滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收及经济效益的影响

李前，秦裕波，尹彩侠，孔丽丽，王蒙，侯云鹏，孙博，赵胤凯，徐晨，刘志全

滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收及经济效益的影响

李前，秦裕波，尹彩侠，孔丽丽，王蒙，侯云鹏，孙博，赵胤凯，徐晨，刘志全*

吉林省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部东北植物营养与农业环境重点实验室，长春 130033

【目的】通过研究不同滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收、土壤氮素平衡、水分利用效率及经济效益的影响，以期为吉林省半干旱区滴灌玉米的生产提供理论依据。【方法】于2018—2019年在吉林省松原市民乐村进行田间试验，设置5个处理，即覆膜滴灌水肥一体化（DFM）、浅埋滴灌水肥一体化（DF）、浅埋滴尿素处理（DIU）、浅埋滴水处理（DI）和农民习惯施肥处理（FP），于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期采集植株样品，分为茎秆、叶片和籽粒三部分，测定干物质积累量及氮、磷、钾含量，分析玉米关键生育时期植株养分吸收利用特性。在玉米播种前和收获后采集0—100 cm土层土样分析土壤氮素平衡情况，采集玉米播种前和收获后0—200 cm土层土样测定土壤含水量，分析玉米水分利用效率。【结果】滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）两年玉米的平均产量显著高于农民习惯施肥处理10.3%—20.6%，在干旱年份（2018年）的增产幅度（13.7%—27.9%）大于多雨年份（2019年）的增产幅度（7.2%—13.7%），还提高了成熟期玉米氮、磷、钾积累量，提高幅度分别为15.7%—31.7 %（＜0.05）、11.0%—35.6%（＜0.05）和5.2%—20.9%，尤其提高了吐丝后氮、磷、钾的吸收量，分别提高63.1%—95.2%（＜0.05）、11.6%—63.0%和40.0%—110.0%（＜0.05）；水分利用效率显著提高了21.8%—33.9%，降低氮素表观损失量13.8%—92.0%。覆膜滴灌（DFM）与浅埋滴灌（DF）处理相比，在干旱年份显著提高了玉米产量和水分利用效率，而在多雨年份差异不显著，覆膜滴灌显著降低了土壤氮素表观损失量74.2%，二者净收益无显著性差异，DFM处理的产投比显著低于DF处理。在浅埋滴灌条件下，DF处理与DIU处理间的玉米产量、氮素表观损失量和水分利用效率差异均不显著；DF处理成熟期的干物质积累量和磷钾积累量显著高于DIU处理；DF处理与DIU处理的净收益和产投比均无显著性差异；DI处理在干旱年份的玉米产量显著高于FP处理13.7%，在多雨年份并不显著，还显著提高了成熟期的氮磷积累量和吐丝后的氮钾积累量，DI处理的净收益与FP处理无显著性差异，但产投比显著低于FP处理。【结论】滴灌施肥模式在半干旱区可提高玉米产量、成熟期氮磷钾积累量和水分利用效率，降低土壤氮素表观损失量，在干旱年份效果显著。覆膜滴灌技术在干旱年份优势大于浅埋滴灌，但产投比显著低于浅埋滴灌技术。浅埋滴尿素模式的产量、水分利用效率、净收益和产投比与浅埋滴灌水肥一体模式相比均无显著性差异，成本较低的浅埋滴尿素模式简化了生产环节，还可达到一定的增产效果。综上所述，在本试验条件下，浅埋滴尿素模式是适宜吉林省半干旱区玉米生产的滴灌施肥技术。

滴灌施肥；玉米；产量；养分吸收；水分利用效率；经济效益

0 引言

【研究意义】吉林省作为玉米的主产省和国家重要的商品粮生产基地，截至2019年，全省玉米播种面积占粮食播种面积的比重达到74.8%[1]。吉林省西部半干旱区作为吉林省粮食主要生产潜力区，春旱和降水不均一直威胁着该区玉米生产的稳定性[2]。2015 年11月，国家农业部出台了《关于“镰刀弯”地区玉米结构调整的指导意见》，吉林西部作为调减的主要地区，如何利用有限的资源保证粮食安全已成为亟需解决的问题。滴灌作为一种先进的节水灌溉技术，可有效解决玉米生产中生育期补水和追肥的问题[3-4]，近年来滴灌技术在干旱地区被广泛应用，但在大田作物生产应用中存在许多问题，投入的成本没有带来相应的经济回报，缺乏实用高效、经济可行的滴灌施肥模式的深入研究。因此，研究适合吉林半干旱区最优的玉米滴灌施肥技术模式，对东北西部半干旱区玉米的高产稳产和可持续绿色发展具有重要的意义。【前人研究进展】目前，滴灌技术在不同地区应用的形式有所不同，常见的玉米滴灌方式有膜下滴灌和浅埋滴灌。膜下滴灌可提高玉米生育前期土壤温度，提高玉米产量和水分利用效率[5-6]，有效解决了东北春播时气温低、幼苗期倒春寒及春旱的现象，有显著的增产效果[7]。浅埋滴灌技术是近年来在内蒙古地区探索研究的一种水肥高效滴灌技术，将滴灌带覆土3—5 cm，解决了膜下滴灌玉米生育后期早衰、残膜污染及秸秆还田难等问题[8]。该技术可提高化肥生产率 20.9%，减少化肥用量17.3%，减少地膜使用成本750元/hm2[9]。在滴灌的基础上，不同的施肥灌溉方法对于玉米产量、养分吸收利用的影响较大[10]。根据玉米的养分和水分的需求规律，通过调整灌溉频率和施肥用量等策略促进植株生长。有研究表明，少量多次的高频施肥可延长生殖生长活跃周期，促进玉米生育后期生长，减少养分流失，提高肥料利用率和水分利用效率[11-12]。【本研究切入点】近年来，前人对于滴灌玉米的研究大多集中在滴灌技术的水肥调控[13-14]、施肥水平与施用方法[15-17]，提高玉米产量和水分利用率[18-19]等方面，对于不同的滴灌栽培模式也做相应的研究[20-21]，但是农户在滴灌和施肥技术的选择上仍缺乏因地制宜的科学根据，例如：覆膜滴灌与不覆膜滴灌技术的效果是否有较大的差异？磷钾肥分次滴施是否具有增产的效果？或许在当前生产条件下只补充水分就能够达到理想的增产结果？欠缺对滴灌施肥技术科学理论和实用高效性的深入研究。【拟解决的关键问题】本文通过研究几种滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收利用、土壤氮素平衡、水分利用效率及经济效益的影响，旨在建立适宜吉林省半干旱区水肥高效技术模式，为吉林省半干旱区滴灌技术的应用和推广提供重要的参考价值和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018—2019年在吉林省松原市宁江区大洼镇民乐村（东经124.33°，北纬43.51°）开展，该试验区属温带大陆性季风气候，2018 和2019年玉米生育期内积温分别为2 997和2 905℃，降雨量分别为346和456 mm（图1）。试验地土壤类型为黑钙土，质地为砂壤，播前0—20 cm土层的基本理化性质为：有机质含量23.8 g·kg-1、水解氮93.24 mg·kg-1、有效磷35.40 mg·kg-1、速效钾88.72 mg·kg-1、pH 6.82。

图1 2018年和2019年降雨量和平均气温

1.2 试验设计

试验共设置5个处理，分别为覆膜滴灌水肥一体化（DFM），白色透明塑料膜覆盖在玉米及滴灌带之上，30%的氮肥和50%的磷钾肥作底肥施入，剩余肥料在后期分4次随水进行滴灌施肥；浅埋滴灌水肥一体化（DF），30%的氮肥和50%的磷钾肥作底肥施入，剩余肥料在后期分4次随水进行滴灌施肥；浅埋滴尿素（DIU），将30%的氮肥和100%的磷钾肥作底肥施入，剩余70%氮肥进行分4次随水滴灌追施；浅埋滴水（DI），全部肥料一次性作底肥施入，后期进行4次滴水；农民习惯施肥处理（FP），全部肥料一次性作底肥施入，播种后灌溉一次，生育期不进行补灌。具体施肥措施见表1。重复3次。试验分别于 2018 年5月6日、2019年5月7日播种，2018年9月20日、2019年9月27日收获。供试玉米品种为翔玉998，种植密度为 7.0万株/hm2。

表1 滴灌施肥策略

>DFM：覆膜滴灌水肥一体化处理，简称覆膜滴灌；DF：浅埋滴灌水肥一体化处理，简称浅埋滴灌；DIU：浅埋滴尿素处理；DI：浅埋滴水处理；FP：农民习惯施肥处理，简称农民习惯。下同

DFM: Drip fertigation with plastic film; DF: Shallow buried drip fertigation; DIU: Shallow buried drip fertigation urea; DI: Shallow buried drip irrigation; FP: Farmer practices.The same as below

所有处理的氮磷钾施肥量相同，灌水量相同。肥料用量N-P2O5-K2O为210-90-90 kg∙hm-2；肥料种类：农民习惯（FP）及浅埋滴水处理（DI）采用施美瑞缓释复合肥（N-P2O5-K2O： 25-11-11），水肥一体化处理（DFM和DF处理）的基肥采用尿素（N 46%），磷酸二铵（（N-P2O5-K2O：18-46-0），氯化钾（K2O 60%），追肥采用尿素（46%），水溶性肥磷酸一铵（N-P2O5-K2O：12-61-0）和水溶性氯化钾（K2O 60%）。

2018 年所有滴灌施肥处理的灌水量为115 mm，具体分配为出苗水20 mm，拔节期和大喇叭口期分别灌水25 mm，吐丝期和灌浆期分别灌水22.5 mm，农民习惯处理灌水量为 90 mm，为漫灌出苗水。2019 年灌水量为80 mm，具体分配为出苗水20 mm，拔节期和大喇叭口期分别灌水20 mm，吐丝期和灌浆期分别灌水10 mm，农民习惯处理两年灌水量均为90 mm。

试验小区长10 m，宽3.6 m，面积36 m2，试验采用大垄双行栽培模式，窄行间距为40 cm，宽行间距为80 cm，滴灌带在播种时铺设在窄行中间，滴灌带内径16 mm，滴头间距30 cm。覆膜滴灌处理小区在施肥播种后人工覆膜，一膜一垄。试验水源采用地下井水，每小区各接一个独立施肥罐，施肥时按各小区所需肥量分别加入施肥罐中，将施肥罐充满水，充分搅拌，使其完全溶解，扣紧罐盖，施肥前先滴清水30 min，然后打开施肥罐阀滴肥，施肥后继续滴清水30 min。

1.3 测定方法

干物质积累量和氮磷钾累积量：取样时期分别为拔节期（V8）、大喇叭口期（V12）、吐丝期（R1）、灌浆期（R3）和成熟期（R6），每小区在一行选取3株具有代表性的玉米。分为叶片、茎秆和籽粒3部分，测定各时期植株氮磷钾养分含量，样品采用H2SO4-H2O2消煮后，全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，全钾采用火焰光度计测定。

土壤硝态氮含量：在播种前和收获后，用土钻在每小区取0—100 cm 土层的土样，每20 cm一层，用环刀法测定每一土层容重。每个小区随机取5点，将土壤样品混匀后，放于-20 ℃冰箱保存。用流动注射分析仪测定其硝态氮含量。根据各层土壤容重将硝态氮含量换算成0—100 cm土体的硝态氮含量。

成熟期产量：每小区划定20 m2收获全部玉米果穗，自然风干后测定标准含水量（14%）的产量，测定收获穗数、穗粒数、百粒重。

土壤含水量及玉米耗水量：在播种前和收获后，用土钻在每小区取0—200 cm土层的土样，进行20 cm分层后，用烘干法计算土壤含水量，根据作物蒸散量的计算采用农田水分平衡方程。

耗水量（ET，mm）=降雨量+灌溉量±（生育期初始贮水量-生育期末贮水量）[22]（1）

氮素表观损失量（N apparent loss，kg∙hm-2）=施氮量+土壤起始NO3-含量-作物收获氮移走量-收获土壤NO3-含量[23]（2）

水分利用效率（water use efficiency，kg∙m-3）=产量/作物耗水量 （3）

总投入（total input，元/hm2）= 化肥成本+滴灌带、地膜成本+水、电人工费+机械和农药成本 （4）

净收益（net income，元/hm2）=玉米收益-总投入（5）

产投比（benefit/cost ratio）=玉米收益/总投入（6）

1.4 数据处理

试验数据采用 Microsoft Excel 2013 进行统计分析，所有数据用 SAS统计分析程序进行方差分析和差异显著性检验，最小显著极差法（LSD 法）进行多重比较，显著性水平＜0.05，使用 Microsoft Excel 2013 软件作图。

2 结果

2.1 不同滴灌施肥模式对玉米产量及构成因素的影响

由表2可知，滴灌施肥模式对玉米产量、穗粒数和百粒重有显著影响，对收获穗数没有显著影响，穗粒数和百粒重年际间存在差异；年份与滴灌施肥模式的交互作用对产量、收获穗数和穗粒数没有显著性影响，对百粒重有显著性影响。DFM处理的产量在2018年显著高于DF处理6.5%，在2019年差异并不显著。从产量构成因素来看，2018年的DFM处理的穗粒数显著高于DF处理，2019年DFM处理的穗粒数和百粒重均与DF处理的无显著性差异，但DFM处理均高于DF处理。DF、DIU和DI处理间两年的产量、穗粒数和穗数均无显著性差异；DI处理2018年的产量显著高于FP处理13.7%，在2019年差异不显著，2018年DI处理的穗粒数和百粒重均显著高于FP处理4.5%和6.9%，2019年DI处理的穗粒数显著高于FP处理。

综合来说，滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）的两年平均产量均显著高于农民习惯处理，分别增产20.6%、15.6%、12.8%和10.3%，干旱年份（2018年）的增产幅度（13.7%—27.9%）大于多雨年份（2019年）的增产幅度（7.2%—13.7%）。从产量构成因素来看，主要是提高了穗粒数和百粒重，百粒重的增加幅度大于穗粒数的增加幅度。

2.2 不同滴灌施肥模式对玉米干物质积累的影响

从表3可知，玉米在各生育时期的干物质积累量年际间均有显著性差异，不同滴灌施肥模式显著影响玉米的干物质积累量，年份与滴灌施肥模式的互作对干物质积累量无显著性影响（除拔节期外）。这说明，滴灌施肥模式在不同年份对玉米干物质积累量的影响趋势是一致的。DFM处理拔节期的干物质积累量显著大于DF处理，在之后的各生育时期干物质积累均无显著性差异；DF处理与DIU处理相比，成熟期的干物质积累量显著提高；DI处理吐丝期后的干物质积累量显著大于FP处理，吐丝期前无显著性差异。

表2 不同滴灌施肥模式对玉米产量及产量构成因素的影响

表内同一列数字后不同字母表示处理间差异显著（＜0.05）。*表示0.05显著水平；**表示0.01显著水平； NS表示不显著。表3、表4、表6同

Different letters in the same column denote significant difference at＜0.05 probability levels between treatments.* Significant at the 0.05 probability level; ** Significant at the 0.01 probability level; NS: Not significant at the 0.05 probability level.The same as Table 3, Table 4 and Table 6

表3 不同滴灌施肥模式对玉米干物质动态积累的影响

综合来说，滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）吐丝后的干物质积累量显著大于农民习惯处理，灌浆期提高幅度为3.5%—9.8%，成熟期提高幅度为4.4%—11.4%。

2.3 不同滴灌施肥模式对养分累积的影响

从表4可知，滴灌施肥模式对吐丝期、成熟期以及吐丝后的氮磷钾积累量均有显著的影响，年份与滴灌施肥模式间的交互作用对吐丝期磷素积累有显著影响，其余均无显著影响。滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）的成熟期的氮磷钾含量高于FP处理，提高幅度分别为15.7%—31.7%（＜0.05）、11.0%—35.6%（＜0.05）和5.2%—20.9%；还提高吐丝后氮磷钾的积累量，提升幅度分别为63.1%—95.2%（＜0.05）、11.6%—63.0%和40.0%—110.0%（＜0.05）。DFM处理与DF相比，显著增加了吐丝期的磷钾积累量和成熟期的磷积累量；DF处理与DIU相比，显著提高了成熟期的磷钾积累量和吐丝期后磷钾积累量；DI处理与FP处理相比，显著提高了成熟期的氮磷积累量和吐丝后的氮钾积累量。

表4 不同滴灌施肥模式对玉米养分累积的影响

2.4 不同滴灌施肥模式对土壤氮素平衡的影响

由表5可知，不同施肥模式对收获时0—100 cm土壤剖面的硝态氮含量和氮素表观损失有显著影响。从2019年收获后土壤残留的硝态氮含量来看，FP处理最大，与DFM和DIU处理相比没有显著性差异；从两年总氮吸收量来看，DFM、DF、DIU和DI显著高于FP处理，分别高出18.0%、14.2%、10.2%和3.7%；滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）与FP处理相比，降低13.8%—92.0%的氮素表观损失量；DFM处理的氮素表观损失量与DF处理相比，显著降低74.2%，DF处理与DIU处理间差异不显著；DI处理与FP处理之间的氮素表观损失量无显著性差异。

表5 不同滴灌施肥模式对土壤氮素表观损失的影响

表内同一列数字后不同字母表示处理间差异显著（＜0.05）

Different letters in the same column denote significant difference at＜0.05 probability levels between treatments

2.5 不同滴灌施肥模式对玉米耗水量及水分利用效率的影响

表6可以看出，滴灌施肥模式、年份、模式与年份之间的交互作用对耗水量及水分利用效率有显著性影响。滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）的两年平均水分利用效率显著高于FP处理，提高幅度为21.8%—33.9%。在2018年，DFM处理的耗水量显著低于DF处理，其水分利用率显著高于DF。在2019年耗水量和水分利用效率均无显著性差异。DF、DIU和DI处理间的水分利用效率无显著性差异；DI处理两年的水分利用效率均显著高于FP处理，在干旱年（2018）份耗水量显著低于FP处理，在多雨年份（2019）不显著。

2.6 不同滴灌施肥模式对经济效益的影响

从表7经济效益分析来看，各施肥模式的投入成本排序为DFM＞DI＞DF＞DIU＞FP，两年平均的净收益排序为DF＞DIU＞DFM＞FP＞DI，两年平均的产投比排序为DIU＞DF＞FP＞DFM＞DI。2018年DFM、DF和DIU处理的净收益显著高于FP处理，增收1 954—2 248 元/hm2，提高幅度为22.2%—25.6%，2019年的增收幅度较小3.9%—9.2%。DFM处理与DF相比，两年的产投比值均显著降低，净收益无显著性差异；DF和DIU处理的净收益和产投比均显著大于DI处理，DF与DIU处理的净收益和产投比值之间均无显著性差异；DI处理的净收益与FP处理无显著性差异，但是两年的产投比值均低于FP处理。

表6 不同滴灌施肥模式对玉米耗水量及水分利用效率的影响

表7 不同滴灌施肥模式经济效益分析

表内同一列数据后不同字母表示处理间差异显著（＜0.05）。化肥价格：尿素1 700元/t，磷酸二铵2 600元/t，氯化钾2 500元/t，水溶性磷酸一铵5 200元/t，水溶性氯化钾5 000元/t，缓释肥3 200元/t。玉米价格1.6元/kg

Different letters in the same column denote significant difference at＜0.05 probability levels between treatments.Price of fertilizer: 1 700 yuan/t for urea, 2 600 yuan/t for diammonium phosphate, 2 500 yuan/t for potassium chloride, 5 200 yuan/t for monoammonium phosphate, 5 000 yuan/t for potassium chloride, 3 200 yuan/t for slow-release fertilizer, and 1.6 yuan/kg for maize

3 讨论

大量研究表明，滴灌是一种提高水肥利用率、作物干物质及产量的有效方法[24]，但是滴灌技术会因土壤类型、气候条件和作物而产生不同的效果[25-26]。王激清等[27]在冀西北地区的研究结果表明，以水肥一体化为核心的管理措施与传统方式相比，玉米产量显著提高，且降低了土壤硝态氮的淋洗的风险。本研究结果表明，滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）的玉米产量和成熟期玉米氮磷钾积累量均高于农民习惯处理，提高幅度分别为10.3%—20.6%、15.7%—31.7%（＜0.05）、11.0%—35.6%（＜0.05）和5.2%— 20.9%，尤其提高了吐丝后氮磷钾的吸收量，其提高幅度分别为63.1%—95.2%（＜0.05）、11.6%—63.0%和40.0%—110.0%（＜0.05）；水分利用效率提高了21.8%—33.9%，氮素表观损失量降低了13.8%— 92.0%。滴灌施肥技术提高了作物水分和养分的吸收效率，而且分次滴施氮肥降低土壤-作物系统中氮肥盈余，减少氮素表观损失，降低了土壤中硝态氮向深层土壤的迁移量[28-29]。

3.1 覆膜滴灌与浅埋滴灌

前人对于覆膜滴灌和浅埋滴灌的优劣存在分歧。ZHANG等[30]的研究表明，覆膜滴灌与不覆膜滴灌处理相比，产量提高5.9%—8.8%，水分利用效率提高10.7%—13.1%。而杨恒山等[31]的结果认为浅埋滴灌与膜下滴灌相比，可显著提高玉米产量和灌溉水利用效率。李金琴等[32]研究发现，浅埋滴灌与膜下滴灌在灌水量相同时产量相当。在本研究中，2018年的降水量为346 mm，属于干旱年份，2019年的降水量为456 mm，属于多雨年份。膜下滴灌（DFM）与浅埋滴灌（DF）相比，在干旱年份显著提高玉米产量和水分利用效率，但是多雨年份不显著；从产量构成因素来看，主要是显著增加了穗粒数，从而达到增产效果；水分利用效率的提高是降低了玉米的耗水量；从养分吸收来看，玉米成熟期DFM处理的氮磷钾积累量均高于DF处理，磷素积累量达到显著水平。这主要是由于覆膜具有提高玉米生育前期土壤温度和含水量的作用，这会促进磷在土壤中的扩散，增加玉米对于磷素的吸收，为生育后期的生长奠定了基础。DFM与DF处理相比还显著降低74.2%的氮素表观损失量，其原因是覆膜后土壤温度在加快有机氮矿化、增加无机氮累积的同时，也促进了作物的生长发育和根系吸收能力[33-34]。本文与杨恒山等[31]的结果不同，其原因是试验两年的降水量分别为399.7和453.3 mm，两种模式的灌溉量为315 mm，施氮量为275 kg∙hm-2，处于一个水肥比较富足的条件，极有可能造成膜下玉米的早衰，使浅埋滴灌的增产效果要优于膜下滴灌。本文中，在2018和2019年的灌溉量分别为115和80 mm，施氮量为210 kg∙hm-2，在干旱年份的浅埋滴灌下灌溉量稍显不足，增加灌溉量和施氮量可能会缩小浅埋滴灌与覆膜滴灌之间的产量差距，这需要后续进一步研究。

3.2 滴灌条件下不同施肥方法

研究表明，滴灌条件下，部分磷肥在生育后随水追施可显著增加作物产量，提高磷肥利用率[35-36]。磷肥少量多次施于土壤中，其磷的有效性、移动性和溶解性等均明显优于基肥一次施入，并能显著提高作物对磷的吸收[37]。对于钾肥的施用方法有分歧，一些学者认为，钾肥基施增产效果优于拔节期和大喇叭口期追施[38-39]，也有研究表明，滴灌条件下钾肥基追施用优于钾肥一次性基施[40]。本文结果表明，DF处理（浅埋滴氮磷钾）与DIU处理（浅埋滴尿素）相比，玉米成熟期的干物质积累量和磷钾积累量DF处理显著高于DIU，在生育期分次滴施磷钾肥可促进吐丝后期对磷钾的吸收。二者的产量、氮素表观损失量和水分利用效率差异均不显著。其原因可能是试验区的土壤速效磷含量为33.1 mg∙kg-1，磷肥施用量为90 kg∙hm-2，根据张宽等[41]对吉林淡黑钙土的磷素丰缺分级，本试验地块土壤属于富磷土壤，适宜磷肥施用量在60—90 kg∙hm-2，在富磷土壤滴灌分次施用磷肥增产效果不显著。

DI处理和FP处理的施肥量和施用方式相同，都是缓控释复合肥在播种前一次性施用，滴水处理在干旱年份的效果尤为显著，DI处理2018年的产量和水分利用效率显著高于FP处理13.7%和34.3%，在2019年，DI与FP处理的产量无显著性差异，但DI的水分利用效率显著高于FP。DI处理还显著提高了成熟期的氮磷积累量和吐丝后的氮钾积累量，其中可能的原因是缓控释肥在土壤水分充足的条件下释放充分，在干旱年份释放不完全，不能满足玉米生长的需求，即使在多雨年份，优化的水分管理也能促进植株对养分的吸收进而提升产量。这与WU等[42]等的研究结果一致，水分优化管理（DI）在干旱年份具有显著的增产效果，而在多雨年份效果不显著。

3.3 滴灌施肥技术的经济效益评价

经济效益是不同水肥技术优劣的最终体现, 也是衡量其可持续发展的重要指标。滴灌施肥的投入设备和水溶肥的成本较高，但在干旱多发、规模化经营的地区应用得当，可获得较好的经济效益和盈利能力。李经纬等[43]和GENG等[44]的研究结果认为覆膜滴灌虽然在玉米产量、养分和水分利用效率等方面均高于浅埋滴灌，但是经济效益之间无差异，甚至低于浅埋滴灌。综合环境效益分析，持续的覆膜会对环境造成一定的影响，浅埋滴灌是当前种植技术条件下适合农民的施肥方法，覆膜滴灌可在解决地膜污染问题和进一步优化施肥策略之后成为未来农业可持续发展的有效措施。在本研究中，覆膜滴灌的产投比显著低于浅埋滴灌，在多雨年份甚至低于FP处理，DI处理的产投比显著低于FP处理，因此不推荐使用覆膜滴灌和浅埋滴水模式；DF和DIU的净收益和产投比均无显著性差异，成本较低的DIU处理简化生产环节，还可达到一定的增产效果，是值得推荐的滴灌施肥方法。可以看出，在降水丰富的年份，滴灌施肥技术的优势并不突出，其高成本很难通过提高玉米产量来平衡，根据目前玉米生产的成本、价格以及当地农户的产量水平，本试验推荐的浅埋滴尿素模式的产量为10 884 kg∙hm-2时，可达到盈利水平，达到11 481 kg∙hm-2以上时，产投比高于农民习惯，达到更佳的经济效益。

4 结论

在吉林省半干旱地区，与农民习惯相比，滴灌施肥技术显著提高玉米的产量、水分利用效率、干物质积累量、成熟期氮磷钾积累量及吐丝后氮磷钾积累量，降低氮素表观损失量。覆膜滴灌模式在干旱年份优势大于浅埋滴灌技术，但产投比显著低于浅埋滴灌模式。浅埋滴尿素模式的玉米产量、水分利用效率、净收益和产投比与浅埋水肥一体模式相比均无显著性差异，浅埋滴尿素模式生产成本低，还可达到一定的增产效果。综合玉米生产现状和经济效益，浅埋滴尿素模式更适宜于吉林省半干旱地区。

[1] 吉林省统计局.吉林统计年鉴2020年版.北京: 中国统计出版社, 2020.

Bureau of Statistics of Jilin Province.Jilin Statistical Yearbook 2020.Beijing: China Statistics Press, 2020.(in Chinese)

[2] 山仑, 邓西平, 康绍忠.我国半干旱地区农业用水现状及发展方向.水利学报, 2002, 33(9): 27-31.doi:10.3321/j.issn: 0559-9350.2002.09.005.

SHAN L, DENG X P, KANG S Z.Current situation and perspective of agricultural water used in semiarid area of China.Journal of Hydraulic Engineering, 2002, 33(9): 27-31.doi:10.3321/j.issn: 0559-9350.2002.09.005.(in Chinese)

[3] SOLAIMALAI A, BASKAR M, SADASAKTHI A, SUBBURAMU K.Fertigation in high value crops-a review.Agricultural Reviews, 2005, 26: 1-13.

[4] BAR-YOSEF B.Advances in fertigation.Advances in Agronomy.Amsterdam: Elsevier, 1999: 1-77.doi:10.1016/s0065-2113(08) 60910-4.

[5] 张彦群, 王建东, 龚时宏, 许迪, 隋娟, 吴忠东.基于液流计估测蒸腾分析覆膜滴灌玉米节水增产机理.农业工程学报, 2018, 34(21): 89-97.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.011.

ZHANG Y Q, WANG J D, GONG S H, XU D, SUI J, WU Z D.Analysis of water saving and yield increasing mechanism in maize field with drip irrigation under film mulching based on transpiration estimated by sap flow meter.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(21): 89-97.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.011.(in Chinese)

[6] 刘洋, 栗岩峰, 李久生, 严海军.东北半湿润区膜下滴灌对农田水热和玉米产量的影响.农业机械学报, 2015, 46(10): 93-104, 135.doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2015.10.014.

LIU Y, LI Y F, LI J S, YAN H J.Effects of mulched drip irrigation on water and heat conditions in field and maize yield in sub-humid region of northeast China.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(10): 93-104, 135.doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2015.10.014.(in Chinese)

[7] 杜社妮, 白岗栓.玉米地膜覆盖的土壤环境效应.干旱地区农业研究, 2007, 25(5): 56-59.

DU S N, BAI G S.Studies on effects of plastic film mulching on soil environment of maize field.Agricultural Research in the Arid Areas, 2007, 25(5): 56-59.(in Chinese)

[8] 郭金路, 谷健, 尹光华, 李雪.辽西半干旱区浅埋式滴灌对春玉米耗水特性及产量的影响.生态学杂志, 2017, 36(9): 2514-2520.doi:10.13292/j.1000-4890.201709.011.

GUO J L, GU J, YIN G H, LI X.Effect of shallow-buried drip irrigation on water consumption characteristics and yield of spring maize in semi-arid region of western Liaoning.Chinese Journal of Ecology, 2017, 36(9): 2514-2520.doi:10.13292/j.1000-4890.201709.011.(in Chinese)

[9] 赵明, 李从锋, 钟大森, 张昭.我国多类型水肥一体化技术进展.作物杂志, 2020(1): 199-200.doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.01.032.

ZHAO M, LI C F, ZHONG D S, ZHANG Z.Progress of integrated technology of multi-type water and fertilizer in China.Crops , 2020(1): 199-200.doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.01.032.(in Chinese)

[10] 侯云鹏, 孔丽丽, 蔡红光, 刘慧涛, 高玉山, 王永军, 王立春.东北半干旱区滴灌施肥条件下高产玉米干物质与养分的积累分配特性.中国农业科学, 2019, 52(20): 3559-3572.doi:10.3864/j.issn.0578- 1752.2019.20.007.

HOU Y P, KONG L L, CAI H G, LIU H T, GAO Y S, WANG Y J, WANG L C.The accumulation and distribution characteristics on dry matter and nutrients of high-yielding maize under drip irrigation and fertilization conditions in semi-arid region of northeastern China.Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(20): 3559-3572.doi:10.3864/ j.issn.0578-1752.2019.20.007 (in Chinese)

[11] 邓兰生, 陈卓森, 郭彦彪, 涂攀峰, 张承林, 李中华.滴灌施肥次数对甜玉米生长及养分淋洗损失的影响.西南农业学报, 2015, 28(5): 2142-2147.doi:10.16213/j.cnki.scjas.2015.05.055.

DENG L S, CHEN Z S, GUO Y B, TU P F, ZHANG C L, LI Z H.Effects of different fertigation times on growth of sweet maize and nutrient leaching loss.Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2015, 28(5): 2142-2147.doi:10.16213/j.cnki.scjas.2015.05.055.(in Chinese)

[12] 李哲, 屈忠义, 任中生, 杨少东, 续喆, 贾咏林, 胡敏.河套灌区膜下滴灌高频施肥促进玉米生长及产量研究.节水灌溉, 2018(10): 1-4, 8.doi:10.3969/j.issn.1007-4929.2018.10.001.

LI Z, QU Z Y, REN Z S, YANG S D, XU Z, JIA Y L, HU M.A study on the promotion of drip irrigation under plastic film with high frequency fertigation for maize growth and yield in Hetao irrigation district.Water Saving Irrigation, 2018(10): 1-4, 8.doi:10.3969/j.issn.1007-4929.2018.10.001.(in Chinese)

[13] 孙云云, 刘方明, 高玉山, 侯中华, 窦金刚, 刘慧涛.吉林西部膜下滴灌水氮调控对玉米生长及水肥利用的影响.灌溉排水学报, 2020, 39(11): 76-82.doi:10.13522/j.cnki.ggps.2019384.

SUN Y Y, LIU F M, GAO Y S, HOU Z H, DOU J G, LIU H T.Regulating water and fertilizer application in film-mulched drip irrigation to improve growth and water-fertilizer utilization of maize in western Jilin.Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(11): 76-82.doi:10.13522/j.cnki.ggps.2019384.(in Chinese)

[14] 邹海洋.西北旱区春玉米滴灌施肥水肥耦合效应研究[D].杨凌: 西北农林科技大学, 2019.

ZOU H Y.Coupling effects of water and fertilizer on growth of drip-fertigated spring maize in arid northwest China[D].Yangling: Northwest A & F University, 2019.(in Chinese)

[15] 李格, 白由路, 杨俐苹, 卢艳丽, 王磊, 张静静, 张银杰.华北地区夏玉米滴灌施肥的肥料效应.中国农业科学, 2019, 52(11): 1930-1941.doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.11.008.

LI G, BAI Y L, YANG L P, LU Y L, WANG L, ZHANG J J, ZHANG Y J.Effect of drip fertigation on summer maize in North China.Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(11): 1930-1941.doi:10.3864/ j.issn.0578-1752.2019.11.008.(in Chinese)

[16] 侯云鹏, 孔丽丽, 李前, 尹彩侠, 秦裕波, 于雷, 王立春, 谢佳贵.滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响.水土保持学报, 2018, 32(1): 238-245.doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.01.037.

HOU Y P, KONG L L, LI Q, YIN C X, QIN Y B, YU L, WANG L C, XIE J G.Effects of drip irrigation with nitrogen on nitrogen uptake, soil inorganic nitrogen content and nitrogen balance of spring maize.Journal of Soil and Water Conservation, 2018, 32(1): 238-245.doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.01.037.(in Chinese)

[17] 李前, 侯云鹏, 尹彩侠, 孔丽丽, 秦裕波, 王蒙, 徐晨, 刘志全, 王立春.吉林省半干旱区膜下滴灌施磷管理对玉米生长与产量及土壤磷素平衡的影响.中国农学通报, 2019, 35(34): 1-8.

LI Q, HOU Y P, YIN C X, KONG L L, QIN Y B, WANG M, XU C, LIU Z Q, WANG L C.Effects of phosphorus management on yield, growth and soil phosphorus balance of under-film drip irrigated maize in semi-arid region of Jilin.Chinese Agricultural Science Bulletin, 2019, 35(34): 1-8.(in Chinese)

[18] WANG M, WANG L C, CUI Z L, CHEN X P, XIE J G, HOU Y P.Closing the yield gap and achieving high N use efficiency and low apparent N losses.Field Crops Research, 2017, 209: 39-46.doi:10.1016/j.fcr.2017.03.016.

[19] FANISH S A.Influence of drip fertigation and intercropping on yield, agronomic efficiency and partial factor productivity of maize.Madras Agricultural Journal, 2013, 100(3): 102-106.

[20] 焦炳忠, 孙兆军, 韩磊, 王旭, 王力, 胡优.扬黄灌区浅埋式滴灌对地膜玉米生长及水分利用效率的影响.节水灌溉, 2016(6): 24-27, 30.doi:10.3969/j.issn.1007-4929.2016.06.006.

JIAO B Z, SUN Z J, HAN L, WANG X, WANG L, HU Y.Effect of shallow-buried drip irrigation on growth and water use efficiency of plastic-film corn in Yellow River pumping irrigation area.Water Saving Irrigation, 2016(6): 24-27, 30.doi:10.3969/j.issn.1007-4929.2016.06.006.(in Chinese)

[21] 梅园雪, 冯玉涛, 冯天骄, 汪伟, 孙宝忠.玉米浅埋滴灌节水种植模式产量与效益分析.玉米科学, 2018, 26(1): 98-102.doi:10.13597/j.cnki.maize.science.20180115.

MEI Y X, FENG Y T, FENG T J, WANG W, SUN B Z.Brief discussion on the efficient water-saving planting mode of shallow buried drip irrigation.Journal of Maize Sciences, 2018, 26(1): 98-102.doi:10.13597/j.cnki.maize.science.20180115.(in Chinese)

[22] 任书杰, 李世清, 王俊, 凌莉, 李凤民.半干旱农田生态系统覆膜进程和施肥对春小麦耗水量及水分利用效率的影响.西北农林科技大学学报(自然科学版), 2003, 31(4): 1-5.doi:10.13207/j.cnki.jnwafu.2003.04.002.

REN S J, LI S Q, WANG J, LING L, LI F M.Effect of plastic film mulching on spring wheat's water consumption and water use efficiency in semiarid agro-ecological system.Journal of Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry, 2003, 31(4): 1-5.doi:10.13207/j.cnki.jnwafu.2003.04.002.(in Chinese)

[23] ZHAO R F, CHEN X P, ZHANG F S, ZHANG H L, SCHRODER J, RÖMHELD V.Fertilization and nitrogen balance in a wheat-maize rotation system in North China.Agronomy Journal, 2006, 98(4): 938-945.doi:10.2134/agronj2005.0157.

[24] AUJLA M S, THIND H S, BUTTAR G S.Fruit yield and water use efficiency of eggplant (L.) as influenced by different quantities of nitrogen and water applied through drip and furrow irrigation.Scientia Horticulturae, 2007, 112(2): 142-148.doi:10.1016/j.scienta.2006.12.020.

[25] LEKAKIS E H, GEORGIOU P E, PAVLATOU-VE A, ANTONOPOULOS V Z.Effects of fixed partial root-zone drying irrigation and soil texture on water and solute dynamics in calcareous soils and corn yield.Agricultural Water Management, 2011, 101(1): 71-80.doi:10.1016/j.agwat.2011.09.004.

[26] LI J S, ZHANG J J, REN L.Water and nitrogen distribution as affected by fertigation of ammonium nitrate from a point source.Irrigation Science, 2003, 22(1): 19-30.doi:10.1007/s00271-003- 0064-8.

[27] 王激清, 刘社平.不同水肥管理措施对春玉米产量和土壤硝态氮时空分布的影响.干旱地区农业研究, 2017, 35(1): 108-113, 121.doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.01.17.

WANG J Q, LIU S P.Effects of water and fertilizer on yield of spring maize and temporal and spatial distribution of soil nitrate-nitrogen.Agricultural Research in the Arid Areas, 2017, 35(1): 108-113, 121.doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.01.17.(in Chinese)

[28] WANG D, LI G Y, MO Y, CAI M K, BIAN X Y.Evaluation of optimal nitrogen rate for corn production under mulched drip fertigation and economic benefits.Field Crops Research, 2018, 216: 225-233.doi:10.1016/j.fcr.2017.10.002.

[29] CHILUNDO M, JOEL A, WESSTRÖM I, BRITO R, MESSING I.Effects of reduced irrigation dose and slow release fertiliser on nitrogen use efficiency and crop yield in a semi-arid loamy sand.Agricultural Water Management, 2016, 168: 68-77.doi:10.1016/j.agwat.2016.02.004.

[30] ZHANG Y Q, WANG J D, GONG S H, XU D, SUI J, WU Z D, MO Y.Effects of film mulching on evapotranspiration, yield and water use efficiency of a maize field with drip irrigation in Northeastern China.Agricultural Water Management, 2018, 205: 90-99.doi:10.1016/j.agwat.2018.04.029.

[31] 杨恒山, 薛新伟, 张瑞富, 李金琴, 王宇飞, 邰继承, 刘晶.灌溉方式对西辽河平原玉米产量及水分利用效率的影响.农业工程学报, 2019, 35(21): 69-77.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.21.009.

YANG H S, XUE X W, ZHANG R F, LI J Q, WANG Y F, TAI J C, LIU J.Effects of irrigation methods on yield and water use efficiency of maize in the West Liaohe Plain.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019, 35(21): 69-77.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.21.009.(in Chinese)

[32] 李金琴, 王宇飞, 侯旭光, 李媛媛, 陈杰辉, 李雪峰, 吕岩.不同节水种植模式对玉米产量的影响.北方农业学报, 2017, 45(4): 30-34.

LI J Q, WANG Y F, HOU X G, LI Y Y, CHEN J H, LI X F, LV Y.Effects of different water-saving cropping models on maize yield.Journal of Northern Agriculture, 2017, 45(4): 30-34.(in Chinese)

[33] 李世清, 李东方, 李凤民, 白红英, 凌莉, 王俊.半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应.西北农林科技大学学报(自然科学版), 2003, 31(5): 21-29.doi:10.3321/j.issn: 1671-9387.2003.05.006.

LI S Q, LI D F, LI F M, BAI H Y, LING L, WANG J.Soil ecological effects of plastic film mulching in semiarid agro-ecological system.Journal of Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry (Natural Science Edition), 2003, 31(5): 21-29.doi:10.3321/j.issn: 1671-9387.2003.05.006.(in Chinese)

[34] 张建军, 马明生, 樊廷录, 赵刚, 党翼, 王磊, 李尚中.留膜留茬免耕栽培对旱地春玉米耗水特性、产量及品质的影响.中国农业科技导报, 2018, 20(12): 107-114.doi:10.13304/j.nykjdb.2018.0128.

ZHANG J J, MA M S, FAN T L, ZHAO G, DANG Y, WANG L, LI S Z.Influence of no-tillage plastic and stubble with residues on water consumption characteristics, yield and quality of dryland spring maize.Journal of Agricultural Science and Technology, 2018, 20(12): 107-114.doi:10.13304/j.nykjdb.2018.0128.(in Chinese)

[35] 李青军, 张炎, 王金鑫, 李宁.施肥方式对滴灌棉花干物质积累、养分吸收和产量的影响.新疆农业科学, 2015, 52(7): 1292-1298.doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2015.07.019.

LI Q J, ZHANG Y, WANG J X, LI N.Effects of fertilization on dry matter accumulation, nutrient uptake and yield of cotton under drip irrigation.Xinjiang Agricultural Sciences, 2015, 52(7): 1292-1298.doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2015.07.019.(in Chinese)

[36] 张国桥, 王静, 刘涛, GALE William, 褚贵新.水肥一体化施磷对滴灌玉米产量、磷素营养及磷肥利用效率的影响.植物营养与肥料学报, 2014, 20(5): 1103-1109.doi:10.11674/zwyf.2014.0506.

ZHANG G Q, WANG J, LIU T, WILLIAM G, CHU G X.Effect of water and P fertilizer coupling on corn yield, P uptake, and P utilization efficiency with drip irrigation in a calcareous soil.Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2014, 20(5): 1103-1109.doi:10.11674/zwyf.2014.0506.(in Chinese)

[37] MCBEATH T M, LOMBI E, MCLAUGHLIN M J, BÜNEMANN E K.Polyphosphate-fertilizer solution stability with time, temperature, and pH.Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2007, 170(3): 387-391.doi:10.1002/jpln.200625166.

[38] 倪大鹏, 刘强, 阴卫军, 韩金龙, 朱彦威, 王同燕, 阴才.施钾时期和施钾量对玉米产量形成的影响.山东农业科学, 2007, 39(4): 82-83, 97.doi:10.3969/j.issn.1001-4942.2007.04.024.

NI D P, LIU Q, YIN W J, HAN J L, ZHU Y W, WANG T Y, YIN C.Effects of different potassium application stages and rates on the yield formation of maize.Shandong Agricultural Sciences, 2007, 39(4): 82-83, 97.doi:10.3969/j.issn.1001-4942.2007.04.024.(in Chinese)

[39] 韩立军.不同施钾水平对玉米干物质及产量的影响.玉米科学, 2006, 14(5): 127-129.doi:10.3969/j.issn.1005-0906.2006.05.034.

HAN L J.Effect on dry substantial accumulations and yield of maize in different K fertilizer levels.Journal of Maize Sciences, 2006, 14(5): 127-129.doi:10.3969/j.issn.1005-0906.2006.05.034.(in Chinese)

[40] 尹彩侠, 李前, 孔丽丽, 秦裕波, 王蒙, 侯云鹏, 刘志全.覆膜滴灌施肥条件下钾肥运筹对玉米产量及钾素吸收利用的影响.东北农业科学, 2020, 45(3): 35-40.doi:10.16423/j.cnki.1003-8701.2020.03.008.

YIN C X, LI Q, KONG L L, QIN Y B, WANG M, HOU Y P, LIU Z Q.The effects of potassium management on maize yield, potassium absorption and utilization under mulched drip irrigation.Journal of Northeast Agricultural Sciences, 2020, 45(3): 35-40.doi:10.16423/ j.cnki.1003-8701.2020.03.008.(in Chinese)

[41] 张宽, 吴巍, 姚铭, 王秀芳, 胡和云, 王晓村.淡黑钙土有效磷与施磷指标的相关分析及应用.吉林农业科学, 1988, 13(2): 40-43.doi:10.16423/j.cnki.1003-8701.1988.02.011.

ZHANG K, WU W, YAO M, WANG X F, HU H Y, WANG X C.Correlation analysis and application of available phosphorus and phosphorus application index in light chernozem soil.Journal of Jilin Agricultural Sciences, 1988, 13(2): 40-43.doi:10.16423/j.cnki.1003- 8701.1988.02.011.(in Chinese)

[42] WU D L, XU X X, CHEN Y L, SHAO H, SOKOLOWSKI E, MI G H.Effect of different drip fertigation methods on maize yield, nutrient and water productivity in two-soils in Northeast China.Agricultural Water Management, 2019, 213: 200-211.doi:10.1016/j.agwat.2018.10.018.

[43] 李经伟, 申利刚, 张文丽.不同灌溉形式下玉米全生产期投入产出与效益分析.节水灌溉, 2016(5): 106-109.doi:10.3969/j.issn.1007- 4929.2016.05.024.

LI J W, SHEN L G, ZHANG W L.The input-output and benefit analysis in the whole production period of corn using different irrigation forms.Water Saving Irrigation, 2016(5): 106-109.doi:10.3969/j.issn.1007-4929.2016.05.024.(in Chinese)

[44] GENG Y Y, CAO G J , WANG L C, WANG M, HUANG J X.Can drip irrigation under mulch be replaced with shallow-buried drip irrigation in spring maize production systems in semiarid areas of northern China? Journal of the Science of Food and Agriculture, 2020: 1-9.https://onlinelibrary.wiley.com/.doi:10.1002/jsfa.10808.

Effect of Drip Fertigation Mode on Maize Yield, Nutrient Uptake and Economic Benefit

LI Qian, QIN YuBo, YIN CaiXia, KONG LiLi, WANG Meng, HOU YunPeng, SUN Bo, ZHAO YinKai, XU Chen, LIU ZhiQuan*

Institute of Agricultural Resources and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Plant Nutrition and Agro-Environment in Northeast Region, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Changchun 130033

【Objective】 To study the effects of different drip fertigation modes on maize yield, nutrient absorption, soil nitrogen balance, water use efficiency and economic benefits, in order to provide a theoretical basis for drip irrigation maize production in semi-arid area of Jilin province.【Method】Field experiment was carried out in Minle Village of Jilin Province for 2018-2019.Five treatments were set up: drip fertigation with plastic film (DFM), shallow buried drip fertigation (DF), shallow buried drip fertigation urea (DIU), shallow buried drip irrigation (DI), and farmer practices (FP).We collected plant samples at jointing stage, bell stage, silking stage, filling stage and mature stage, divided into stem, leaf and grain parts, measured the shoot dry matter weight and the contents of nitrogen, phosphorus and potassium, respectively.Based on these data, the nutrient absorption were calculated or evaluated.The soil samples from 0-100 cm soil depth were respectively collected before sowing and after harvest of maize to study soil nitrogen balance．The soil samples from 0-200 cm soil depth were respectively collected before sowing and after harvest of maize to study water use efficiency.【Result】The maize yield of drip fertigation treatments (DFM, DF, DIU and DI) were higher than farmers' conventional treatment 10.3%-20.6%, the rate of yield increase in the dry year (2018) (13.7%-27.9%) was higher than that in the rainy year (2019) (7.2%-13.7%), meanwhile, the accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium in mature stage was increased by 15.7%-31.7%（＜0.05）, 11.0%-35.6% (＜0.05) and 5.2%-20.9%, especially increased the nitrogen, phosphorus and potassium uptake after silking by 63.1%-95.2% (＜0.05), 11.6%-63.0% and 40.0%-110.0% (＜0.05); it also significantly increased the water use efficiency (WUE) by 21.8%-33.9% and decreased the apparent nitrogen loss by 13.8%-92.0%.Compared with shallow buried drip fertigation (DF), DFM treatment increased the yield and water use efficiency in dry years, but differences were not significant in rainy years, DFM treatment significantly reduced soil nitrogen apparent loss by 74.2%, but there was no significant difference in net income between in two treatments, and the benefit/cost ratio of DFM treatment was lower than that of DF treatment significantly.Under shallow buried drip irrigation, there were no significant differences in maize yield, nitrogen apparent loss and water use efficiency between DF and DIU treatments.However, the accumulation of dry matter and P and K in DF treatment at mature stage were significantly higher than those in DIU treatment.There was no significant difference between DF treatment and DIU treatment in net income and benefit/cost ratio.The maize yield of DI treatment was 13.7% higher than that of FP treatment in dry years, but not significantly in rainy years.It also significantly increased N and P accumulation at mature stage and N and K accumulation after silking.The net income of DI treatment was not significantly different from that of FP treatment, but the ratio of production and input was significantly lower than that of FP treatment.【Conclusion】Drip fertigation mode could increase maize yield, N, P and K accumulation and water use efficiency, and reduce N apparent loss in semi-arid areas, and the effect was significant in dry years.The advantage of DFM treatment were greater than DF, but the benefit/cost ratio was lower than DF.There was no significant difference in the yield, nutrient uptake and water use efficiency, net income and the benefit/cost ratio between shallow buried drip fertigation urea technology and shallow buried drip fertigation technology, the low cost DIU treatment simplified the production process, and also had the obvious effect on increasing grain yield.In conclusion, shallow buried drip fertigation urea mode was suitable for the current situation of maize production in semi-arid area of Jilin Province.

drip fertigation; maize; yield; nutrient absorption; water use efficiency; economic benefit

2021-03-15；

2021-05-06

基本科研经费项目（KYJF2021ZR103）、国家重点研发计划（2017YFD0201806）、吉林省科技发展计划（2019001032XH）

李前，E-mail：liqian880618@163.com。通信作者刘志全，E-mail：zhqliu888@sina.com

（责任编辑 李云霞）