黃淮海地區冬小麥噴灌水肥一體化技術研究

蘭考縣農業農村局 王俊超

修武縣郇封鎮政府 張素玲

水肥一體化技術是一項綜合了水分和養分管理的現代化農業生產措施，具有節水、節肥、省工、高效等特點。我國的水肥一體化技術研究起步較晚。目前，我國的水肥一體化技術仍以設施農業為主。滴灌水肥一體化技術在新疆維吾爾自治區穩步發展。相比而言，噴灌水肥一體化技術的研究尤其是針對大田糧食作物的灌溉施肥技術開展的工作還遠遠不夠。因此，我們有必要開展大田糧食作物噴灌水肥一體化技術的研究，以期為黃淮海地區大田糧食作物噴灌水肥一體化技術的推廣應用提供參考。

一、噴灌系統分類

噴灌被認為是灌溉現代化的重要標志，借助水泵和管道系統或利用自然落差，將有壓水通過管道輸送到灌溉田塊，通過噴頭噴到空中，散成小水滴，均勻降落到作物和地面上的灌溉方式，是模擬人工降雨的全面灌溉方式。噴灌可以分成管道式噴灌和機組式噴灌系統兩大類。管道式噴灌系統又可分為固定管道式、半固定管道式和移動式3 種，其中使用半固定式噴灌系統所占面積＞50%。但是，移動支管和噴頭等所需人工強度大，勞動效率較低，因此逐漸改造成了固定式噴灌系統，近年來出現的地埋伸縮式噴灌系統就是固定式噴灌系統的形式之一。機組式噴灌系統包括圓形噴灌機、平移式噴灌機、卷盤式噴灌機、滾移式噴灌機、輕小型噴灌機等。

二、施肥設備選配

目前，國內水肥一體化工程中大量應用的施肥裝置，按照施肥量的控制方式不同，可分為定量式和比例式兩類。按照是否需要外加動力又可分為兩大類，一類是不需要額外動力的水力驅動類，另一類是需要外加動力的電力驅動類，如離心泵、旋渦泵、噴射泵、隔膜泵、柱塞泵和螺桿泵等。對于微灌系統而言，其對水質要求很高，且對壓力變化很敏感。對于機組式噴灌系統而言，要求施肥裝置的注肥流量必須穩定，不應隨管道壓力的變化而變化。因此，當工作壓力＜0.04 MPa 時，可選用柱塞泵、隔膜泵和螺桿泵；當工作壓力＞0.04 MPa 時，應選用柱塞泵和螺桿泵。近年來，國內一些學者開發的泵注入施肥裝置應用于圓形噴灌水肥一體化技術中，在玉米、小麥和馬鈴薯灌溉施肥管理方面取得很好的效果。同時，其先進的自動化管理水平也代表了未來國內大田糧食作物噴灌水肥一體化發展的趨勢。

三、冬小麥灌溉制度的制定

灌溉制度的主要參數包括灌水時間、灌水次數及灌水定額（每次灌溉的水量）等。在生產中農民往往根據往年的豐產經驗來確立灌溉制度，其優點是簡單易行，但存在不同用戶經驗不一致、單次灌水量大、灌溉水利用效率低等問題。加之華北地區水資源越來越緊張，傳統的漫灌或畦灌技術將越來越難以適應未來農業發展的需要。因此，需要大力發展高效節水灌溉技術。另外，農民還有基于土壤含水量來確定灌溉制度，其優點是能夠根據土壤水分的變化確定合理的灌水量，不足之處是需要測定土壤水分。近年來，隨著土壤水分傳感器技術的發展，其成本在降低，同時測量準確性在提升。因此，對于有條件的地區，建議采用該技術。灌水定額可根據灌水上下限確定，其計算公式如下：

式中：m—灌水定額，單位為mm；H—土壤計劃濕潤層深度，單位為mm；θmax—灌水上限，單位為%；θmin—灌水下限，單位為%；η—灌溉水利用系數，無量綱。當風速低于3.4 m/s 時，噴灌系統取0.8～0.9；當風速為3.4～5.4 m/s 時，噴灌系統取0.7～0.8。其中，土壤計劃濕潤層深度與小麥根系分布深度有關，通常播種期至苗期土壤計劃濕潤層深度取10～20 cm，冬灌時計劃濕潤層深度取40～50 cm，返青期計劃濕潤層深度取30～40 cm，拔節期和抽穗期計劃濕潤層深度取40～60 cm，開花期和灌漿期計劃濕潤層深度取40～50 cm。小麥的灌水上限一般為100% FC，下限為60% FC，其中，FC 為田間持水量（單位為cm3/cm3）。

四、冬小麥施肥制度的確定

根據小麥的需肥規律、土壤肥力以及目標產量確定合理的施肥制度，包括總施肥量、氮磷鉀比例以及底肥、追肥比例。黃淮海地區，傳統施肥管理一般采取底肥加拔節期追肥的施肥方式，或者采取直接一次性施足底肥的方式。這種方式會大大降低肥料利用率并且造成土壤板結和地下水污染的問題。因此，需要大力推廣水肥一體化技術。對該技術而言，其顯著特征是能隨水施肥。研究表明，降低底肥量，增加追肥量，并采取3～4 次追肥的方式能顯著提高小麥的產量和改善其品質。對于冬小麥噴灌水肥一體化技術而言，建議底肥施入30%的氮肥和全部的磷肥、鉀肥，其余氮肥分別在返青期至拔節期、拔節期至抽穗期、抽穗期至灌漿期分3 次施入，同時可按照1：3：1的比例施入。今后，對于有條件追施水溶肥的地區，可適當減少底肥施入的磷肥和鉀肥，其余部分也可隨水施入。

五、噴灌水肥一體化技術系統操作方式

研究表明，對于滴灌水肥一體技術而言，其系統運行方式推薦1/4 清水+1/2 水肥液+1/4 清水的運行方案，并且施肥頻率為7 d/次。但對于噴灌系統而言，這種操作會增加運行管理成本。考慮到噴灌管道中的水通過噴頭噴灑到作物冠層，會產生一部分冠層截留，這部分水分會通過各種變化流失掉。所以，通過噴灌水肥一體化技術進行灌溉施肥時會有一部分肥液截留在小麥冠層，這部分水肥液的利用情況還沒有相關的研究能證明被作物吸收。因此，對于噴灌施肥而言，要采取合理的系統運行方式來減少這部分肥液的損失。建議對于噴灌系統而言，其施肥時可采取水肥液+清水的操作步驟，以避免蒸發漂移損失帶來的水肥浪費現象，同時考慮到風速和溫度對噴灌施肥的影響，建議在夜間或清晨無風或微風條件下進行灌溉施肥。

六、肥料的選擇

在水肥一體化技術中，肥料的選擇應滿足下列要求：一是肥料養分含量高、水溶性好；二是肥料的不溶物少、品質好，與灌溉水相互作用小；三是肥料品種之間能相容，相互混合不發生沉淀；四是肥料腐蝕性小，偏酸性為佳。依據上述原則，應用水肥一體化技術時，小麥施用的氮肥常采用尿素，磷肥常采用過磷酸鈣或鈣肥、鎂肥、磷肥作為基肥施入，鉀肥采用氯化鉀、磷酸二氫鉀或硫酸鉀，也可采用市場上銷售的小麥專用肥或葉面肥，如黃腐酸鉀肥、海藻葉面肥、液體有機硅肥等來補充小麥所需營養元素。同時，注意補充微量元素肥料時，一般不能與磷肥同時施用，以免產生不溶性磷元素酸鹽沉淀物而阻塞滴頭。