丘陵區膜下滴灌與水肥一體化共用的玉米效應分析

楊 彥，韓旭平，趙興杰，尹艷莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

丘陵區膜下滴灌與水肥一體化共用的玉米效應分析

楊 彥，韓旭平，趙興杰，尹艷莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

通過種植玉米試驗，研究膜下滴灌與水肥一體化技術共用對玉米產量、水分利用率、肥料利用率及水分生產效益的影響。結果表明，膜下滴灌與水肥一體化有相互協同作用，能顯著提高玉米的產量、水分利用率、肥料利用率及水分生產效益，尤其是在遭遇嚴重干旱天氣時，相互促進作用更為明顯；玉米產量、水分利用率和水分生產效益均在膜下滴灌與水肥一體化技術共用時達到最大值，分別為14 560.5 kg/hm2，35.55 kg/（mm·hm2），46.35元/（mm·hm2）；N，P，K利用率在膜下滴灌與水肥一體化技術共用時分別提高了53.04%，58.25%，44.79%。

膜下滴灌；水肥一體化；丘陵區；效應

陽曲縣地處山西省中部，是北方典型的半干旱旱作農業區[1]，水資源總量僅為全國平均的0.3%，人均水資源僅為全國平均的17.6%，耕地平均水資源僅為全國平均的13.5%[2]。然而，我國灌溉水的利用率僅在47%左右，與發達國家80%的利用率相差甚遠[3]。玉米氮肥、磷肥、鉀肥利用率分別為32%，25%，43%[4]，明顯低于發達國家50%～60%的水平[5]，所以，提高水肥利用率則顯得尤為重要。

本試驗采用將膜下滴灌與水肥一體化技術共用的方法，通過種植玉米試驗，研究膜下滴灌與水肥一體化技術共用對玉米產量、水分利用率、肥料利用率及水分生產效益的影響，旨在為使用膜下滴灌與水肥一體化技術共用提供科學依據，為節本增收提供技術保障。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013—2015年的4—9月進行。試驗區位于陽曲縣李家溝，該地區為丘陵地區，地面完整、坡度較緩，地形坡度為10°～25°，田面坡度5°～10°，年均氣溫8.9℃，年有效積溫3 200℃，無霜期150 d，年均降水量463 mm，年內分布不均。年蒸發量為1 950 mm，平均干燥度3.8左右。土壤含水量為12%，土壤容重1.32 g/cm3。冬春干旱少雨，伏旱、秋旱時有發生，十年九旱。項目區土壤類型為褐土，土壤質地為中壤、沙壤，耕層厚度15～20 cm，肥力中下等。項目區土壤理化性狀如表1所示。

2015年陽曲縣遭遇了嚴重干旱天氣，4—10月降雨量為318.7 mm，遠低于往年降雨量。

表1 項目區土壤理化性狀

1.2 試驗材料

供試玉米品種為先玉335。

供試肥料為磷酸二氫鉀（P2O5含量52%，K2O含量34%）、尿素（N含量46%）。

1.3 試驗方法

試驗實施方法為膜下滴灌全年灌水3次，灌溉量為2.33 m3/hm2，大水漫灌全年灌水3次，灌溉量為7.7 m3/hm2。試驗共設3個處理，分別為：Z0.采用常規施肥方法即鋪設地膜、大水漫灌，一次性施用底肥（尿素100%，磷酸二氫鉀100%），不進行追肥；Z1.采用鋪設地膜，在地膜下方鋪設滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在大喇叭口期使用滴灌管道追肥（尿素60%，磷酸二氫鉀100%）；Z2.采用鋪設地膜，在地膜下方鋪設滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在拔節期追施1次肥（剩余尿素的40%，磷酸二氫鉀40%），大喇叭口期使用滴灌管道追施第2次肥（剩余尿素的60%，磷酸二氫鉀60%）。每個處理3個重復，共設9個小區，每小區0.067 hm2，每個小區種植100行，每行50株，行距55 cm，株距24 cm。

試驗區玉米種植時間為2013年4月23日，2014年4月22日，2015年4月22日。Z0處理在玉米種植前一次性施入尿素733.65 kg/hm2、磷酸二氫鉀340.5 kg/hm2作為底肥，后期不做追肥；Z1處理在玉米種植前一次性施入尿素293.4 kg/hm2，在大喇叭口期隨水追施尿素440.25 kg/hm2、磷酸二氫鉀340.5 kg/hm2；Z2處理在玉米種植前一次性施入尿素 293.4 kg/hm2，磷酸二氫鉀 136.2 kg/hm2，在播種后鋪設滴灌管道同時覆蓋白色地膜，在拔節期隨水追施尿素176.1 kg/hm2、磷酸二氫鉀136.2 kg/hm2，在大喇叭口期隨水追施尿素264.15 kg/hm2、磷酸二氫鉀 204.3 kg/hm2。2013，2014，2015 年的收獲時間均為9月20日。

1.4 測定項目及方法

玉米產量、百粒質量在收獲風干后進行脫粒測產，折成標準水分（14%）。

土壤耗水量（EF，mm）＝播種時土壤0～20 cm儲水量－收獲期土壤0～20cm儲水量－玉米全生育期降水量；水分生產效益（元/（mm·hm2））＝（單位面積收入－單位面積成本）/（降水量＋灌溉量＋儲水量）；水分利用效率（WUE，kg/（mm·hm2））[6-7]＝單位面積產量/全生育期耗水量；肥料利用率（RFN（PK），%）[8]＝（U1－U0）/F。其中，U1，U0分別表示施肥區與空白區單位面積作物吸氮（磷、鉀）量；F表示氮（磷、鉀）肥投入量。

2 結果與分析

2.1 膜下滴灌與水肥一體化技術共用對玉米產量的影響

由表 2 可知，2013，2014，2015 年的玉米產量整體上呈上升趨勢，在Z2處理下玉米產量均達到最大值，分別為 11 880.0，13 270.5，14 560.5 kg/hm2。2013年，Z2處理比 Z0處理玉米產量提高了21.27%；2014年，Z2處理比Z0處理的玉米產量提高了37.07%；2015年，Z2處理比Z0處理的玉米產量提高了57.02%，比Z1處理提高了36.17%。2015年的玉米產量提高幅度最大，玉米產量最高。這是因為玉米產量與土壤水分和養分呈正相關[9-10]。

表2 膜下滴灌與水肥一體化技術共用對玉米產量的影響

由表2可知，2013，2014年玉米的百粒質量變化趨勢相同，均呈上升趨勢。2015年玉米的百粒質量呈先降低再上升的趨勢，這可能與本年度天氣極端干旱有關[11]。玉米的穗粒數整體呈上升趨勢，在2015年，玉米穗粒數變化最為明顯，在Z0，Z1處理下，玉米穗粒數與前2 a相比有所下降，而在Z2處理下，穗粒數不僅沒有下降，反而大幅度提高。株高在3個年份均為小幅上升，在2015年的Z0，Z1處理下，株高與前2 a相比較有所下降，而在Z2處理下，株高大幅增高，達到327 cm。

2.2 膜下滴灌與水肥一體化技術共用對玉米水分利用率、肥料利用率及水分生產效益的影響

從表3可以看出，在2015年，Z2處理下N，P，K的利用率分別達到37.8%，30.7%，45.9%，與Z0處理相比，分別提高了53.04%，58.25%，44.79%。在2013年時，N，P，K的利用率Z2處理比Z0處理分別提高了16.26%，41.58%，32.38%。2014年時，Z2處理與Z0處理相比，N，P，K的利用率分別提高了33.33%，35.35%，13.33%。2015年的肥料利用率的變化率遠大于2013，2014年，其中，P的利用率最高。這可能與土壤墑情有關。土壤墑情適宜，有利于玉米對肥料的吸收利用[12]。玉米的肥料利用率在2013，2014，2015年均呈上升趨勢，上升幅度較為平緩，在2015年提高幅度明顯變大。2013年玉米的水分利用率，Z2處理比Z0處理提高了9.15 kg/（mm·hm2）。2014，2015年的玉米水分利用率都是Z2處理最高，分別為25.05，35.55 kg/（mm·hm2），比Z0處理分別提高12.60，21.45 kg/（mm·hm2）。水分生產效益隨著水分利用率的升高而升高。

表3 膜下滴灌與水肥一體化共用對玉米水分利用率、肥料利用率及水分生產效益的影響

3 結論

本研究結果表明，Z1，Z2處理與對照Z0相比，玉米產量、百粒質量和穗粒數均有所提高，Z2處理對玉米產量的影響最大。在2015年遭遇了大范圍長時間的干旱天氣，Z2處理使玉米的產量不僅沒有減少反而大幅增加，而且與對照Z0相比，增加了5 287.5 kg/hm2。

在2015年干旱天氣影響下，對照Z0的N，P，K的利用率與往年相比，出現了降低的情況，然而在Z2處理下，肥料的利用率表現為大幅提高。水分利用率均是在Z2處理水平下大幅提升，與Z0處理相比，增加了21.45 kg/（mm·hm2）。水分生產效益與水分利用率呈正相關。

本試驗表明，膜下滴灌與水肥一體化技術共用能顯著提高玉米產量、肥料利用率、水分利用率與水分生產效益。這是因為植物對養分的吸收、運轉和利用都依賴于土壤水分，土壤的水分狀況在很大程度上決定著肥料的合理用量[13-15]。施肥能補償干旱條件下植物生長受抑的不良效應和改善植物的生理功能，提高水分利用率[16-18]。施用的水肥以水滴的形式滲入土壤，延長了灌溉時間，覆蓋地膜后可以減少水分的蒸發，有利于保持土壤結構及提高土壤孔隙度，為作物的吸收提供了充裕的時間。所以，膜下滴灌與水肥一體化表現出相互協同作用。分2次追肥比一次追肥更能體現出膜下滴灌與水肥一體化技術共用的優越性。

［1］許新清.陽曲縣耕地地力評價與利用[M].北京：中國農業出版社，2014.

［2］楊青林，桑利民，孫吉茹，等.我國肥料利用現狀及提高化肥利用率的方法[J].山西農業科學，2011，39（7）：690-692.

［3］夏敬源，張福鎖.國內外灌溉施肥技術研究與進展[M].北京：中國農業出版社，2000.

［4］李慶朝.節水灌溉與我國糧食生產 [J].河北農業科學，2010，14（6）：123-124.

［5］農業部.中國三大糧食作物肥料利用率研究報告 [M].北京：中國農業出版社，2013.

［6］黃昌勇.土壤學[M].北京：中國農業出版社，2010.

［7］鄧忠，白丹，翟國亮，等.膜下滴灌水氮調控對南疆棉花產量及水氮利用率的影響[J].應用生態學報，2013，24（9）：2525-2532.

［8］張福鎖，王激清，張衛峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008，45（5）：915-924.

［9］史文娟，康紹忠.分根區垂向交替供水對玉米生長影響的研究[J].中國生態農業學報，2001，9（2）：44-46.

［10］張玉華，武志杰，劉子江，等.玉米長效專用復合肥不同施肥量對玉米產量和經濟效益的影響 [J].玉米科學，2000，8（2）：80-83.

［11］趙立新，荊家海.旱地冬小麥施肥效應研究[M].北京：中國農業科技出版社，1995：246-252.

［12］穆興民.水肥耦合效應與協同管理 [M].北京：中國林業出版社，2000：45-47.

［13］李世娟，周殿璽，李建民.限水灌溉下不同氮肥用量對小麥產量及氮素分配利用的影響 [J].華北農學報，2001，16（3）：86-91.

［14］張秋英，劉曉冰，金劍，等.水肥耦合對玉米光合特性及產量的影響[J].玉米科學，2001，9（2）：64-67.

［15］周皓蕾，買自珍，袁丕成.馬鈴薯膜下滴灌水肥一體化栽培研究[J].寧夏農林科技，2011，52（10）：1-2.

［16］關軍鋒，李廣敏.干旱條件下施肥效應及其作用機理[J].中國生態農業學報，2002，10（1）：59-61.

［17］王曉光.玉米栽培技術[M].沈陽：東北大學出版社，2010：9.

［18］王貴寅，張蘭松，宋加杰，等.有機肥對提高旱地作物利用土壤水分的作用機理研究[J].河北農業科學，2002，6（2）：25-28.

Analysis of Maize Effects of Drip Irrigation with Mulch and Integrated Use of Water and Fertilizer in Hilly Area

YANG Yan，HAN Xuping，ZHAO Xingjie，YIN Yanli
（Taiyuan Soil Fertilizer Workstation，Taiyuan 030027，China）

In this paper,through the experiment of growing maize,the effects of drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration on yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize were studied.The results showed that drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration had a synergistic effect of membrane,could significantly improve the yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize,especially in the event of severe dry weather,the interaction was more obvious.The yield,water use efficiency and water production efficiency of maize reached the maximum value under the mulch drip irrigation and water and fertilizer integration technology,which were 14 560.5 kg/hm2,35.55 kg/（mm·hm2）,46.35 yuan/（mm·hm2）,respectively.The utilization rate of N,P and K increased by 53.04%,58.25%and 44.79%,respectively,when mulch drip irrigation combined with water and fertilizer integration technology.

drip irrigation under mulch;integration of water and fertilizer;hilly area;effect

S275.6

A

1002-2481（2017）10-1620-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.11

2017-04-20

楊 彥（1983-），女，河南清豐人，農藝師，主要從事農業技術推廣工作。