玉米水肥一体化研究

王囡囡，张春峰，朱宝国，孟庆英，冯浩原

（黑龙江省农业科学院佳木斯分院 黑龙江，佳木斯 154007）

水肥一体化技术也称灌溉施肥技术。通过玉米水肥一体化系统供给水肥，在整个生育期内按照玉米需水需肥规律，通过对玉米群体均匀灌溉，将可溶性固体或液体肥料准确地输送到玉米根部土壤，水肥一体化种植的玉米其用水用肥精准高效，玉米群体整齐度好、结实好、提早成熟、品质好、对气候环境适应性强。孙晓周等[1]针对玉米生长中后期普遍存在的浇水追肥用工难、产量低且不稳等问题，特开展了玉米滴灌水肥一体化配套技术应用研究。研究结果表明，每亩增产率达25.9%，每亩节水15%～20%，节肥20%～30%，节约人工。李霞等[2]开展了玉米水肥一体化技术试验，初步形成了一套适合温泉县选用的膜下滴灌玉米水肥一体化技术模式，主要包括品种选择、布管方法、播种技术、田间管理、灌水施肥及病虫害防治等各项技术措施，实现了水肥同步管理，节水节肥效果明显。任杨[3]研究发现水肥一体化技术可以增加肥料以及水资源的利用率、减轻环境污染和大量施肥的矛盾、水资源匮乏矛盾，能够合理的加速农业实施可持续发展战略。前人的研究表明在玉米不同生育期生长阶段，由玉米水肥一体化系统供给水分与肥料，可以明显改善玉米的生长环境条件，提高水肥利用率，促进玉米增产，改善玉米外观品质和营养品质。玉米中后期植株高大，不利于灌水追肥，为解决玉米中后期追肥灌水节省人工成本等问题，玉米水肥一体化技术是一个不错的选择，具有大面积推广和良好的应用前景。

1 玉米需水规律

朱伟峰等[4]研究结果表明，黑龙江地区在75%及以上的降雨概率下，玉米的生长就会受到干旱的威胁。分析了1990～2015年黑龙江地区春玉米全生育期在不同降雨频率下的干旱分布空间特征，同时得到了玉米的灌溉需水量分布情况。王颍辉等[5]研究表明，研究区干旱年份玉米拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的50%以上，耗水强度依次表现为抽雄期＞拔节期＞灌浆期＞苗期。杨晓丽等[6]探讨不同灌溉方式、不同灌水方案下的水分利用效率，以期最终实现水肥精准控制，为节本增效提供理论基础。玉米植株随着营养生长阶段的进行，需水量逐渐增加，在玉米苗期，植株较小，需水量也较小，在不影响正常生长发育的前提下一般不需要浇水，苗期适当控制玉米生长环境水分供给，可以促玉米根系发育。从拔节期到成熟期都应保证玉米良好水分供给，拔节期后，玉米生长加快，需水量逐渐增加，玉米的根、叶、茎等进入快速增长期，同时雌穗与雄穗开始生长发育，玉米抽丝授粉期对水分最敏感，是玉米需水临界期，这一时期玉米需水达到生育期高峰，缺水会造成玉米籽粒结实不良、减产等现象。若雨水不足发生干旱，要及时灌水。从乳熟期至完熟期，耗水强度降低，但仍要保证玉米生殖生长所需水量。

2 玉米需肥规律

刘素玲等[7]研究结果表明，玉米施肥规律受气候环境、土壤基础肥力、玉米保苗密度、肥料的种类和数量影响，不同情况下玉米施肥要灵活应用，便于指导农业生产。齐秀芹[8]研究发现，玉米高产的关键离不开合理及时的施肥，在玉米整个生育期内，根据玉米各生育阶段需肥规律精准施肥，即可提高肥料利用率，又可增加玉米产量。于洪久等[9]对黑龙江省半湿润区春玉米施肥研究发现，施肥时期与次数、施肥技术种类与水平、肥料种类及比例，对黑龙江省半湿润区春玉米的产量和品质均有影响。玉米属于高杆作物，植株高大，需肥量较大。玉米在不同的生育期所吸收氮、磷、钾的量不相同，一般来说，呈现玉米生育前期植株生长慢，养分的吸收量较少；拔节期至开花期器官分化植株生长快，玉米营养生长与生殖生长同时进行时期达到峰值，养分的吸收速度快、需肥量大，玉米雌雄穗的分化和形成是吸收营养较多时期，进入玉米生殖生长期的养分吸收主要供给籽粒的形成。玉米施肥要因地制宜，农家肥为主，化肥为辅，有条件的农户最好进行测土配方施肥，避免过量施肥造成的肥料浪费和增加种植成本，注意锌等微量元素配合，提倡水肥一体化施肥技术。

3 玉米水肥一体化技术要点

3.1 玉米品种的选择

建议选用生育期适宜的当地主栽耐密品种，要求该玉米品种地上部气生根发达、层数多、抗倒伏性好，为防治地下害虫及杀菌作用，玉米种子要进行包衣处理。根据当地玉米田间病虫害常年发生情况，明确防治对象，有针对性地选择种衣剂[10-12]。

3.2 土壤的准备

玉米水肥一体化种植地块要求排灌水方便，地势平坦，坡地坡度小于15°，土壤基础肥力中等以上，沙土地块、白浆土块、易涝地块、坡度加大地块、重盐碱地块不适合应用水肥一体化技术。选择好地块后，本着细碎、平整、保墒、高效的原则，为播种保苗做好准备。适时进行整地作业，整地作业包括深翻、深松、灭茬、旋耕、耙地、施基肥等。膜下滴灌系统的建立，一般采用大垄双行种植，一般垄高10～12cm，垄底宽130cm，垄顶宽85cm，即将原来60～65cm的两行垄合并成一条垄。覆膜前要进行化学除草，选用广谱性、低毒、残效期短、效果短、效果好的除草剂，进行全封闭除草，边喷边覆膜[13-14]。

3.3 覆膜与铺设滴灌带要求

要求拉紧埋实，一般两膜间距为115～130cm，开沟间距比地膜窄15～20cm，以便压膜；覆盖要顺风，边覆边埋，拉紧埋实，同时压好腰土。

3.4 放苗补苗

播种后要及时破膜放风和抠苗，覆膜要保证苗眼处于膜下2～3cm，以防止出苗后地膜烫伤玉米苗。当玉米出苗率达到50%以上时第一次抠苗，当玉米出苗率达到90%以上时第二次抠苗，原则是留大压小，留强压弱。

3.5 灌水时间

因地制宜的根据当地具体情况制定灌溉方案，可以通过当地雨量分布、气候特征等情况确定是否进行灌水。观察土层中土壤攥后成团较湿润则不缺水；如果攥后土壤开裂松散则需要灌水。观察玉米幼嫩的茎叶是否先枯萎；植株底部叶片是否变绿变黄，植株生长速度变缓，叶片中午打绺，晚上叶片仍未恢复，如有以上现象需及时灌水[15-16]。

3.6 化控技术

玉米是高杆作物，倒伏时有发生，通过喷施植物生长调节剂可有效减低倒伏对玉米产量的影响，在玉米大喇叭口期可选用玉黄金、金得乐、玉米健壮素等植物生长调节剂喷施，能降低玉米株高和穗位，茎秆增粗、气生根数增多，达到抗倒伏、防空杆的增产作用[17-19]。

3.7 清除废膜

玉米收获以后要彻底清除废旧地膜，净化土壤，保护农田生态环境。较好地防止农田污染和公害，降低成本。

4 水肥一体化技术的优点

4.1 节水节肥效果明显

水肥一体化技术与传统灌溉施肥技术比较，具有施肥简便、施肥均匀供肥及时、便于吸收、提高肥料利用率等优点。将可溶性固态或液体肥料配制成的肥液精准的施入玉米根部，减小灌溉用水量和肥料用量，即减少占用资源有提高水肥利用率。一般情况下，水肥一体化技术肥料利用率是传统施肥利用率的两倍，可节省化肥30%～50%，增产10%以上[20-22]。

4.2 减少农药用量，减轻病虫草害发生

水肥一体化技术膜内土壤湿度低，不利于玉米病菌、杂草、害虫的形成与发生，可以减小农药的用量和防治病虫草害的人工成本。与传统农药用量比较可减少15%～30%。

4.3 节本增效

玉米水肥一体化系统建立后，对于供水与施肥操作方便，节约人工灌溉和人工施肥成本。水肥一体化的精准供水与施肥使得大部分地表保持干燥，减少了杂草的生长，减少了农药用药量和用于除草的人工成本。减少了病虫害的发生，减少了用于防治病虫害、喷药等人工劳动力。

4.4 提高玉米产量，改善玉米品质

通过水肥的控制可以方便及时地改善玉米群体生长环境。应用水肥一体化技术种植的玉米，收获期提前，成熟度好，产量高。玉米的容重、粗蛋白含量、粗淀粉含量、赖氨酸含量均有所提高，可改善玉米的外观与品质。

4.5 精准施肥

水肥一体化技术可根据玉米各生育期生长阶段有针对性地实现精准水肥管控，提高肥料利用率，降低灌水量和肥料施用成本。

5 水肥一体化技术的缺点

5.1 水肥一体化系统运行成本高，管线易损坏堵塞

玉米水肥一体化系统工程造价高，每亩投资在400～1500元，维护成本高，不利于大面积推广应用。灌水器的堵塞与管线的堵塞是水肥一体化技术应用的关键问题，堵塞原因有化学反应、物理现象和生物因素。对于灌溉时的用水要严格，必须经过过滤，必要时还需经过沉淀和化学处理[23-25]。

5.2 不利于玉米根系下轧，有倒伏风险

水肥一体化只湿润部分土壤，由于根的向水性，玉米根系集中在表层，导致根系分布较浅，在风力较大的地区可能会发生倒伏，影响玉米产量与收获。

5.3 盐害与水质污染

当在含盐量高的土壤上进行滴灌或利用咸水灌溉时，盐分会累积在玉米周边引起盐害。但玉米水肥一体化系统遭遇故障、停电等特殊情况时，系统会出现回流现象，这时肥液可能被带到水源，造成水源污染。