黄淮海地区冬小麦喷灌水肥一体化技术研究

兰考县农业农村局 王俊超

修武县郇封镇政府 张素玲

水肥一体化技术是一项综合了水分和养分管理的现代化农业生产措施，具有节水、节肥、省工、高效等特点。我国的水肥一体化技术研究起步较晚。目前，我国的水肥一体化技术仍以设施农业为主。滴灌水肥一体化技术在新疆维吾尔自治区稳步发展。相比而言，喷灌水肥一体化技术的研究尤其是针对大田粮食作物的灌溉施肥技术开展的工作还远远不够。因此，我们有必要开展大田粮食作物喷灌水肥一体化技术的研究，以期为黄淮海地区大田粮食作物喷灌水肥一体化技术的推广应用提供参考。

一、喷灌系统分类

喷灌被认为是灌溉现代化的重要标志，借助水泵和管道系统或利用自然落差，将有压水通过管道输送到灌溉田块，通过喷头喷到空中，散成小水滴，均匀降落到作物和地面上的灌溉方式，是模拟人工降雨的全面灌溉方式。喷灌可以分成管道式喷灌和机组式喷灌系统两大类。管道式喷灌系统又可分为固定管道式、半固定管道式和移动式3 种，其中使用半固定式喷灌系统所占面积＞50%。但是，移动支管和喷头等所需人工强度大，劳动效率较低，因此逐渐改造成了固定式喷灌系统，近年来出现的地埋伸缩式喷灌系统就是固定式喷灌系统的形式之一。机组式喷灌系统包括圆形喷灌机、平移式喷灌机、卷盘式喷灌机、滚移式喷灌机、轻小型喷灌机等。

二、施肥设备选配

目前，国内水肥一体化工程中大量应用的施肥装置，按照施肥量的控制方式不同，可分为定量式和比例式两类。按照是否需要外加动力又可分为两大类，一类是不需要额外动力的水力驱动类，另一类是需要外加动力的电力驱动类，如离心泵、旋涡泵、喷射泵、隔膜泵、柱塞泵和螺杆泵等。对于微灌系统而言，其对水质要求很高，且对压力变化很敏感。对于机组式喷灌系统而言，要求施肥装置的注肥流量必须稳定，不应随管道压力的变化而变化。因此，当工作压力＜0.04 MPa 时，可选用柱塞泵、隔膜泵和螺杆泵；当工作压力＞0.04 MPa 时，应选用柱塞泵和螺杆泵。近年来，国内一些学者开发的泵注入施肥装置应用于圆形喷灌水肥一体化技术中，在玉米、小麦和马铃薯灌溉施肥管理方面取得很好的效果。同时，其先进的自动化管理水平也代表了未来国内大田粮食作物喷灌水肥一体化发展的趋势。

三、冬小麦灌溉制度的制定

灌溉制度的主要参数包括灌水时间、灌水次数及灌水定额（每次灌溉的水量）等。在生产中农民往往根据往年的丰产经验来确立灌溉制度，其优点是简单易行，但存在不同用户经验不一致、单次灌水量大、灌溉水利用效率低等问题。加之华北地区水资源越来越紧张，传统的漫灌或畦灌技术将越来越难以适应未来农业发展的需要。因此，需要大力发展高效节水灌溉技术。另外，农民还有基于土壤含水量来确定灌溉制度，其优点是能够根据土壤水分的变化确定合理的灌水量，不足之处是需要测定土壤水分。近年来，随着土壤水分传感器技术的发展，其成本在降低，同时测量准确性在提升。因此，对于有条件的地区，建议采用该技术。灌水定额可根据灌水上下限确定，其计算公式如下：

式中：m—灌水定额，单位为mm；H—土壤计划湿润层深度，单位为mm；θmax—灌水上限，单位为%；θmin—灌水下限，单位为%；η—灌溉水利用系数，无量纲。当风速低于3.4 m/s 时，喷灌系统取0.8～0.9；当风速为3.4～5.4 m/s 时，喷灌系统取0.7～0.8。其中，土壤计划湿润层深度与小麦根系分布深度有关，通常播种期至苗期土壤计划湿润层深度取10～20 cm，冬灌时计划湿润层深度取40～50 cm，返青期计划湿润层深度取30～40 cm，拔节期和抽穗期计划湿润层深度取40～60 cm，开花期和灌浆期计划湿润层深度取40～50 cm。小麦的灌水上限一般为100% FC，下限为60% FC，其中，FC 为田间持水量（单位为cm3/cm3）。

四、冬小麦施肥制度的确定

根据小麦的需肥规律、土壤肥力以及目标产量确定合理的施肥制度，包括总施肥量、氮磷钾比例以及底肥、追肥比例。黄淮海地区，传统施肥管理一般采取底肥加拔节期追肥的施肥方式，或者采取直接一次性施足底肥的方式。这种方式会大大降低肥料利用率并且造成土壤板结和地下水污染的问题。因此，需要大力推广水肥一体化技术。对该技术而言，其显著特征是能随水施肥。研究表明，降低底肥量，增加追肥量，并采取3～4 次追肥的方式能显著提高小麦的产量和改善其品质。对于冬小麦喷灌水肥一体化技术而言，建议底肥施入30%的氮肥和全部的磷肥、钾肥，其余氮肥分别在返青期至拔节期、拔节期至抽穗期、抽穗期至灌浆期分3 次施入，同时可按照1：3：1的比例施入。今后，对于有条件追施水溶肥的地区，可适当减少底肥施入的磷肥和钾肥，其余部分也可随水施入。

五、喷灌水肥一体化技术系统操作方式

研究表明，对于滴灌水肥一体技术而言，其系统运行方式推荐1/4 清水+1/2 水肥液+1/4 清水的运行方案，并且施肥频率为7 d/次。但对于喷灌系统而言，这种操作会增加运行管理成本。考虑到喷灌管道中的水通过喷头喷洒到作物冠层，会产生一部分冠层截留，这部分水分会通过各种变化流失掉。所以，通过喷灌水肥一体化技术进行灌溉施肥时会有一部分肥液截留在小麦冠层，这部分水肥液的利用情况还没有相关的研究能证明被作物吸收。因此，对于喷灌施肥而言，要采取合理的系统运行方式来减少这部分肥液的损失。建议对于喷灌系统而言，其施肥时可采取水肥液+清水的操作步骤，以避免蒸发漂移损失带来的水肥浪费现象，同时考虑到风速和温度对喷灌施肥的影响，建议在夜间或清晨无风或微风条件下进行灌溉施肥。

六、肥料的选择

在水肥一体化技术中，肥料的选择应满足下列要求：一是肥料养分含量高、水溶性好；二是肥料的不溶物少、品质好，与灌溉水相互作用小；三是肥料品种之间能相容，相互混合不发生沉淀；四是肥料腐蚀性小，偏酸性为佳。依据上述原则，应用水肥一体化技术时，小麦施用的氮肥常采用尿素，磷肥常采用过磷酸钙或钙肥、镁肥、磷肥作为基肥施入，钾肥采用氯化钾、磷酸二氢钾或硫酸钾，也可采用市场上销售的小麦专用肥或叶面肥，如黄腐酸钾肥、海藻叶面肥、液体有机硅肥等来补充小麦所需营养元素。同时，注意补充微量元素肥料时，一般不能与磷肥同时施用，以免产生不溶性磷元素酸盐沉淀物而阻塞滴头。