河西灌區玉米制種高產高效水肥一體化運籌技術模式

趙致禧 肖占文 程紅玉 王治江 付余業

（1 張掖市農業科學研究院，甘肅張掖 734000；2 張掖市中天農業科技有限公司，甘肅張掖 734000；3 河西學院農業與生態工程學院，甘肅張掖 734000；4 河西走廊玉米種子工程技術研究中心，甘肅張掖 734000）

甘肅河西走廊作為我國玉米制種主產區，由于地處西北干旱、半干旱區，水資源匱乏依然是影響玉米制種產業可持續發展的重要因素。生產上由于制種基地施肥技術陳舊，灌溉制度不合理，多采用傳統的大肥大水投入來提高產量，導致水資源和肥料浪費，制種田土壤板結、理化性狀下降，嚴重影響制種產量、質量和效益[1]。如何優化灌溉制度和施肥技術，提高水肥利用率已成為目前亟待解決的迫切問題。實踐證明，膜下滴灌水肥一體化技術現已成為旱作農業的一項節水節肥新技術[2]。該技術將覆膜技術和滴灌技術有機結合，灌水與施肥有機結合，通過精準控制灌水量、施肥量、灌溉及施肥時間，實現對作物按需供水供肥，能顯著提高水肥利用率[3]。目前膜下滴灌水肥一體化技術在棉花、玉米等大田作物中得到迅速推廣，發揮了明顯的節水、節肥和增產增效作用，但該技術在應用中依然缺乏有利于目標作物高產高效的優化灌溉制度和科學施肥技術體系，影響了技術優勢的發揮[4]。有關玉米膜下滴灌需水需肥規律、水肥耦合機制、灌溉制度等方面前人已做過相關研究，為玉米水肥一體化水肥高效管理提供了理論支撐及技術支持[5]，但適宜河西灌區制種玉米水肥一體化高效運籌技術模式還缺乏深入探討。為了進一步挖掘玉米制種產量潛力，實現玉米制種高產高效目標，本文探索了制種玉米膜下滴灌水肥一體化施肥模式及水肥運籌方案，為甘肅河西內陸灌區制種玉米水肥高效利用提供指導方案和技術保障。

1 河西灌區制種玉米需水需肥規律

1.1 制種玉米需水規律玉米需水量受產量水平、品種特性、栽培條件和氣候等諸多因素的影響。從生育進程和生長發育規律看，玉米一生的需水動態基本遵循“苗期少，穗期多，花粒期偏多，成熟期減少”的規律。前人研究實踐表明，春玉米一生的耗水總量為2550～6000m3/hm2，每生產1kg 玉米籽粒約耗水0.6m3。播種至拔節期耗水少，約占總耗水量的18%，但春玉米早春播種干旱多風，不易保墑，墑情不足會影響種子萌發出苗；拔節至吐絲期生長代謝加快，耗水量加大，約占總耗水量的38%，期間的抽雄開花期是玉米需水臨界期，也是決定有效穗數和穗粒數的關鍵時期，水分不足會引起小花大量退化和花粉粒發育不健全，降低穗粒數，嚴重影響產量。吐絲至灌漿期耗水強度增高，約占總耗水量的32%，決定籽粒敗育數、庫容量和飽滿度；灌漿至成熟期耗水逐漸減少，占總耗水量的10%～30%，此期保持土壤濕潤，有利于防止植株早衰，延長灌漿持續期，提高灌漿強度，增加粒重[6]。制種玉米生長勢較弱，生產力水平低，總體需水較大田玉米相對較少。但制種田由父本和母本構成復合群體，存在父母本錯期播種和花期調控問題，對灌水時期和灌水量要求更高。樊廷錄等[7]研究表明，制種玉米對水分敏感的時期為母本吐絲期＞大喇叭口期＞灌漿中期，吐絲期灌水不足會使果穗長度變短，穗粒數減少。張芮等[8]研究認為，制種玉米拔節至抽穗期缺水抑制葉面積擴展，導致植株矮小，產量降低；抽穗至灌漿期水分脅迫影響種子庫容建立，籽粒小、千粒重減小；開花授粉灌漿期是制種玉米耗水量最大的時期，水分脅迫將減少光合產物的轉移，對種子質量和產量及水分利用影響很大 。因此制種玉米拔節至灌漿期應充分供水，成熟期逐漸減少供水，以實現節水增產增效目標。

1.2 制種玉米需肥規律玉米是需肥較多的作物，一般隨著產量的提高，單位面積需肥量隨之提高。玉米一生的需肥動態基本遵循“前期少，中期多，后期較少”的規律。索東讓等[9]研究表明，制種玉米生產力水平較低，需肥量小于大田玉米，每生產100kg 玉米種子平均吸收N、P2O5、K2O 養分分別為2.65kg、1.12kg、3.45kg，氮磷鉀比例為1∶0.42∶1.30；王勇等[10]認為河西地區在中等施肥水平下每hm2施N 375kg、P2O5150kg、K2O 150kg，足以使制種玉米產量水平發揮到最大，超量施肥增效不顯著。生育進程中對養分吸收呈現苗期少，拔節期迅速增大，抽雄期、灌漿期平穩累積的變化趨勢。拔節前氮、磷、鉀吸收量分別占43.6%、37.8%和58.3%，拔節至抽雄期分別占22.1%、27.1%和18.3%，抽雄至灌漿期分別占26.3%、19.4%和14.5%，后期較少，灌漿至成熟期分別占8.0%、15.7%和8.9%。孫寧科等[11]試驗表明，施氮對制種玉米產量具有主導作用，每hm2施N 300kg 可獲得高產，施P2O590kg 可維持磷素平衡，施K2O 75kg 可滿足鉀素需求。河西灌區制種玉米每hm2化肥的適宜用量為N 300kg、P2O5150kg、K2O 150kg，N∶P∶K比例為1∶0.5∶0.5[12]。綜上，河西灌區制種玉米每hm2合理氮素水平為225～300kg，磷素水平為90～150kg，鉀素水平為75～150kg，N∶P∶K 比為1∶0.4～0.5∶0.3～0.5。可作為河西玉米制種田平衡施肥的重要依據。

1.3 制種玉米水肥耦合效應水肥協同運籌是制種玉米實現高產高效的關鍵措施。趙建華等[13]研究認為，河西灌區灌漠土上制種玉米水氮最佳組合為灌水量4500m3/hm2、施氮225kg/hm2。連彩云等[14]研究表明，河西灌區壤土上壟膜溝灌條件下，制種玉米最適宜水肥耦合模式為：灌溉定額3752～4802m3/hm2，施N 量210～240kg/hm2，施P2O5量120～150kg/hm2，有利于提高產量和水氮利用效率，保持種子活力最強。這些研究結論可作為玉米制種田水肥運籌方案制定的重要依據。

2 制種玉米高產高效施肥模式及水肥運籌方案

在試驗示范與生產實踐基礎上，探索出制種玉米“基肥+水溶肥滴灌追肥”施肥模式及水肥運籌方案。此模式在施足底肥的基礎上采用膜下滴灌水肥一體化技術，按照“總量控制、分期調控、少量多次”的原則，在制種玉米生育期全程滴水和追施水溶性配方肥，滿足玉米水肥需求，達到水肥協同運籌，實現玉米制種目標產量7500～8250kg/hm2，與傳統施肥和灌溉比較，節肥20%～30%，節水30%以上，增效10%～15%。

2.1 制種玉米水肥一體化灌溉制度及運籌方案根據制種玉米需水特性、土壤質地類型、灌溉條件等確定灌溉定額，按照制種玉米生育進程及階段需水規律、當地降水情況和土壤質地及保水性能確定滴水時期、滴水次數和滴水定額。一般全生育期滴水9～11 次，滴水量約5m3/h，其中質地偏輕的砂土滴水11 次，滴水周期7～10d，各生育期每hm2滴水量分配標準為：出苗期、5～7 葉期分別滴225～300m3，拔節期、小喇叭口期分別滴375～450m3，大喇叭口期、抽雄期、開花期、吐絲期、灌漿期分別滴450～525m3，乳熟期滴300～375m3，蠟熟期滴225～300m3，總滴水量控制在3975～4800m3之間。壤土滴水10 次，滴水周期10～12d，可減少5～7 葉期滴水，每hm2總滴水量控制在3750～4500m3之間。黏土滴水9 次，滴水周期12～15d，可減少5～7葉期和小喇叭口期滴水，每hm2總滴水量控制在3375～4050m3之間。每次滴水標準為膜下土壤全部濕潤，濕潤深度50～60cm。生產上可根據土壤質地、作物長勢、氣溫高低和當地降水量、降水時期適當調整灌水量和灌水時期。首先根據制種規模設計好水肥一體化滴灌施肥系統，播種前8～10d 根據種植模式完成整地、鋪滴灌帶和蓋膜壓膜一體化作業，播種后至出苗期土壤墑情不足及時滴水，土壤相對含水量達60%～70%，滿足種子吸脹萌發，爭取一播全苗；拔節期及時灌好攻稈水，土壤相對含水量保持70%～75%，促苗早發；拔節后需水量逐漸增多，重點在大喇叭口期、抽雄期及時灌足攻穗水，土壤相對含水量保持75%～80%；開花、吐絲、授粉、灌漿期及時灌足攻粒水，土壤相對含水量保持80%；乳熟期后逐漸減少灌水量，土壤相對含水量保持65%～70%，以防植株早衰；蠟熟末期至完熟期達到生理成熟停止灌水。

2.2 制種玉米水肥一體化施肥運籌方案

2.2.1 施足基肥，培肥地力基肥主要選擇有機肥，在播種前結合耕翻施入耕層，目的在于提升耕地質量，減少化肥用量。一般根據當地肥源可選擇發酵羊糞、牛糞、雞糞等優質農家肥，每hm2用量12000～15000kg；或選擇商品有機肥，用量1200～1500kg；或選擇配施生物有機肥，用量600～750kg；長期不施有機肥的土壤結合基肥增施硫酸鋅30kg、硼肥15kg、硫鎂鐵錳肥15kg。

2.2.2 采用膜下滴灌方式，合理追肥根據制種玉米養分需求規律、當地土壤質地類型及肥力高低、制種產量目標等，按照“有機無機配施，大量元素與微量元素配施，長效肥與速效肥配施”的原則，以“攻稈肥、攻穗肥、攻粒肥”三攻追肥為核心，在制種玉米生育期全程追施水溶性配方肥。一般玉米全生育期滴施水溶肥 8 次，每次滴施水溶肥60～90kg/hm2，玉米生長的苗期、穗期和花粒期施肥用量按3∶4∶3比例分配。

（1）攻稈肥：施肥量占總需肥量的30%左右，在拔節期苗高30～40cm、7～9 葉追施第1 次肥料，選擇含腐殖酸水溶肥（N-P-K∶17-17-17，HA≥3%），用量90kg/hm2，氮磷鉀比1∶1∶1；第2次追肥結合灌水周期進行，選擇大量元素高氮水溶肥（N-P-K∶30-15-10）+Te（微量元素，下同），用量90kg/hm2，氮磷鉀比1∶0.5∶0.3，配施礦源黃腐酸鉀水溶肥，促進根系發育。

（2）攻穗肥：施肥量占總需肥量的40%左右，從大喇叭口期開始至抽雄期分3 次追施，間隔期結合灌水周期進行，第1 次、第2 次選擇大量元素高氮水溶肥（N-P-K∶30-15-7），用量90kg/hm2，氮磷鉀比1∶0.5∶0.23；第3 次選擇高鉀水溶肥（N-P-K∶18-9-28），用 量90kg/hm2，氮 磷 鉀 比1∶0.5∶1.5。

（3）攻粒肥：施肥量占總需肥量的30%左右，在開花期、吐絲期和籽粒形成灌漿期分3 次追施，第1 次選擇高氮水溶肥（N-P-K∶30-15-10）+Te，用量60kg/hm2，氮磷鉀比1∶0.5∶0.3；第2 次選擇大量元素高磷水溶肥（N-P-K∶15-35-10）+Te，用量75kg/hm2，氮磷鉀比1∶2.3∶0.6；第3 次選擇高鉀水溶肥（N-P-K∶18-9-28），用量90kg/hm2，氮磷鉀比1∶0.5∶1.5。每次追施水溶肥可根據玉米長勢調節，適量配施鋅、硼等微量元素，以滿足玉米營養均衡和協調生長為原則。肥料選擇執行國家標準。

綜上，本文參照前人研究成果，結合生產實踐，探索出制種玉米“基肥+水溶肥滴灌追肥”施肥模式及水肥運籌方案，可實現玉米制種高產高效、節本增效協同發展。適宜在甘肅河西灌區玉米制種基地示范推廣。