小麥玉米水肥一體化高效節肥試驗示范與應用分析

近年來，隨著我國糧食需求量的不斷加大，耕地的復種指數也逐漸提高，農民朋友為了實現糧食產量最大化，不斷加大化肥的施用量，既造成不必要的肥料浪費，又導致土壤板結、土壤鹽漬化日益加重，農業面源污染問題突出。隨著測土配方施肥、有機肥替代化肥、化肥減量增效等技術的推廣應用，各地總結探索出了不少高效、便捷、科學的節肥增效技術模式。水肥一體化高效節肥技術是利用互聯網控制技術，將灌溉、施肥、病蟲害防治等融為一體的節水、高效節肥技術模式，具有節肥、節水、省工省力、省時省電、增產高效的特點，是今后現代農業規模化發展中不可或缺的農業節肥節水新技術。

一、小麥玉米水肥一體化的現狀

近幾年，我國農業正處于傳統農業向現代農業的轉型期，物聯網技術的應用將為現代農業的發展發揮至關重要的作用，水肥一體化技術正是物聯網技術與農業生產相結合的數字農業模式之一，發展速度快，應用范圍廣，適用于小麥、玉米、果園、大棚、園林等規模化生產場所。目前農業農村部已在全國20多個省市推廣水肥一體化技術的試驗示范，應用對象從果、菜、茶等經濟作物擴展到小麥、玉米等主要糧食作物。

二、扶溝縣小麥玉米水肥一體化節肥技術的應用

周口市是河南省糧食作物生產主產區，扶溝縣又是糧食生產主產區的重中之重。小麥、玉米主要糧食作物常年種植面積分別穩定在7萬hm2、3.5萬hm2左右，水肥一體化節肥技術在扶溝縣蔬菜、小麥、玉米、西瓜、辣椒等作物上實施面積2萬hm2左右，年累計使用水肥一體化技術超6萬hm2次。扶溝縣近幾年承擔“旱作節水農業技術推廣示范項目”，投入資金200萬元在地下水超采主要糧食作物主產區建設了20hm2現代化物聯網水肥一體化高效節肥設施。主要實施了微噴、噴灌、滴灌水肥一體化節肥技術模式，6.67hm2大棚水肥一體化微噴、6.67hm2露地固定式噴灌、6.67hm2露地滴灌水肥一體化節肥技術模式。通過三種技術模式水肥一體化節肥技術的試驗示范，在灌溉的同時進行施肥，實現水和肥一體化利用和管理，并根據不同作物的需肥特點、土壤環境、養分含量狀況和作物不同生育期需水、需肥規律進行供應設計，使水和肥料在土壤中以優化的組合狀態供應給作物吸收利用，達到了節肥、節水、省時、省力的效果。近幾年，全市土肥系統有關人員參加的“周口市水肥一體化節肥現場觀摩會”在扶溝旱作節水農業技術推廣示范項目區召開，得到兄弟縣市及實施主體單位的高度稱贊。

三、小麥水肥一體化滴灌的試驗處理

在扶溝縣榕浮農牧有限公司開展的水肥一體化節肥小麥精播技術試驗示范，共設置3個處理。其中：處理1是6.67hm2使用水肥一體化滴灌節肥技術1設置三個重復；處理2是6.67hm2露地固定式噴灌水肥一體化節肥技術，設置三個重復；處理3是6.67hm2常規模式種植技術，設置三個重復；每個重復分別為666.67m2。處理1使用種肥同播+滴灌帶鋪設一體機播種；處理2是露地固定式噴灌水肥一體化設施；處理3也使用種肥同播設備不鋪設任何管帶。播耬寬都是1.8m，麥播等行距20cm，每播耬9行，配套相應的滴管鋪設技術。滴灌帶支管鋪設方法：每播耬鋪設4根滴灌帶，第1根支管鋪設在第2行和第3行之間麥隆處，第2根支管帶鋪設在第4行和5行之間，第3根支管帶鋪設在7行和8行中間，第4根支管帶鋪設在9行的外側。物料人工成本180元/667m2左右。

四、小麥水肥一體化滴灌節肥試驗管理技術

1、小麥試驗示范品種選擇

選擇抗病抗蟲抗逆性強、高產穩產、耐旱性高適宜本區域的中麥578品種。

2、小麥播種前整地工作

把要播種小麥的耕地先深耕或深松、旋耕，深耕或深松深度要至少達到15～20cm，耙實前，撒施3%噻蟲酰胺顆粒或10%噻蟲嗪顆粒23～30kg/hm2，防止地下害蟲對種子的危害，然后把耕地耙實整平。

3、小麥種肥同播管帶鋪設一體化

使用種肥同播管帶鋪設一體機播種、施肥、鋪設滴灌帶。播種時間不宜太早，播種太早容易旺長、發生凍害、病蟲害等，10月下旬播種小麥，要適期適量足墑播種，播拌藥小麥種子180～195kg/hm2，播種深度在3～5cm；播氮磷鉀復合肥（18～15～12）600kg/hm2（常規種植麥田50kg/667m2），播肥深度10～12cm，種與肥之間的距離要在8～10cm，以免肥害傷苗；管帶鋪設隨種肥同時完成。

4、 小麥冬前除草防凍害

①小麥冬前化學除草一定要在小麥三葉一心期以后進行，幼苗在3～4葉期對除草劑有一定的耐藥性，這時噴藥能確保麥苗安全，而且這時小麥分蘗少，這樣有利于雜草吸收藥劑。②注意天氣變化，盡量避免低溫噴藥。小麥化學除草，溫度在10℃以上效果最好，施藥時一般平均日溫度不得低于5℃，施藥盡可能選擇氣溫穩定在8～10℃時進行，而且無風雨天氣。③看土壤墑情，如果土壤墑情較差，在施藥時一定要加大用水量。四是越冬低溫天氣到來前，用水肥一體化滴灌設施澆灌一次透水，滴灌20～30m3/667m2，常規麥田漫灌澆水50～60m3/667m2，把過虛的土壤灌實，以免冷空氣灌入地下，對小麥根系造成傷害，防止小麥凍害發生。

5、 小麥返青期水肥管理

春節過后，氣溫逐漸回升，常規麥田進行機械追施尿素11.5～12.5kg/667m2，實時測墑，視土壤含水量灌溉，土壤含水量低于55%～65%時，進行灌溉，灌水量控制在50～60m3/667m2；水肥一體化麥田，利用水肥一體化設施追肥，滴灌沖施尿素10kg/667m2，澆水量在20～25m3/667m2。

6、小麥拔節開花灌漿期管理

小麥在拔節期和開花前澆灌一次透墑水并進行葉面追肥。常規種植麥田大水漫灌60m3/667m2，人工噴施磷酸二氫鉀2kg/667m2+微量元素肥料1kg/667m2;水肥一體化設施麥田，滴灌澆水25～30m3/667m2+尿素5kg/667m2+酸二氫鉀1kg/667m2+微量元素肥料0.5kg/667m2。小麥拔節期至開花灌漿中后期，根據麥田土壤墑情，適時澆灌，要滿足小麥水分的需求，確保小麥千粒重的形成。

7、 小麥水肥一體化節肥技術試驗結果與分析

①使用水肥一體化節肥技術對小麥生產因素的影響

使用水肥一體化節肥技術改善了小麥生產因素。試驗結果表明：處理1、處理2與處理3相比，穗數均分別增加27萬穗/hm2和19.5萬穗/hm2，穗粒數分別增加2.6粒、2.3粒，千粒重分別增加2.5g、2.0g。說明在常規種植施肥的基礎上，使用水肥一體化節肥技術增加了小麥的穗數、穗粒數和千粒重。

②使用水肥一體化節肥技術對小麥產量的影響

使用水肥一體化節肥技術提高了小麥產量。試驗結果表明：處理1較處理2平均增產280.5kg/hm2，增產率為3.2%；處理1較處理3平均增產1470kg/hm2，增產率為18.8%;處理2較處理3平均增產1188kg/hm2，增產率為15.2%。處理產量結果進行方差分析，得出處理間產量差異達極顯著水平。采用PLSD法進行多重比較，處理1、處理2與處理3之間產量差異均極達顯著水平，處理1與處理2之間產量差異不顯著。

③試驗結果

在當地常規施肥的基礎上，使用水肥一體化節肥技術，于小麥返青期、拔節期、灌漿期各澆灌一次并追肥，共追施肥料三次，與常規種植模式比較，可增加了小麥穗數、穗粒數和千粒重，平均增產1470kg/hm2，增產率為18.8%，方差分析產量差異達極顯著水平。

通過在小麥上實施滴灌水肥一體化試驗研究，小麥底肥減少20%，氮肥追施由一次（返青期）改為三次（返青期、拔節期、灌漿期）施用，氮肥的肥料利用率達到60.5%，同比常規習慣施肥肥料利用率提高22.5個百分點，給節肥減量增效提供了巨大空間；糧食增產效果明顯，使用水肥一體化設施麥田，比常規種植麥田增產達18.8%，達到了節肥、節水、省時省力、高效增產的效果。

五、 玉米水肥一體化滴灌節肥技術

玉米水肥一體化滴灌節肥技術與常規種植技術試驗示范設置2個處理；處理1是6.67hm2使用水肥一體化滴灌節肥技術，設置三個重復；處理2是6.67hm2常規模式種植技術，處理2設置三個重復；每個重復分別為666.67m2。

1、 玉米試驗示范品種選擇

選擇抗病抗蟲性強、耐密性強、稈粗抗倒伏、出籽率高、高產穩產適宜本區域的鄭單958品種。

2、 玉米種肥同播管帶鋪設一體化

播耬寬是1.8m，播種使用寬窄行距，寬行60cm，窄行40cm，每耬播玉米3行，鋪設滴灌帶2行，另放玉米窄行40cm中間。水肥一體化節肥玉米地塊，播種4300～4500粒/667m2，播玉米專用緩釋肥（N～P～K：29～5～6）40kg/667m2;常規種植玉米地塊播種4000～4200粒/667m2，播肥玉米專用緩釋肥（N～P～K：29～5～6）50kg/667m2。播種深度控制在4～5cm，肥料深度控制在9～10cm，種子與肥料的深度控制在5cm左右，以免燒苗，造成肥害發生。播種后，如墑情差，要及時澆水，水肥一體化節肥技術田塊，滴灌澆水20～25m3/667m2，常規種植模式田塊，漫灌澆水40～50m3/667m2，保證玉米苗齊全苗。

3、 玉米生長化控防倒

玉米生長到小喇叭口期，要及時調節玉米生長，防止出現旺長現象，要及時使用玉米生長調節劑，抑制玉米快速生長，使玉米莖稈粗壯，根系增多，預防玉米后期倒伏，造成減產。

4、 玉米不同時期的肥水管理

玉米的小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗、花期、灌漿期都是玉米肥水管理的關鍵時期，玉米是大水大肥糧食作物，這幾個時期土壤含水量低于55%～65%時，就要滴灌。小喇叭口、大喇叭口、孕穗 、灌漿期用水肥一體化滴灌分別澆水20～25m3/667m2，分別滴灌玉米水溶肥液（N∶K=3∶1）3～5kg/667m2，保證玉米生育期水肥充足;常規種植玉米田塊每次大水漫灌45～50m3/667m2，大喇叭期一次性趁墑追施尿素12～15kg/667m2、鉀肥3～5kg/667m2，花期可飛機噴施99%磷酸二氫鉀及大微量元素水溶肥液各1～1.5kg/667m2。由于玉米生育中后期，株高達1.6～1.8m，常規種植模式澆水困難，可根據墑情適時澆灌。玉米孕穗期、花期、遇上高溫干旱或水分不足，會導致根系弱小，植株矮小，光合作用減弱，有機營養不足，影響雄穗的正常開花和雌穗花絲的抽出，造成抽雄提前和吐絲延遲，花粉的生命力弱，抽出的花絲容易枯萎，造成不能授粉受精而出現空稈、缺粒雌穗發育受影響。水肥一體化滴灌節肥技術模式，可隨時滿足玉米任何生育期的墑情，遇到高溫天氣可澆水降溫，讓玉米花期充分受精，為玉米豐產豐收提供便利條件。

5、試驗結果與分析

①使用水肥一體化節肥技術對玉米成產因素的影響

使用水肥一體化節肥技術改善了玉米成產因素。通過實產測算結果表明：處理1與處理2相比，穗粒數增加38粒，千粒重增加21g。說明在常規種植施肥的基礎上，使用水肥一體化節肥技術增加了玉米的穗粒數和千粒重。

②使用水肥一體化節肥技術對玉米產量的影響

使用水肥一體化節肥技術提高了玉米產量。試驗結果表明：處理1較處理2平均增產1831.05kg/hm2，增產率為19.4%。處理間產量結果差異均極達顯著水平。

③試驗結果表明

在當地常規施肥的基礎上，使用水肥一體化節肥技術，在玉米大喇叭、開花、灌漿期澆灌并追肥，共追施肥料三次，與常規種植模式比較，可增加了玉米穗粒數和千粒重，平均增產1831.05kg/hm2，增產率為19.4%，方差分析產量差異達極顯著水平。

結果顯示玉米穗長增加1.6cm，穗粒數增加38粒，千粒重增加21g，改善了玉米的成產因素；增產1831.05kg/hm2，增產率為19.4%。

六、試驗對比分析

1、節水

水肥一體化技術節水節肥滴灌技術可減少水分的下滲和蒸發，作物能夠“細酌慢飲”，提高水分利用率。使用水肥一體化滴灌技術，每遍澆地用水量25～30m3/667m2，常規種植模式大水漫灌用水量50～60m3/667m2，節水率達50%左右。

2、 節肥

水肥一體化技術實現了平衡施肥和集中施肥，減少了肥料揮發和流失，以及養分過剩造成的學浪費，具有施肥簡便、供肥及時、作物易于吸收、提高肥料利用率等優點。通過小麥、玉米試驗施肥對比，水肥一體化技術與傳統常規施肥技術施肥相比，水肥一體化節肥技術模式氮、磷、鉀肥料利用率分別為60.5%、31.2%、48.6%，而常規種植技術模式肥料利用率分別為38%、19.8%、38.1%，從試驗表明，水肥一體化節肥技術模式對肥料利用率有較好的效果，為節肥提高肥料利用率開辟了新途徑。

3、 省時省工

傳統的澆灌、施肥、病蟲害防治費時費力，全部依靠人工完成，費時費工；而使用水肥一體化技術，只需1人操控控制系統，就可以澆灌、施肥、病蟲害防治一體化同時進行，幾乎不用人工，與常規種植模式比較，省時省工率達70%～80%左右。如表1所示：

4、效益分析

①經濟效益

通過小麥、玉米兩種作物水肥一體化模式與常規種植技術模式相比較，如表2，每年地節肥1650～3600元/hm2，節省水電費1200～2100元/hm2，節省農藥費用750～1500元，節省勞力2700～3450元，與常規種植模式節省投入6300～10650元；小麥、玉米糧食增產增收5100～6900元。

②生態效益

水肥一體化澆灌可使大部分土壤表面保持濕潤，且水肥均勻緩慢地向根系土壤層供水，節約地下水資源，而且減少化肥用量，提高肥料利用率，減少化肥對土壤造成板結、鹽質化，對地下水、環境的污染，對生態環境改善有很大幫助。

③社會效益

水肥一體化技術對肥料、地下水有限資源進行了最大化利用，提高畝產效益和作物產量，提高作物品質，有利于國家的糧食生產安全，實現“藏糧于技、藏糧于地”國家糧食安全戰略，推動我國農業生產技術和規模提升。

綜上所述，水肥一體化技術節水節肥滴灌技術可減少水分的下滲和蒸發，提高水分利用率，節水率達50%左右，減少了肥料揮發和流失，以及養分過剩造成的浪費，提高肥料利用率。水肥一體化技術只需1人操控控制系統，就可以澆灌、施肥、病蟲害防治一體化同時進行，與常規種植模式比較，省時省工率達70%～80%左右，另外，通過實施小麥、玉米水肥一體化技術，可以整體提升小麥玉米經濟、生態以及社會效益，并推動我國農業生產技術和規模提升。

（作者單位：461300河南省周口市扶溝縣農業農村事業發展中心）