cm、穗粗4.5 cm，穗行數(shù)14～16行，在適宜種植區(qū)出苗至成熟生育日數(shù)為108 d左右，需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 000 ℃左右[8]。子粒偏硬粒型、黃色。品質(zhì)分析結(jié)果：百粒重 30.83 g，容重 780 g/L，含粗蛋白12.48%，粗脂肪 4.6 %，粗淀粉 70.79%，賴(lài)氨酸 0.137%[9]。接種鑒定結(jié)果：大斑病3～4級(jí)，絲黑穗病發(fā)病率15.6%～19.1%。

谷子品種為張雜谷8號(hào)[10]。張雜谷8號(hào)是由張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的抗除草劑谷子品種，在河北省低平原區(qū)7月10日種植，10月1～10日可成熟，生育期113～116 d，綠苗黃鞘，分蘗0～2個(gè)，株高140 cm左右，穗長(zhǎng)24 cm。棍棒穗型，穗碼松緊適中。千粒重3 g，抗病抗倒抗旱，白谷黃米適口性好，全生育期需有效積溫2 400 ℃。

對(duì)照種植模式為冬小麥—夏玉米模式。冬小麥品種為良星99[11]。對(duì)照冬小麥品種良星99，由山東良星種業(yè)有限公司選育，屬半冬性中熟品種，生育期253 d左右。幼苗半直立，抗旱性較強(qiáng)，株高76 cm，株型較緊湊，分蘗力強(qiáng)，成穗率高[12]。葉色濃綠，穗長(zhǎng)方形，長(zhǎng)芒，白殼，白粒，角質(zhì)，千粒重44～47 g，平均穗粒數(shù)35.7個(gè)，子粒較飽滿(mǎn)。穗數(shù)534萬(wàn)/hm2，容重793.2 g/L?？沟剐詮?qiáng)。子粒粗蛋白（干基）14.42%，濕面筋31.8%，沉降值29.8 ml，吸水率63.3%，形成時(shí)間2.8 min，穩(wěn)定時(shí)間3.2 min[13]。

對(duì)照夏播玉米鄭單958[14]是由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所以鄭58為母本、昌7-2為父本[15]雜交育成的中早熟玉米單交種，植株清秀、株型緊湊，葉片較窄而上沖；株高235 cm，穗粒高98 cm。穗筒型，長(zhǎng)17.9 cm，穗粗5.1 cm，穗行數(shù)14～16行，行粒數(shù)40；白軸，子粒黃色，粒深，結(jié)實(shí)性好，出子率88%～90%，千粒重300～330 g，單穗重一般180 g左右[16]?？沟箍共。焊蛋l(fā)達(dá)，抗倒性強(qiáng)、耐旱、耐高溫、活稈成熟。高抗矮花葉病毒、黑粉病，抗大、小斑病，同時(shí)對(duì)粗縮病、莖腐病和玉米螟及食葉蟲(chóng)等病蟲(chóng)害也有很好的抗性。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)定。

根據(jù)河北省中南部低平原區(qū)生產(chǎn)情況及試驗(yàn)小區(qū)情況，設(shè)定具有代表性的目標(biāo)產(chǎn)量及水肥管理。通過(guò)對(duì)3月中下旬平均氣溫變化掌控播期，使地面覆蓋早春播玉米在7月上旬成熟。在正常年份4～6月降雨量達(dá)到25～40 mm的情況下，澆灌水控制在1 500 m3/hm2，玉米產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)7 500 kg/hm2左右目標(biāo)；下茬作物谷子在7月上旬播種，10月上旬成熟。在正常年份，谷子生育期內(nèi)降雨量達(dá)到60～150 mm的情況下，將谷子澆灌水控制在750 m3/hm2，實(shí)現(xiàn)谷子產(chǎn)量約4 500 kg/hm2的目標(biāo)。

冬小麥播期為10月中旬，次年的6月上旬成熟。通過(guò)對(duì)土壤墑情的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行造墑、冬灌、返青拔節(jié)水、灌漿水統(tǒng)籌，在正常年份4～6月降雨量達(dá)到15～30 mm的情況下，用水量控制在2 250 m3/hm2以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量6 750 kg/hm2的目標(biāo)。夏播玉米在收獲小麥后貼茬播種，種植密度63 000株/hm2，在正常年份，夏播玉米生育期內(nèi)降雨量達(dá)到150～300 mm的情況下，澆灌水控制在750 m3/hm2，玉米產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)9 000 kg/hm2以上目標(biāo)。

1.2.2試驗(yàn)田間管理。

覆膜玉米播種時(shí)間在3月中下旬，平均氣溫穩(wěn)定在10～12 ℃，地膜覆蓋土壤平均溫度在15～18 ℃，即可地膜覆蓋播種玉米。底肥采用復(fù)合肥，追肥用尿素。播種前4～5 d根據(jù)土壤墑情進(jìn)行定額灌溉造墑，灌溉設(shè)備采用多功能水肥一體定額灌溉機(jī)[17]，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)灌溉水量，達(dá)到以墑定水量，且水量均勻一致，墑情均勻適宜。

谷子在玉米成熟后進(jìn)行精量播種，播種期不晚于7月10日，試驗(yàn)材料張雜谷8號(hào)為抗除草劑品種，噴灑專(zhuān)用除草劑，可有效防治雜草。播種期如遇伏旱，可結(jié)合前茬玉米灌漿水實(shí)現(xiàn)一水兩用。因谷子為低稈作物，澆灌水可使用多功能水肥一體定額灌溉機(jī)，節(jié)水省工省時(shí)。底肥采用復(fù)合肥，追肥用尿素。灌漿后期，應(yīng)注意防止鳥(niǎo)食。

對(duì)照種植模式冬小麥底肥采用復(fù)合肥，追肥用尿素。因小麥為矮稈作物，便于機(jī)械操作，造墑、越冬水、返青水、灌漿水均采用多功能水肥一體定額灌溉機(jī)，以墑定水量，墑情均勻適宜。其他管理?xiàng)l件與生產(chǎn)相同或相似。夏播玉米播種、施底肥同時(shí)進(jìn)行，底肥用復(fù)合肥，播種后澆灌“蒙頭水”，出苗前噴灑除草劑。根據(jù)降雨量、土壤墑情、生長(zhǎng)時(shí)期澆灌。試驗(yàn)管理接近當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件。

1.2.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與計(jì)量。

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)面積為667 m2。播種量與施肥量均按照設(shè)計(jì)實(shí)施（表1），定額灌溉機(jī)安裝計(jì)量表，計(jì)量單位精確到0.1 m3，試驗(yàn)計(jì)算水量時(shí)，每公頃精確至1 m3。種植行向?yàn)槟媳弊呦?，收獲時(shí)將左右兩邊行舍去，不計(jì)入試驗(yàn)產(chǎn)量，試驗(yàn)種植面積按收獲面積進(jìn)行折算。產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集時(shí)玉米含水量達(dá)到儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)為12%，谷子達(dá)到儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)12%，小麥達(dá)到儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)12%，數(shù)據(jù)結(jié)果折算為每公頃的產(chǎn)量，計(jì)量單位精確至1 kg/hm2。

表1水肥管理與產(chǎn)量結(jié)果

種植模式品種播期月-日播種量kg/hm2密度株（穗）/hm2底肥（復(fù)合肥） kg/hm2追肥（尿素）kg/hm2造墑水m3后期灌水m3成熟收獲期月-日目標(biāo)產(chǎn)量kg/hm2實(shí)際產(chǎn)量kg/hm2

覆膜玉米-德美亞2號(hào)03-1928.56.3萬(wàn)60037545090007-057 5007 875

谷子模式張雜谷8號(hào)07-077.572.5萬(wàn)60037545060010-154 5004 050

冬小麥-玉米良星9910-12210.044.5萬(wàn)6003754501 50006-096 7507 290

模式（CK）鄭單95806-1328.56.3萬(wàn)60037545072010-089 0009 324

2結(jié)果與分析

2.1成本計(jì)算

由于農(nóng)資價(jià)格的不穩(wěn)定性，在進(jìn)行核算時(shí)，參考當(dāng)年價(jià)格與前3年的平均價(jià)格進(jìn)行核算成本投入。需成本核算的農(nóng)資價(jià)格（P），當(dāng)年的價(jià)格（P1），3年的平均價(jià)格（P2），計(jì)算公式為：P= P1×60%+ P2×40%，成本投入見(jiàn)表2。

表2成本投入

元/hm2

投入項(xiàng)目覆膜玉米-谷子模式德美亞2號(hào)張雜谷8號(hào)冬小麥-玉米模式（CK）良星99鄭單958

種子投入675825840675

耕作費(fèi)4504507500

播種費(fèi)300300300300

地膜費(fèi)240000

肥料1 5601 5601 5601 560

農(nóng)藥300450525300

人工投入3 0002 2503 7502 250

水費(fèi)1 3501 0501 9501 170

收割費(fèi)450450450450

其他150200150160

合計(jì)8 4757 53510 2756 865

2.2產(chǎn)出對(duì)比

由表3可知，通過(guò)對(duì)比，覆膜玉米-谷子模式的產(chǎn)值高于冬小麥-玉米模式。計(jì)算收入時(shí)，玉米單價(jià)按2.2元/kg，小麥按2.3元/kg，谷子按5.4元/kg計(jì)。

表3產(chǎn)量、產(chǎn)值對(duì)比

種植模式品種產(chǎn)量∥kg/hm2收入∥元/hm2

覆膜玉米-谷子模式德美亞2號(hào)7 87517 325

張雜谷8號(hào)4 05021 870

冬小麥-玉米模式良星997 29018 954

（CK）鄭單9589 32420 512

2.3經(jīng)濟(jì)效益

采用1 m3水產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益和每公頃的經(jīng)濟(jì)效益為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算公式為：

J=Z÷H

Z=X+Y-M-N

H=W+V

式中，J為1 m3水產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益（元/m3）；

Z為種植模式全年每公頃的經(jīng)濟(jì)效益（元/hm2）；

H為種植模式全年每公頃的耗水量（m3/hm2）；

X為前茬作物每公頃的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值（元/hm2）；

Y為后茬作物每公頃的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值（元/hm2）；

M為前茬作物每公頃的成本支出（元/hm2）；

N為后茬作物每公頃的成本支出（元/hm2）；

W為前茬作物每公頃的耗水量（m3/hm2）；

V為后茬作物每公頃的耗水量（m3/hm2）。

J值越高，則說(shuō)明1 m3水產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益越大。在正常范圍內(nèi)，J值反映了作物的抗旱節(jié)水性能。

由表4可知，

經(jīng)濟(jì)效益Z：覆膜玉米-谷子模式略高于傳統(tǒng)冬小麥-玉米模式（CK），基本相當(dāng)。

耗水量H：覆膜玉米-谷子模式低于傳統(tǒng)冬小麥-玉米模式模式（CK）。

1 m3產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益：覆膜玉米-谷子模式高于傳統(tǒng)冬小麥-玉米模式（CK）。

表4經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

種植模式投入成本M+N∥元/hm2產(chǎn)出X+Y∥元/hm2經(jīng)濟(jì)效益Z∥元/hm2耗水量H∥m3/hm21 m3經(jīng)濟(jì)效益J∥元/m3

覆膜玉米-谷子模式16 01039 19523 1852 4009.66

冬小麥-玉米模式（CK）17 14039 46622 3263 1207.16

3結(jié)論與討論

（1）經(jīng)濟(jì)效益除受到產(chǎn)量的影響外，也受到價(jià)格因素的影響。近年來(lái)，玉米、小麥價(jià)格雖然逐年提高，但基本穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。隨著人們消費(fèi)意識(shí)的改變和市場(chǎng)的供需變化，谷子2012～2014年來(lái)的價(jià)格始終維持在較高水平，市場(chǎng)需求旺盛。覆膜玉米-谷子種植模式生物產(chǎn)量雖低于傳統(tǒng)模式（CK），但由于谷子價(jià)格較高，其經(jīng)濟(jì)效益基本與傳統(tǒng)模式（CK）相當(dāng)。

（2）在研究的種植模式與傳統(tǒng)種植模式中，投入最多的為人工費(fèi)，其次為肥料費(fèi)和澆灌水費(fèi)。如若取得更大的經(jīng)濟(jì)效益，必須進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的機(jī)械化，減少人工投入。另一方面，由于水資源匱乏，節(jié)約農(nóng)業(yè)用水非常必要，讓盡可能少的水產(chǎn)生最大化的經(jīng)濟(jì)效益是改變種植結(jié)構(gòu)的重要目標(biāo)之一。在同等的效益下，早熟覆膜玉米-谷子種植模式比傳統(tǒng)模式（CK）更節(jié)水。

（3）糧食是人類(lèi)的基本生活資料，是國(guó)家的重要戰(zhàn)略物資[18]。糧食在人類(lèi)生產(chǎn)生活中承載著無(wú)法替代的重要使命，糧食必須穩(wěn)定在一定的生產(chǎn)水平。在同樣用水量和經(jīng)濟(jì)效益基本相同的情況下，種植模式的改變應(yīng)以糧食生產(chǎn)模式為主體。該研究的早熟覆膜玉米-谷子種植模式與傳統(tǒng)模式（CK）效益相當(dāng)，但節(jié)水效果明顯，并且是糧食生產(chǎn)種植模式，值得在適宜區(qū)域推廣。

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