玉米水肥一體化技術應用與推廣的試驗研究

摘 要：當前，夏玉米施用化肥地區一般采取傳統漫灌與一次性施肥的管理方法，如此顯著降低了肥料與水肥的利用水平。雖然分次施肥能節省肥料用量，實現增加肥效的目的，但分次施肥操作復雜，無法在農民中推廣應用。近年來，新型灌溉方式如噴灌、滴灌等逐步擴大應用的范圍，這些技術不僅節約了水源，還達到水肥一體化和分次施肥的目的。微噴灌與大型噴灌設備相比成本更低，也降低了滴灌要求。其相較于傳統畦灌能減少67.5-75.0mm灌水量，同時降低土壤水分下滲速率增加作物產量。本研究對華北地區主要是河北省冬小麥產區開展微噴灌水肥一體化試驗。

關鍵詞：玉米;水肥一體化;水肥耦合

水肥一體化技術更便捷、省時省力、節水省肥，為農民生產生活提供了便利。2020年以來，河北省石家莊、保定、邢臺等地小麥玉米兩熟地應用微噴灌水肥一體化技術已達到460hm2，科學應用農機設施顯著增強了水資源利用能力，最大程度節省了用水和肥料，獲得農作物節水節肥的顯著成果，實現了增產增效技術創新。現今，水肥一體化技術發展更加成熟。在全國水肥一體化技術應用中華北地區已處在中上等水平，推動了農業現代化的可持續發展[1]。

1材料與方法

1.1科學選擇試驗區

試驗區基礎情況為：暖溫帶季風氣候，年均氣溫12.6℃，全年≥0℃積溫4862.9℃.d；年降雨多集中在每年的6-8月，年平均降雨量5625mm，光照條件較好，全年光照2727.8h，無霜期長達201d。

1.2 試驗設計

試驗田按照田間大區的方式進行設計，除采用試驗需求的必要灌溉施肥方式外，其他農業生產方式均以農戶真實意愿為準。試驗灌溉設計處理為3種：具體為①漫灌常規施肥（A）；②微噴灌常規施肥（C）；③微噴灌減肥20%（X）。每個設計處理的面積設定為1350m2。其中②微灌采用的主管道為0.63Mpa、Φ125mmU-PVC管，支管為0.4Mpa、直徑100mm的涂塑軟管；③微噴帶為Φ40×0.3mm的斜5孔微噴帶，工作壓力初步設計為0.07M pa，流量為8m3/（h·100m），微噴帶最初間距為2.4m。試驗品種的選擇為京農科728，并在試驗田中引入噴灌專用肥，施肥量設定為975kg/hm2。玉米播種時間為6月5日；收獲時間為10月3日，澆水、施肥按照如下計劃進行：

處理A在苗期、孕穗期和灌漿期未施肥水，其它播前肥水：450kg/hm2和600m3/hm2，拔節期肥水：525kg/hm2和750m3/hm2，合計：975kg/hm2和1350m3/hm2;處理C在只在苗期未施肥，其余播前肥水：225kg/hm2和300m3/hm2，苗期水：300kg/hm2，拔節期肥水：300kg/hm2和450m3/hm2，孕穗期肥水：225kg/hm2和150m3/hm2，合計：975kg/hm2和1350m3/hm2;處理X與處理C相同，均為苗期未施肥，其余播前肥水：225kg/hm2和300m3/hm2，苗期水：300kg/hm2，拔節期肥水：225kg/hm2和450m3/hm2，孕穗期肥水：225kg/hm2和150m3/hm2，灌漿期肥水120kg/hm2和150m3/hm2，合計：795kg/hm2和1350m3/hm2。

在實際應用過程要根據真實降雨量設計灌溉制度。在降水量充足的8-9月份可達到預期澆水量，故在拔節期至成熟期無需澆水，實際澆水量為600m3/hm2，根據隨雨而行原則施用肥料。

1.3測定項目與方法

1.3.1生物量測定

基于玉米的6個生長期（苗期、拔節期、大喇叭口期、抽穗期、灌漿期、成熟期）進行生物量測定，并按照每個大區內初步確定5個樣本，將樣本放置在105℃烘箱持續殺青30min，并以80℃烘干至恒重，從而完成植物生物量檢測。

1.3.2灌漿速率測定

當玉米生長至開花期后，明確測定時間為10、20、30、40、50d上午9：00-12：00。針對每個大區明確3個處理位置，并有烘箱選出5個生長相同的果穗中部子粒，將其放置在105℃環境內進行15-20min的不間殺青，其后放置在80℃環境內進行烘干直至恒重后方可進行百粒重測定。自變量的設定為玉米開花后的數天t，因變量具體指玉米開花后間隔10d的百粒重w，依托W=A（1+Be-Ct）-1/D的模擬方式對玉米子粒灌漿速率進行模擬。經過軟件擬合后能夠得到方程參數（A、B、C、D），其中A為終極生長量；B為初級參數；C為生產速率闡述；D為形狀參數；當D=1時，可以確定Logistic方程。

經過計算得到的灌漿特征參數為：灌漿過程時速最大天數Tmax=（InB-InD）/C;灌漿速率達最大時的生長量Wmax=A（D+1）-1/D;灌漿速率達最大時Gmax=（C×Wmax/D）[1-（Wmax/A）D];積累起始勢R0=C/D;灌漿活躍期P=6/C。

1.3.3玉米產量測定

玉米產量的測定需要選取每個區域保護完好的3個區域，根據區域玉米的株數、空桿株數、穗數、總鮮量；并依照每個選定區域內20個果穗的穗粒數、干重、千粒重等相關參考指標進行測定。

2結果分析

2.1不同灌溉方式下夏玉米地上部生物量積累

大喇叭口期之前，夏玉米地上部生物量A處理最高，苗期比其他高出60.19%與112.45%，拔節期比其他高出31.20%與49.60%，大喇叭口期比其他高出4.38%與9.67%。玉米施肥后提高了生長水平，卻不斷削弱促進作用。開花期、灌漿期與成熟期全部表現出Cgt;Agt;X，開花期A與C不存在明顯差異，但兩個處理全部超過X，分別超過X處理;灌漿期C處理明顯超過A和X，即為9.58%與11.63%;成熟期的各處理無明顯差異。綜合分析可知，施肥和玉米生物量存在正相關關系;X處理分階段施肥使玉米最終生物量明顯增加。

2.2不同灌溉方式下夏玉米籽粒灌漿特點

2.2.1夏玉米子粒干物質積累動態

玉米子粒灌漿直接影響最終產量。3個處理子粒積累干物質的速度呈先增大后減小特點。C為處理子粒積累干物質增大程度最小，C與X處理累積干物質速度顯著超過A處理。試驗表明，C處理持續增加玉米子粒干物質積累量，與A處理比較，C處理與X處理后期子粒干物質積累量增加明顯。

2.2.2夏玉米灌漿特征參數

關于3種灌溉方式下用Richards方程擬合玉米子粒干物質量與授粉后天數間的關系。在試驗發現采用不同灌溉方式，夏玉米的灌漿特征參數（如終極生長量、生長速率、灌漿速率最大時的生長量、灌漿活躍期等）都有變化，其中A處理分別為：33.83、34.59、0.13、26.73、16.91、1.12、0.13、45.26;C處理分別為：37.20、30.82、0.12、28.33、18.60、1.15、0.12、48.52;X處理分別為：37.41、26.32、0.12、28.33、18.70、1.08、0.12、51.97。通過分析可知，每個處理的決定系數都超過了0.99，代表該模型能對子粒灌漿過程較好模擬。與A處理比較，C和X處理的Tmax和Wmax偏高。每個處理的表現依次排列為Cgt;Agt;X。與A處理相比，C和X護理分別延遲灌漿活躍期。綜上所述，C處理提高灌漿能力，明顯超過A處理，X與A處理相比，P、Tmax和Wmax均較高，但Gmax較低，說明X處理具有較強的灌漿持續期，但明顯降低了速率。

2.3不同灌溉方式下夏玉米產量和產量構成

由各個處理產量構成因素即禿尖長、穗粒粒、千粒重、有效穗數和產量得知，處理A為：1.24、468.23、372.32、66333.33和12128.59;處理C為：1.01、493.56、380.99、67722.22和12941.15;處理X為：1.04、504.38、378.15、64111.11和12245.12。對比各處理產量，C處理的玉米產量最高，為12941.15kg/hm2，此外，A處理和C處理的單位面積有效穗數超過了X處理。

3結論與討論

夏玉米使用氮肥期間產量呈不同變化規律。研究說明，華北地區處于中上等土壤肥力的種植地域，其氮肥對夏玉米產量的貢獻明顯表現為：施苗肥gt;穗肥gt;粒肥。此外，在玉米的全生育期植株中測定積累的氮素呈現“雙峰曲線”的特征，其中1峰為：拔節期-大喇叭口期；2峰為灌漿期。基于此種情況，由傳統施肥方式可測定對不同生長時期的玉米進行氮肥減量后，大約可節省30%的氮肥同時也不會對玉米植株的生長帶來不理影響。本次實驗研究采用不同灌溉方式后，得出利用微噴灌水肥一體化技術可有效的完成氮肥后移及分次施肥作業。結果顯示，通過為微噴灌常規施肥，可完成5次水肥一體化施肥，其與玉米播種期、小喇叭口期的漫灌常規施肥處理方式相對比，有明顯的積累生物量提升，尤其是在大喇叭口期的玉米增量最為明顯。

灌漿作為影響玉米產量的重要部分，經研究表明灌漿實踐、速率的變化都會對玉米灌漿期的子粒量積累帶來直接影響，甚至會出現玉米粒重量的明顯差異。經過對比，微噴灌常規施肥處理能夠明顯提升玉米的灌漿能力，且微噴灌常規施肥處理能夠明顯提升玉米的產量，同時肥料的實用也比漫灌常規施肥處理節約20%左右。此外，采用微噴灌進行玉米灌溉與傳統漫灌相比能夠更為精準的控制灌水量，提高灌溉均勻性，且具使用簡單、設備性價比高、方便收方等優勢。據研究表明，采用微噴灌開展玉米水肥一體化操作，可有效提升水肥利用效率[2]。

相較于噴灌灌溉系統利用微噴灌簡化了操作流程，最大程度壓縮普通滴灌系統運行成本，減輕運行壓力，節省能源。此外，微噴灌還能節約勞動力，推動我國農業機械化發展。故應加強水肥一體化技術推廣，具體對策如下：

3.1加強政策扶持力度，發揮引領示范作用

采用微噴灌開展玉米水肥一體化種植想要達到較好的效果，就必須要加強灌溉系統基礎設施建設工作，如果這部分建設資金需要由農務人員承擔，就會造成巨大的經濟壓力，這與節約資源、提高產能、促進農業經濟效益的提升的初衷嚴重不符。因此，為了進一步加強微噴灌在玉米水肥一體化種植中的覆蓋率，地方政府部門需要從政策方面入手，加強政策的扶持力度為微噴灌玉米水肥一體化種植應用提供資金和技術支撐。同時，科學合理的制定補貼政策，引導當地農民應用微噴灌進行玉米水肥一體化種植， 解決農戶的實際問題，實現玉米質量、產量的增加，提升農民的經濟收益。此外，政府部門可通過與信譽優質的金融機構進行交流合作，依托融資等方式加大社會資金的引入工作，發揮地方農業產業優勢，吸引更多企業加大對農業生產的投入，促進產銷結合的發展，有效的分擔相應的種植風險，達到農戶與企業共贏發展。

通過加強政策扶持力度，政府部門需要持續推進對農業新型經營主體的探索和推廣工作，發揮種植大戶、家庭農場、合作社等新型農業經營主體的生產優勢，樹立微噴灌玉米水肥一體化種植示范戶，發揮引領示范帶頭作用，讓廣大農戶能夠更直觀的了解該技術應用的優勢，以此來為后續推廣工作的開展提供示范支撐。同時面向基層農戶做好實際調研和專業指導工作，構建微噴灌水肥一體化托管服務機制，保障該技術能夠扎實有效的應用在基層農業生產中，實現玉米種植的提效增產，促進農戶的經濟收益提升。

3.2加大農技推廣普及力度，提升農村農業生產科技水平。

第一，有關部門需要不斷加大農技推廣及普及力度，依托實地調研掌握農戶對農技的需求，增加農技的庫存量，擴寬農戶獲取農技學習的渠道，以此來推進農機推廣體系的完善。同時，為提升農技推廣效率和應用質量，需要在農民中深入開展文化科技教育工作，強化農民的文化科技能力。一是國家增大對農村教育的投入力度。目前應借助農村改革稅費、減輕農民負擔的機遇，為農民解決亂收費、亂攤派的問題，持續加大農村基礎教育經費，加大力度進行村小建立，避免再次出現文盲的情況。

第二，持續加大農民繼續教育的投入，增加農民的專業知識儲備。開展農村、農民的受教育水平及專業農機水平的調研工作，根據調研分析擴寬農技培訓的渠道，為農民提供最新的農技、激發農民學習熱情，以此來促進農技的實用范圍。

3.3加大農村科技投入，全面落實科技興農戰略。

第一，增加農村科技投入渠道，構建農村科技網絡系統，優化農村網絡基礎設施，依托地方高校及農技推廣單位開展科技入鄉工作，發揮示范戶引領帶頭作用，擴大農技使用范圍。依托新媒體，通過手機APP、短視頻、教育平臺等資源，加強農戶日常應用水肥一體化的積水能力。

第二，定期開展技術培訓，為科教興農奠定良好基礎。定期開展“綠色助農工程”系統的為農戶進行農技培訓，通過現場講座、參觀示范、入戶指導等方式，實現農技入村、入戶。

第三，加快建立農村科研基地。通過與當地高校、農研院等交流合作，引入進步設備，在廣大農村地區建立高科技研究基地：①基于產學研創新科技系統。科研單位結合實際情況為農民傳授種植經驗，引導農民在耕作中應用科學技術；②基于農業技術實地平臺建設現代農業基礎設施，高度融合分散的農戶資源，提高農業生產的水平[3]。

3.4穩定農業技術推廣隊伍，提高服務人員的素質。

在農業技術推廣過程中推廣人員發揮了促進、中介、參謀等作用，推廣隊伍的整體素質與推廣效果密切聯系，在發展農業經濟過程中構建一支高素質和高業務水平的團隊非常重要。

第一，強化基層農技人員職業培訓工作，強化基層農技推廣人員的“為農民服務”的意識，結合基層農戶的需求，從實際出發提升基層農機推廣服務人員的基礎知識、專業技能、社會服務、農業實踐、經營管理等各項能力，為農技推廣工作的開展提供保障。

第二，打造一支高質量農業技術推廣團隊，不斷吸收新農技，完善隊伍結構提升農技人員專業能力。重點把握農技發展趨勢，評價發展動態及關鍵技術。

第三，科學建立制度，確定學習的內容和方法，鼓勵科技人員定期開展業務學習，借在職培訓、脫產學習、深入生產等形式完成第二學歷學習。升級老化知識，全面應用新形勢進一步滿足農民的需求。

第四，完善運行制度，落實職業資格準入考核制度，調整崗位以此來保障用人機制的全面性。完善人員考核體系，并將此作為薪資福利提升的基礎。

第五，全面落實核激勵制度，提升農技推廣人員的薪資福利待遇，增加一線工作人員的補貼，與地方院校合作開展定向農科人員培訓，針對創新的農科成果給予一定評職稱方面的優惠待遇。

4結束語

玉米水肥一體化技術應用提高了產量，對農業水肥資源實現節約，保證水肥利用質量，這也是實現農民增產增收的關鍵。玉米水肥一體化是聯系灌水和施肥的高新科技，其高度聯系了灌溉設施、水溶肥料和灌溉施肥機制。但在現實生產過程中無法密切聯系這些因素，不利于取得水肥一體化技術應用效益。結合現有技術，構建規范、精準的水肥一體化管理制度，實現玉米高產高效的可持續發展。

參考文獻：

[1]張雙拴，劉婷璐，張小軍，梁霄.關于玉米應用水肥一體化技術研究與推廣[J].農家參謀，2021（22）：11-12.

[2]張志.河南商丘市玉米水肥一體化技術的應用與推廣[J].農業工程技術，2021，41（20）：39+41.

[3]李聰.玉米應用水肥一體化技術的推廣研究[J].南方農機，2020，51（12）：45-46.