玉米水肥一體化研究

王囡囡，張春峰，朱寶國，孟慶英，馮浩原

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院 黑龍江，佳木斯 154007）

水肥一體化技術(shù)也稱灌溉施肥技術(shù)。通過玉米水肥一體化系統(tǒng)供給水肥，在整個(gè)生育期內(nèi)按照玉米需水需肥規(guī)律，通過對玉米群體均勻灌溉，將可溶性固體或液體肥料準(zhǔn)確地輸送到玉米根部土壤，水肥一體化種植的玉米其用水用肥精準(zhǔn)高效，玉米群體整齊度好、結(jié)實(shí)好、提早成熟、品質(zhì)好、對氣候環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。孫曉周等[1]針對玉米生長中后期普遍存在的澆水追肥用工難、產(chǎn)量低且不穩(wěn)等問題，特開展了玉米滴灌水肥一體化配套技術(shù)應(yīng)用研究。研究結(jié)果表明，每畝增產(chǎn)率達(dá)25.9%，每畝節(jié)水15%～20%，節(jié)肥20%～30%，節(jié)約人工。李霞等[2]開展了玉米水肥一體化技術(shù)試驗(yàn)，初步形成了一套適合溫泉縣選用的膜下滴灌玉米水肥一體化技術(shù)模式，主要包括品種選擇、布管方法、播種技術(shù)、田間管理、灌水施肥及病蟲害防治等各項(xiàng)技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了水肥同步管理，節(jié)水節(jié)肥效果明顯。任楊[3]研究發(fā)現(xiàn)水肥一體化技術(shù)可以增加肥料以及水資源的利用率、減輕環(huán)境污染和大量施肥的矛盾、水資源匱乏矛盾，能夠合理的加速農(nóng)業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。前人的研究表明在玉米不同生育期生長階段，由玉米水肥一體化系統(tǒng)供給水分與肥料，可以明顯改善玉米的生長環(huán)境條件，提高水肥利用率，促進(jìn)玉米增產(chǎn)，改善玉米外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。玉米中后期植株高大，不利于灌水追肥，為解決玉米中后期追肥灌水節(jié)省人工成本等問題，玉米水肥一體化技術(shù)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，具有大面積推廣和良好的應(yīng)用前景。

1 玉米需水規(guī)律

朱偉峰等[4]研究結(jié)果表明，黑龍江地區(qū)在75%及以上的降雨概率下，玉米的生長就會(huì)受到干旱的威脅。分析了1990～2015年黑龍江地區(qū)春玉米全生育期在不同降雨頻率下的干旱分布空間特征，同時(shí)得到了玉米的灌溉需水量分布情況。王潁輝等[5]研究表明，研究區(qū)干旱年份玉米拔節(jié)期與抽雄期耗水量占玉米整個(gè)生育期的50%以上，耗水強(qiáng)度依次表現(xiàn)為抽雄期＞拔節(jié)期＞灌漿期＞苗期。楊曉麗等[6]探討不同灌溉方式、不同灌水方案下的水分利用效率，以期最終實(shí)現(xiàn)水肥精準(zhǔn)控制，為節(jié)本增效提供理論基礎(chǔ)。玉米植株隨著營養(yǎng)生長階段的進(jìn)行，需水量逐漸增加，在玉米苗期，植株較小，需水量也較小，在不影響正常生長發(fā)育的前提下一般不需要澆水，苗期適當(dāng)控制玉米生長環(huán)境水分供給，可以促玉米根系發(fā)育。從拔節(jié)期到成熟期都應(yīng)保證玉米良好水分供給，拔節(jié)期后，玉米生長加快，需水量逐漸增加，玉米的根、葉、莖等進(jìn)入快速增長期，同時(shí)雌穗與雄穗開始生長發(fā)育，玉米抽絲授粉期對水分最敏感，是玉米需水臨界期，這一時(shí)期玉米需水達(dá)到生育期高峰，缺水會(huì)造成玉米籽粒結(jié)實(shí)不良、減產(chǎn)等現(xiàn)象。若雨水不足發(fā)生干旱，要及時(shí)灌水。從乳熟期至完熟期，耗水強(qiáng)度降低，但仍要保證玉米生殖生長所需水量。

2 玉米需肥規(guī)律

劉素玲等[7]研究結(jié)果表明，玉米施肥規(guī)律受氣候環(huán)境、土壤基礎(chǔ)肥力、玉米保苗密度、肥料的種類和數(shù)量影響，不同情況下玉米施肥要靈活應(yīng)用，便于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。齊秀芹[8]研究發(fā)現(xiàn)，玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵離不開合理及時(shí)的施肥，在玉米整個(gè)生育期內(nèi)，根據(jù)玉米各生育階段需肥規(guī)律精準(zhǔn)施肥，即可提高肥料利用率，又可增加玉米產(chǎn)量。于洪久等[9]對黑龍江省半濕潤區(qū)春玉米施肥研究發(fā)現(xiàn)，施肥時(shí)期與次數(shù)、施肥技術(shù)種類與水平、肥料種類及比例，對黑龍江省半濕潤區(qū)春玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)均有影響。玉米屬于高桿作物，植株高大，需肥量較大。玉米在不同的生育期所吸收氮、磷、鉀的量不相同，一般來說，呈現(xiàn)玉米生育前期植株生長慢，養(yǎng)分的吸收量較少；拔節(jié)期至開花期器官分化植株生長快，玉米營養(yǎng)生長與生殖生長同時(shí)進(jìn)行時(shí)期達(dá)到峰值，養(yǎng)分的吸收速度快、需肥量大，玉米雌雄穗的分化和形成是吸收營養(yǎng)較多時(shí)期，進(jìn)入玉米生殖生長期的養(yǎng)分吸收主要供給籽粒的形成。玉米施肥要因地制宜，農(nóng)家肥為主，化肥為輔，有條件的農(nóng)戶最好進(jìn)行測土配方施肥，避免過量施肥造成的肥料浪費(fèi)和增加種植成本，注意鋅等微量元素配合，提倡水肥一體化施肥技術(shù)。

3 玉米水肥一體化技術(shù)要點(diǎn)

3.1 玉米品種的選擇

建議選用生育期適宜的當(dāng)?shù)刂髟阅兔芷贩N，要求該玉米品種地上部氣生根發(fā)達(dá)、層數(shù)多、抗倒伏性好，為防治地下害蟲及殺菌作用，玉米種子要進(jìn)行包衣處理。根據(jù)當(dāng)?shù)赜衩滋镩g病蟲害常年發(fā)生情況，明確防治對象，有針對性地選擇種衣劑[10-12]。

3.2 土壤的準(zhǔn)備

玉米水肥一體化種植地塊要求排灌水方便，地勢平坦，坡地坡度小于15°，土壤基礎(chǔ)肥力中等以上，沙土地塊、白漿土塊、易澇地塊、坡度加大地塊、重鹽堿地塊不適合應(yīng)用水肥一體化技術(shù)。選擇好地塊后，本著細(xì)碎、平整、保墑、高效的原則，為播種保苗做好準(zhǔn)備。適時(shí)進(jìn)行整地作業(yè)，整地作業(yè)包括深翻、深松、滅茬、旋耕、耙地、施基肥等。膜下滴灌系統(tǒng)的建立，一般采用大壟雙行種植，一般壟高10～12cm，壟底寬130cm，壟頂寬85cm，即將原來60～65cm的兩行壟合并成一條壟。覆膜前要進(jìn)行化學(xué)除草，選用廣譜性、低毒、殘效期短、效果短、效果好的除草劑，進(jìn)行全封閉除草，邊噴邊覆膜[13-14]。

3.3 覆膜與鋪設(shè)滴灌帶要求

要求拉緊埋實(shí)，一般兩膜間距為115～130cm，開溝間距比地膜窄15～20cm，以便壓膜；覆蓋要順風(fēng)，邊覆邊埋，拉緊埋實(shí)，同時(shí)壓好腰土。

3.4 放苗補(bǔ)苗

播種后要及時(shí)破膜放風(fēng)和摳苗，覆膜要保證苗眼處于膜下2～3cm，以防止出苗后地膜燙傷玉米苗。當(dāng)玉米出苗率達(dá)到50%以上時(shí)第一次摳苗，當(dāng)玉米出苗率達(dá)到90%以上時(shí)第二次摳苗，原則是留大壓小，留強(qiáng)壓弱。

3.5 灌水時(shí)間

因地制宜的根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況制定灌溉方案，可以通過當(dāng)?shù)赜炅糠植肌夂蛱卣鞯惹闆r確定是否進(jìn)行灌水。觀察土層中土壤攥后成團(tuán)較濕潤則不缺水；如果攥后土壤開裂松散則需要灌水。觀察玉米幼嫩的莖葉是否先枯萎；植株底部葉片是否變綠變黃，植株生長速度變緩，葉片中午打綹，晚上葉片仍未恢復(fù)，如有以上現(xiàn)象需及時(shí)灌水[15-16]。

3.6 化控技術(shù)

玉米是高桿作物，倒伏時(shí)有發(fā)生，通過噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可有效減低倒伏對玉米產(chǎn)量的影響，在玉米大喇叭口期可選用玉黃金、金得樂、玉米健壯素等植物生長調(diào)節(jié)劑噴施，能降低玉米株高和穗位，莖稈增粗、氣生根數(shù)增多，達(dá)到抗倒伏、防空桿的增產(chǎn)作用[17-19]。

3.7 清除廢膜

玉米收獲以后要徹底清除廢舊地膜，凈化土壤，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。較好地防止農(nóng)田污染和公害，降低成本。

4 水肥一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 節(jié)水節(jié)肥效果明顯

水肥一體化技術(shù)與傳統(tǒng)灌溉施肥技術(shù)比較，具有施肥簡便、施肥均勻供肥及時(shí)、便于吸收、提高肥料利用率等優(yōu)點(diǎn)。將可溶性固態(tài)或液體肥料配制成的肥液精準(zhǔn)的施入玉米根部，減小灌溉用水量和肥料用量，即減少占用資源有提高水肥利用率。一般情況下，水肥一體化技術(shù)肥料利用率是傳統(tǒng)施肥利用率的兩倍，可節(jié)省化肥30%～50%，增產(chǎn)10%以上[20-22]。

4.2 減少農(nóng)藥用量，減輕病蟲草害發(fā)生

水肥一體化技術(shù)膜內(nèi)土壤濕度低，不利于玉米病菌、雜草、害蟲的形成與發(fā)生，可以減小農(nóng)藥的用量和防治病蟲草害的人工成本。與傳統(tǒng)農(nóng)藥用量比較可減少15%～30%。

4.3 節(jié)本增效

玉米水肥一體化系統(tǒng)建立后，對于供水與施肥操作方便，節(jié)約人工灌溉和人工施肥成本。水肥一體化的精準(zhǔn)供水與施肥使得大部分地表保持干燥，減少了雜草的生長，減少了農(nóng)藥用藥量和用于除草的人工成本。減少了病蟲害的發(fā)生，減少了用于防治病蟲害、噴藥等人工勞動(dòng)力。

4.4 提高玉米產(chǎn)量，改善玉米品質(zhì)

通過水肥的控制可以方便及時(shí)地改善玉米群體生長環(huán)境。應(yīng)用水肥一體化技術(shù)種植的玉米，收獲期提前，成熟度好，產(chǎn)量高。玉米的容重、粗蛋白含量、粗淀粉含量、賴氨酸含量均有所提高，可改善玉米的外觀與品質(zhì)。

4.5 精準(zhǔn)施肥

水肥一體化技術(shù)可根據(jù)玉米各生育期生長階段有針對性地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)水肥管控，提高肥料利用率，降低灌水量和肥料施用成本。

5 水肥一體化技術(shù)的缺點(diǎn)

5.1 水肥一體化系統(tǒng)運(yùn)行成本高，管線易損壞堵塞

玉米水肥一體化系統(tǒng)工程造價(jià)高，每畝投資在400～1500元，維護(hù)成本高，不利于大面積推廣應(yīng)用。灌水器的堵塞與管線的堵塞是水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題，堵塞原因有化學(xué)反應(yīng)、物理現(xiàn)象和生物因素。對于灌溉時(shí)的用水要嚴(yán)格，必須經(jīng)過過濾，必要時(shí)還需經(jīng)過沉淀和化學(xué)處理[23-25]。

5.2 不利于玉米根系下軋，有倒伏風(fēng)險(xiǎn)

水肥一體化只濕潤部分土壤，由于根的向水性，玉米根系集中在表層，導(dǎo)致根系分布較淺，在風(fēng)力較大的地區(qū)可能會(huì)發(fā)生倒伏，影響玉米產(chǎn)量與收獲。

5.3 鹽害與水質(zhì)污染

當(dāng)在含鹽量高的土壤上進(jìn)行滴灌或利用咸水灌溉時(shí)，鹽分會(huì)累積在玉米周邊引起鹽害。但玉米水肥一體化系統(tǒng)遭遇故障、停電等特殊情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)回流現(xiàn)象，這時(shí)肥液可能被帶到水源，造成水源污染。