小麦是西北地区重要的口粮作物，优化灌溉制度与种植密度是挖掘产量潜力、提升水分利用效率和经济效益的关键途径，对于保障区域粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。然而，西北旱区水资源短缺与种植密度配置不合理之间的矛盾突出，如何通过灌溉与密度协同调控实现作物高效用水与稳产增效，已成为作物水分生理与栽培管理领域的研究热点。当前，部分传统灌溉模式水分浪费严重，种植密度设置缺乏科学依据，且针对灌溉-密度协同提升水分利用效率和经济效益的生理机制研究尚不系统，制约了该区域小麦生产的绿色高质量发展。

针对这一科学问题，西北农林科技大学王东教授团队聚焦“灌溉与种植密度协同优化提升冬小麦产量与经济效益的生理机制”，系统解析了不同灌溉策略与种植密度组合对冬小麦干物质积累、光合生理、产量构成、水分利用效率及净经济效益的影响规律，明确了拔节期适度补水与降低种植密度协同优化的增产增效途径。研究揭示了通过减少关键生育期无效耗水、调控群体结构进而提升水分利用效率的核心调控机制，阐明了灌溉-密度协同优化实现节水、增产、增效的内在生理机制。该研究为西北旱区冬小麦生产实现资源高效利用与经济效益最大化提供了重要的理论依据和技术途径。

近期，王东教授团队完成的题为“Productivity and economic benefits of winter wheat in Northwest China by optimizing irrigation and planting density”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）2026年5期发表。

该研究以冬小麦主栽品种“伟隆169”为材料，于2022-2024年在西北农林科技大学良科智慧农业示范基地开展两年田间定位试验。试验采用裂区设计，以种植密度为主区、灌溉处理为副区，设置3个密度水平（PD1：562.5×10⁴ 株 ha⁻¹；PD2：375×10⁴ 株 ha⁻¹；PD3：187.5×10⁴ 株 ha⁻¹）和4个灌溉处理（I0：不灌溉；I1：越冬+拔节；I2：拔节；I3：拔节+开花），共12个处理，3次重复。系统测定了关键生育时期的农艺性状、叶面积指数、SPAD值、土壤含水量、干物质积累与分配、产量及其构成因素，并结合水分平衡方程与经济效益核算，计算了生育期耗水量、水分利用效率及净经济效益。

明确了灌溉-密度协同优化的产量效应与最优组合

拔节期灌溉（I2）与中密度（PD2，375×10⁴株 ha⁻¹）组合处理获得最高籽粒产量（6,310 kg ha⁻¹），较不灌溉处理增产18.42%。而低密度（PD3，187.5×10⁴株 ha⁻¹）在水分受限条件下表现最优，通过优化群体结构显著提升干物质积累量、SPAD值与叶面积指数，最终实现产量与效益协同提高。

揭示了灌溉策略对水分利用效率的调控规律

减少关键生育期（越冬前+拔节或拔节+开花）的灌溉频次，可有效降低土壤无效蒸发与生育期总耗水量，显著提升水分利用效率（WUE）。拔节期适度补水（I2）在保障产量形成的同时，避免了过量灌溉导致的冗余生长与倒伏风险增加。

阐明了种植密度优化提升经济效益的核心途径

低密度（PD3）与拔节期灌溉（I3）组合处理的净经济效益最高，在2022—2023年度较I1、I2、I4分别提高11.9%、18.4%和16.4%；在2023—2024年度分别提高15.1%、14.0%和8.4%。研究证实，降低种植密度可减少种肥投入，同时通过提高穗粒数与千粒重实现稳产增效，是西北旱区节水增效的理想途径。

构建了“灌溉-密度-产量-效益”协同调控的技术模式

明确了西北旱区冬小麦生产的优化策略为低种植密度（187.5×10⁴株 ha⁻¹）配套拔节期灌溉（I3），该模式通过协调群体与个体关系、平衡水分消耗与物质生产，实现了节水、增产、增效的协同目标，为该区域小麦绿色高质量发展提供了理论依据与技术支撑。

西北农林科技大学农学院王东教授为该论文的通讯作者，博士研究生Muhammad Fraz Ali为第一作者。本研究得到国家重点研发计划（2024YFD2300205）、陕西省重点研发计划（2023-ZDLNY-01）及陕西旱区农业重点实验室开放课题（2024ZY-JCYJ-02-30）的资助。

Cite the article:

Muhammad Fraz Ali, Lijuan Ma, Irsa Ejaz, Wanrui Han, Shengnan Wang, Xiang Lin, Dong Wang. 2026. Productivity and economic benefits of winter wheat in Northwest China by optimizing irrigation and planting density. Journal of Integrative Agriculture, 25(5): 1871-1886.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.07.005

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