玉米滴灌施肥一体化高效调控与应用

刘雅敏

（武强县武强镇人民政府，河北 武强 053300）

玉米是中国非常重要的粮食作物，在其生产过程中，对于水分的需求量巨大，而在很多地区，降水和玉米的需水期并不能完全匹配，导致玉米生育期内可能面临干旱威胁。另外，玉米生长发育过程中，对肥料的需求量巨大，传统生产模式采用的是一次性沟施的方式，追肥相对较少，而且容易出现水肥大量流失和利用率不高的情况，如何实现水资源的高效利用，是玉米生产中需要解决的一个关键性问题。滴灌施肥一体化技术的应用，能够很好地对上述问题进行解决。

1 玉米滴灌施肥一体化的优势

一是能够提高水资源利用效率。滴灌的方式使水分能够直接进入土壤，有效减少了空中与地表的蒸发量，而一体化技术则能够同时实现水分和养分的施加，避免了地表径流以及土壤深层渗透问题的产生，从而能够显著提高水资源利用率，其节水效果在15%～20%；二是可以实现施肥减量增效。玉米在不同生长阶段需要的肥料有所不同，需要对照其需肥规律，分次施加基肥、攻穗肥、攻秆肥和攻粒肥。玉米生长中后期的施肥难度相对较大，传统的施肥方式施加肥料多，但是肥料利用率低[1]，容易引发面源污染的问题。滴灌施肥一体化技术可以从玉米生长过程中的需肥特点出发，选择最佳的施肥时机，避免肥料流失的现象，这样能够显著提升玉米对于肥料的吸收能力，减少浪费。相关统计数据显示，借助滴灌施肥一体化技术，能够节约肥料20%～30%；三是可以降低成本。在完成滴灌设备的铺设工作后，只需要安排1～2名专业人员负责看管，然后根据实际需要浇水施肥即可。调查显示，如果在100 hm2的玉米地中设置30眼水井，4个人5 d就可以完成，对比传统的浇灌方式，极大地节约了人力成本和时间成本；四是能够减轻管理压力。滴灌施肥一体化技术能够显著提高劳动生产效率，在遭遇干旱天气时，及时进行灌溉和追肥，种植户不会因为浇水而犯愁，这样可以为玉米的稳产高产奠定坚实基础，同时也能够减轻田间管理的压力。

2 玉米滴灌施肥一体化高效调控与利用技术的应用

以某地区的实际情况为例，结合相应的田间试验，对滴灌施肥一体化的应用进行研究讨论。

2.1 试验地块选择

该地区光照充足，热量资源丰富，春季降水量稀少，夏季雨量集中（占全年总降水量的60%），区域多年平均降水量为620 mm[2]，年平均气温13.9℃，无霜期为209 d，区域土壤的理化性质见表1。

表1 试验地块土壤理化性质Tab.1 The physical and chemical properties of soil in the test plot

2.2 试验设计

首先是确定种植模式。在试验地块，玉米种植密度控制为60 000株/hm2，株行距为30 cm×55 cm，使用播种机进行播种，滴灌带采用一管两行，在播种完成后进行铺设；其次是系统设置。采用地下水作为供水水源，配合无塔供水模式来确保滴灌压力的均匀性，为了避免砂石堵塞管道，在系统中设置了离心式过滤器配合砂石介质式过滤器来对砂石以及杂质进行过滤，施肥则采用注射泵式施肥器；第三是选择肥料。滴灌施肥一体化技术要求肥料具备良好的水溶性，养分含量较高，这样可以减少与灌溉水的相互作用，而且不同肥料之间必须能够相溶，混合后不会有沉淀物质。在该试验中，使用的肥料包括尿素（N 46%）、磷酸二氢铵（N 11.8%；P2O561%），氯化钾（K2O 60%）以及磷酸二氢钾（P2O552.1%；K2O 34.2%）。为了方便进行对比分析，在试验中，一共设置了12种不同的水肥处理模式，见表2。

表2 试验处理Tab.2.The experimental treatment

漫灌处理中，氮肥的用量控制在243 kg/hm2，磷肥和钾肥的用量分别控制在127 kg/hm2和66 kg/hm2。磷肥和钾肥全部作为基肥施加，氮肥60%作为基肥，其余40%在玉米拔节期配合漫灌进行施加。滴灌施肥一体化处理中，所有肥料的用量全部减少20%，适当补充锌肥，用量为22.5 kg/hm2。

试验设计中，滴灌施肥一体化Ⅰ将10%氮肥作为基肥，其余90%作为追肥，分别施加在玉米拔节期、大喇叭口期和灌浆期，施加比例为5∶3∶2[3]，磷肥40%作为基肥，其余60%作为追肥，钾肥10%作为基肥，其余90%作为追肥。滴灌施肥一体化Ⅱ中，氮肥和钾肥全部随滴灌施肥，不作为基肥施加，磷肥20%作为基肥，其余80%作为追肥。将T1～T3试验设置3次重复，为了尽可能保证试验结果的客观性和有效性，在每个小区（5.5 m×10 m）的范围内进行随机排列。

2.3 项目测定

一是对玉米植株的养分进行测定，采用实收测产的方式，对每一个小区的产量进行分别计算。收获阶段可以配合多点法来采集籽粒以及植株样品，依照常规分析方法，对秸秆与籽粒内的氮、磷和钾元素含量进行测定分析；二是对土壤含水量进行测定。在每个小区设置相应的土壤水分传感器设备[5]，可以对0～100 cm土层深度内土壤水分含量进行实时监测；三是对生物产量及考种进行测定。应该于玉米生长中的关键阶段（拔节期、大喇叭口期、吐丝期和灌浆期等），在每个小区随机选取5个样本，测定鲜重及叶面积，在105℃的高温环境下进行杀青，时间为30 min，然后将温度调节至75℃，完全烘干，达到恒重后，对地面部分的干物质量进行测定。玉米成熟期，可以在每个小区随机选择15个样本，对株高、穗长和穗粒数等进行测量。依照相关公式，对水分利用效率及肥料利用效率进行计算，如式（1）所示。

式中：GY——玉米产量，kg/hm2；ET——蒸散量；P——降水量；I——灌溉量；△SWS——收获与播种时土壤的出水量变化；R——地表径流；D——玉米根系层下方的土壤水分下渗量。

肥料利用率的计算可以将作物本身吸收的养分减去缺素区域作物吸收的养分，然后将差值除以肥料养分总量，就可以得到肥料的实际利用率。

2.4 数据分析

在针对相关数据进行分析的过程中，使用Excel软件进行数据处理，配合SPSS17.0的方差分析，结合LSD方法，对差异的显著性进行检验[4]。

2.5 结果分析

在对试验结果进行分析的过程中，主要研究滴灌施肥一体化技术对于玉米叶面积指数、干物质积累和产量因子构成等的影响，具体如下。

2.5.1 叶面积指数

试验地块玉米关键生育期的叶面积指数变化见图1。

图1 玉米关键生育期叶面积指数变化情况Fig.1.The change of leaf area index in maize critical growth period

由图1可以看出，在拔节期过后，玉米呈现出了快速生长的态势，叶面积指数增长迅速，在吐丝期达到顶峰，之后开始下降。从大喇叭口期到吐丝期再到灌浆期，T3处理相比较T1能够实现玉米叶面积指数的显著提高，有利于生物量的积累。

2.5.2 干物质积累

当生育期延长时，玉米干物质积累量持续增大，增长高峰期处于吐丝期后，此时T2和T1之间存在显著差异，T2和T3之间差异不显著。灌浆期到成熟期，T2和T3的玉米干物质积累明显超过T1[5]。

2.5.3 产量因子构成

对比T1，滴灌施肥一体化技术的应用，会显著影响玉米产量构成因子，能够降低玉米穗秃顶长度，不过并不会明显影响玉米百粒质量。T2和T3处理方式下，玉米产量相比较T1提高了5.32%和6.13%。

2.5.4 水肥利用率

基础条件一致的情况下，T2和T3处理都能够提高水分利用率，相比T1的提升比例为39.42%和36.11%。

对比T1处理方式，T2和T3能够显著提升肥料的利用效率，其中，T2处理方式在氮肥、磷肥和钾肥利用率方面各自的提升比例为37.56%、23.09%和106.21%，T3处理方式在氮肥、磷肥和钾肥利用率方面各自的提升比例为35.29%、30.31%和121.51%。

2.5.5 经济效益

在玉米种植中采用滴灌施肥一体化技术，能够切实提高水肥可利用率和玉米产量。对比可知，T1不需要设置滴灌带以及相应的施肥装置，在成本投入方面更少，节约的成本约为300元/hm2。不过对比T1，T2和T3处理方式在能够提高玉米产量和生产经济效益，降低相应的投产比，两者的收益率分别提高了4.17%和5.24%[6]。不同处理下的经济效益对比，见表3。

表3 不同处理下的经济效益对比Tab.3.The comparison of economic benefits under different treatments

2.6 结果讨论

水肥一体化在推动优质高产、实现水肥高效利用以及维护生态环境安全等方面，发挥着积极作用。结合该地区的实际情况分析，在合理应用滴灌施肥一体化技术的情况下，可以实现对于水资源的高效利用，提高肥料利用效率。对比传统玉米种植中采用的大水漫灌技术，滴灌施肥一体化技术能够依照土壤中的水分和养分状况，利用滴灌系统和施肥装置，将水肥溶液直接输送到作物根部，通过对灌溉水量和施肥量的精准控制，将水肥耦合效应充分发挥出来，促进水肥利用效率的提高。对比传统灌溉与施肥技术，滴灌施肥一体化具备良好的水肥耦合效应，在减少环境污染问题的同时，也可以有效节约水肥资源，降低基肥施用比例，在配合灌溉实现多次施肥的情况下，能够改善玉米养分利用情况，减少养分损失，对传统灌溉和施肥方式中存在的不足进行弥补。有研究表明，滴灌施肥一体化技术对比传统漫灌技术，可以节水40%，肥料利用率大大提高。对比漫灌技术，滴灌施肥一体化技术虽然需要设置滴灌带和施肥装置，导致成本有所增加，但是能够显著提高玉米产量，降低投产比，因此具备更高的收益率和经济效益[7]。

3 结语

总而言之，对比传统漫灌技术，滴灌施肥一体化技术可以显著提高玉米在大喇叭口期到吐丝期的叶面积指数，提升灌浆期到成熟期的干物质积累，推动玉米均衡生长。同时，滴灌施肥一体化能够提高水肥利用率。相比较而言，滴灌施肥一体化技术的操作难度并不大，虽然增加了滴灌带和施肥装置等方面的成本投入，不过试验结果表明，在减少化肥20%施加量的情况下，滴灌施肥一体化技术依然能够显著增加玉米的产量，提高收益率，从而增加种植户的收入。