東北地區(qū)玉米精準施肥技術的優(yōu)化與實踐路徑研究

精準施肥是精準農業(yè)技術的核心內容，農作物生長發(fā)育過程中通過積極推廣應用精準施肥技術，能夠更好地節(jié)約肥料，增加單位面積內的糧食產量，均衡土壤養(yǎng)分。玉米是我國重要的糧食作物，玉米的產量和品質對確保國家糧食安全有著很大的幫助。吉林省公主嶺市有著悠久的玉米種植歷史，該地區(qū)的黑土地資源具有良好的生產潛力，在增加種植戶經濟收益方面有著很大幫助。然而傳統(tǒng)玉米栽培模式下普遍存在的施肥量過多，施肥效率低下，環(huán)境污染嚴重的現象，針對這一情況就需要認真分析玉米精準施肥技術的優(yōu)化和實踐路徑，提高肥料的利用效率，避免過量施肥，造成嚴重的環(huán)境污染。

一、吉林公主嶺市玉米栽培現狀

公主嶺市位于東北平原中西部，冬長夏短，四季分明，大陸性季風氣候顯著。年平均溫度約為5.5℃，1月均溫-13.0℃，7月均溫24.5℃，平均年降水量約為600mm，主要集中在7-8月，年平均日照時數約為2800h，無霜期約為130～150d。公主嶺市耕地資源豐富，土地平坦，土壤肥沃，耕地總面積約為1467km2，土壤類型主要以黑土為主，耕層厚度在30～50cm之間，有機質含量在1.5%～3.0%玉米是公主嶺市的傳統(tǒng)種植作物，栽培歷史悠久，近年來，玉米種植面積穩(wěn)定在1000km2以上，占全市耕地面積的70%左右，栽培品種以中晚熟雜交玉米為主如吉丹170、先玉335、吉單114等，平均產量可達750kg/667m2以上。

二、玉米精準施肥的現實意義

1、有利于提高玉米的產量和品質

玉米精準施肥技術通過對土壤成分的精準分析，結合玉米的生長需求，科學合理地施用肥料，從而達到提高玉米產量和品質的目的。玉米生長過程中對氮、磷、鉀等元素的需求量較大，通過精準施肥，可以保證玉米充分吸收這些必需元素，從而提高產量。同時，精準施肥還可以根據土壤的實際情況針對性地施用微量元素，進一步優(yōu)化玉米的生長環(huán)境。玉米栽培環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的施肥方式往往存在過量施肥或不足施肥的問題，導致肥料利用率低，環(huán)境污染嚴重。而精準施肥技術則可以根據土壤和玉米的實際需求，精確控制肥料用量，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染。另外，通過科學合理的施肥，可以調節(jié)土壤的酸堿度、改善土壤質地，使土壤更加適合作物生長，從而為玉米提供更加穩(wěn)定的生長環(huán)境，有利于提高玉米的產量和品質。同時，合理科學的施肥模式還能夠提高玉米對干旱、鹽堿、病蟲害等逆境的抵抗能力，降低農業(yè)生產風險，進一步提高玉米的產量和品質。

2、有利于減少化肥的使用量，節(jié)約種植成本

玉米精準施肥技術通過對土壤成分的精準分析、玉米生長需求的科學計算以及肥料利用率的準確評估，實現了肥料的合理配置和精準施用。這一技術的應用，對減少化肥過量使用，降低種植成本具有重要的現實意義。首先，精準施肥能夠有效避免傳統(tǒng)施肥中化肥過量的問題。在過去的大規(guī)模農業(yè)生產中，由于缺乏對土壤和作物需求的精準數據，農民往往采用“過量施肥”以確保作物產量，這種做法不僅造成了化肥的浪費，還可能導致土壤鹽漬化、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題。精準施肥技術通過對土壤和作物的實時監(jiān)測，精確計算所需化肥的種類和用量，避免了過量施用，有助于保護環(huán)境。其次，精準施肥有助于節(jié)約種植成本。在傳統(tǒng)施肥模式下由于化肥使用的不合理，常常造成成本的浪費。精準施肥技術的深度應用可以精確到每一塊土地、每一株作物的施肥需求，不僅可以減少化肥的用量，還可以避免因過量施肥導致的作物生長不良等問題，從而降低了種植成本。

3、有利于促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展

精準施肥技術在玉米種植環(huán)節(jié)的有效應用可以顯著提高肥料利用率，減少因過量施肥導致的經濟損失，同時，降低土壤鹽漬化和水體富營養(yǎng)化的風險，通過精準施肥，可以確保作物在關鍵生育期獲得充足的營養(yǎng)，從而提高產量和品質，這對于保障國家糧食安全、提高農民收入具有重要作用。農業(yè)生產環(huán)節(jié)過量施肥會導致肥料中的氮、磷等元素超過作物吸收能力，進而污染土壤和地下水。而精準施肥技術可以根據土壤肥力和作物需求，精確控制施肥量和施肥時間，有效減少肥料浪費和環(huán)境污染。此外，精準施肥還有助于改善土壤結構，提高土壤肥力和水分保持能力，有利于農業(yè)的長期發(fā)展。

三、當前玉米栽培過程中施肥管理中存在的挑戰(zhàn)

1、玉米栽培過程中化肥使用量過大

在吉林省公主嶺市玉米栽培過程中，化肥的使用量過大是一個普遍存在的問題，氮肥是玉米生長過程中所需的主要營養(yǎng)元素之一，然而許多農戶為了追求高產，往往過量施用氮肥。這不僅導致了肥料的浪費，還可能造成土壤鹽漬化，影響土壤的可持續(xù)利用。大田施肥環(huán)節(jié)磷肥和鉀肥對于玉米的生長發(fā)育同樣重要，但部分農戶在施肥時往往只注重氮肥的施用，忽視了磷肥和鉀肥的補充，這導致了玉米生長過程中磷、鉀等元素的不足。過量施肥會導致土壤中肥料殘留過多，從而使土壤鹽分增加，影響玉米的正常生長。同時，過量施肥，還造成了大量的養(yǎng)分流失進入地下水和河流，造成水體富營養(yǎng)化，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。最為重要的是大量的肥料在土壤當中堆積會進一步導致土壤結構惡化，使土壤板結，影響土壤的通氣和保水能力，進而影響玉米的生長。

2、玉米栽培過程中施肥方法不科學

在當前玉米栽培過程中的施肥管理仍然存在著很多問題，其中最為突出的就是施肥方法的不科學。目前，大部分農民仍然采用傳統(tǒng)的施肥方式，即按照一定的比例盲目增加施肥量，希望通過增加施肥量來提高玉米產量，這種方式往往造成肥料的浪費，同時，對土壤質量和環(huán)境也造成了不良影響。另外，由于施肥方法不科學，導致部分土壤缺肥，尤其是中、微量元素的缺乏，使得玉米生長過程中無法獲得充足的營養(yǎng)，影響了玉米的產量和品質。由于大田施肥不均勻，還容易導致玉米生長過程中的營養(yǎng)不平衡，使玉米生長過程中出現旺長或者生長不足的現象。

3、玉米施肥時間選擇不當

在玉米栽培過程中，施肥時間選擇不當是栽培管理中較為常見的問題之一，正確的施肥時間對于玉米生長至關重要，它直接影響到玉米的產量和品質。施肥過早會導致肥料的利用率低下，因為過早施肥時，土壤溫度較低，微生物活性弱，肥料分解速度慢，肥料中的養(yǎng)分會大量損失。過早施肥還會導致玉米植株在生長初期出現徒長現象，影響植株的健壯生長。而施肥過晚則會導致玉米生長后期養(yǎng)分不足，玉米在生長后期出現葉片的黃化和早衰現象，影響玉米的灌漿和籽粒充實，從而降低玉米的產量和品質。

4、玉米施肥機械化程度低

玉米的栽培歷史悠久，然而在傳統(tǒng)的玉米栽培過程中施肥管理一直是一個重要的環(huán)節(jié)。由于玉米種植效益相對較低，農民在購買施肥機械化設備方面的投入有限，制約了施肥機械化技術的推廣，盡管近年來農業(yè)機械化水平不斷提高，但在玉米施肥方面，機械化程度依然較低，大多數農村地區(qū)仍然使用傳統(tǒng)的施肥工具，工具效率低下，勞動強度大，且施肥均勻性差。相較于發(fā)達國家，我國在玉米施肥技術方面的研究相對滯后，缺乏針對不同地區(qū)、不同品種玉米的個性化施肥方案，導致施肥效果不佳。此外，隨著農業(yè)機械化水平的提高，對相關技術人才的需求也越來越大。但在玉米施肥領域，具備機械化施肥技能的人才相對匱乏，影響了施肥機械化技術的推廣應用。

四、玉米精準施肥技術的優(yōu)化實踐策略

1、優(yōu)化玉米施肥方案

在玉米栽培管理環(huán)節(jié)，要將關注重點放在農田土壤的針對性監(jiān)測方面，通過對土壤進行成分分析，了解土壤的氮、磷、鉀等主要養(yǎng)分含量，以及微量元素的情況，根據測試結果，制定出符合土壤實際情況的施肥計劃。根據玉米的生長特性，結合當地氣候條件、土壤條件和預期產量，確定玉米在不同生長階段對各類養(yǎng)分的具體需求量。然后選擇高效、環(huán)保的肥料產品，并根據玉米的生長需求和土壤測試結果，科學確定施肥種類和比例，推廣使用緩釋肥料、有機肥料和生物肥料等，以提高肥料利用率，減少環(huán)境污染。合理安排施肥時期，把握玉米生長的拔節(jié)期、抽雄期關鍵時期進行重點施肥，推廣應用深施、穴施等精準施肥方法，減少肥料揮發(fā)和流失，提高肥料利用率。同時，根據玉米生長的實際狀況和土壤養(yǎng)分變化情況，適時調整施肥量。例如，在土壤肥力下降或玉米生長不良時，適當增加施肥量，以保證玉米的正常生長和產量。施肥環(huán)節(jié)還可以將精準施肥技術與灌溉、播種、病蟲害防治等其他農業(yè)技術相結合，實現農業(yè)生產全過程的精準管理，進一步提高玉米產量和品質。

2、推廣應用科學施肥技術

為確保精準施肥技術在廣大基層地區(qū)的有效應用，應該注重做好施肥技術的有效推廣可以通過舉辦農業(yè)技術培訓班、發(fā)放宣傳資料等方式，提高農民對精準施肥的認識和理解，讓農民了解到過量施肥和不足施肥對作物產量和質量的影響，以及精準施肥的重要性。同時，定期組織農業(yè)技術人員深入田間地頭，為農民提供施肥技術指導和服務，引導農民群眾根據土壤測試結果和作物需求，制定個性化的施肥方案，幫助農民科學施肥。積極鼓勵農民使用高效滴灌施肥系統(tǒng)、精準施肥機器等施肥工具，提高施肥的精度和效率。此外，相關部門還需要出臺相應的扶持政策，對采用精準施肥技術的農民給予一定的補貼或獎勵，以降低農民的施肥成本，鼓勵他們采用科學施肥方法。新技術在應用期間應該做到定期對土壤進行監(jiān)測和評價，了解土壤的養(yǎng)分狀況和變化趨勢，為農民提供科學的施肥依據。

3、積極推廣應用高精尖端施肥機械

①GPS定位導航精準施肥技術的應用

在GPS定位導航精準施肥技術的幫助下，玉米種植者能夠根據土壤肥力變異和作物需肥規(guī)律，進行精細化管理。通過采集土壤樣本并利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的結合，農戶能夠獲得精確的土壤肥力分布圖，在上述信息化技術的深度應用之下不僅提高了肥料的利用率，還減少了對環(huán)境的污染。此外，GPS精準施肥技術可以與作物生長模型相結合，進一步優(yōu)化施肥時間和數量。通過分析玉米的生長期和關鍵生長節(jié)點，農戶可以實施更為精確的追肥，確保營養(yǎng)供應與作物需求同步。與傳統(tǒng)施肥相比這種同步施肥策略可顯著提高養(yǎng)分的吸收效率，減少養(yǎng)分流失，從而在提高產量的同時保護土壤健康。此外，精準施肥技術還可結合無人機和傳感器技術，實現作物長勢監(jiān)測和實時數據分析。通過監(jiān)測植株的綠度、高度和葉面積指數等指標，能夠及時調整施肥策略，實現作物生長的最優(yōu)化管理。通過這種高科技手段，玉米種植不再是一種單一的經驗活動，而是轉變?yōu)橐环N科學、精準、高效的現代化農業(yè)生產方式。

②紅外熱成像施肥技術的應用

紅外熱成像技術在玉米種植中的應用主要是通過監(jiān)測玉米植株的溫度分布，來評估作物的生長狀況和肥料需求。由于玉米在不同生長階段對養(yǎng)分的吸收和利用具有不同的特點，利用紅外熱成像技術可以精確地識別出玉米生長過程中的營養(yǎng)不良區(qū)域。例如，在玉米的拔節(jié)期，植株對氮肥的需求量增大，此時若發(fā)現植株的溫度異常偏高，可能表明植株正經歷氮短缺，需要適時補充氮肥。與傳統(tǒng)的肥料管理相比，紅外熱成像施肥技術具有更高的時空分辨率，能夠提供關于作物水分脅迫和養(yǎng)分不足的早期警示，從而使得農戶能夠實施更為精準的變量施肥策略。在實際應用中，結合無人機或其他自動化設備，可以在大面積的作物田間快速進行熱成像掃描，及時獲取數據并進行分析，進而根據植株的實際情況進行局部或全區(qū)域的精細化施肥。此外，紅外熱成像技術還可以與土壤養(yǎng)分分析、作物生理指標測定等方法相結合，進一步提高施肥的精確度和作物的產量及品質。通過長期監(jiān)測，可以積累大量的數據，為玉米種植的智能化管理提供科學依據。在未來，隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，紅外熱成像施肥技術有望在更廣泛的農業(yè)生產中得到推廣和應用。

③植保無人機施肥技術

植保無人機施肥技術在玉米種植過程中，首先通過高精度的GPS定位系統(tǒng)，精確地計算并規(guī)劃施肥的作業(yè)路徑，有效避免了傳統(tǒng)人工施肥方式中的重復或遺漏現象，提高了施肥的均勻性。無人機搭載的多光譜傳感器可以對玉米田的長勢進行實時監(jiān)控，根據玉米的生長情況和土壤肥力狀況，智能調節(jié)施肥量和施肥比例，實現精準施肥。此外，無人機施肥還能夠根據地形地貌的不同，靈活調整飛行高度和速度，保證藥劑均勻噴灑到作物上，減少藥物流失和環(huán)境污染。在遇到復雜地形，如溝壑縱橫、坡度較大的區(qū)域時，植保無人機展現出了傳統(tǒng)施肥設備無法比擬的優(yōu)勢。例如，在斜坡地區(qū)無人機可實施定點懸停施肥，確保藥劑均勻覆蓋每一塊土地，極大地提高了施肥效率和作物的增產潛力。

傳統(tǒng)農業(yè)生產模式之下，一味地依賴高能源投入，提高單產的潛力越來越少，同時，農業(yè)生產方式所秉承的高資源投入高耗能以及造成的環(huán)境污染，使人類體驗到強烈的生存危機，只有與大自然和諧相處，充分發(fā)揮人的智慧，利用高科技手段更好地服務農業(yè)生產，才能夠推動農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，解決傳統(tǒng)生產模式下所造成的不良影響。精準農業(yè)作為可持續(xù)農業(yè)的重要發(fā)展方式，已經成為農業(yè)研究的熱點領域，生產過程中通過利用現代化的信息技術定位采集地塊的信息，根據土壤肥力做到科學施肥，合理灌溉，最大限度的優(yōu)化和降低各項農業(yè)投入，以獲得最高的產量和最大經濟效益。在今后玉米栽培管理過程中，應該將關注重點放在精準施肥領域，積極推廣應用新技術新手段，提高生產效益和生產質量，最終保障養(yǎng)分和科學供給，滿足現代農業(yè)的發(fā)展需求。

（作者單位：136107吉林省公主嶺市永發(fā)鄉(xiāng)綜合服務中心農業(yè)技術服務科）