滴灌下水肥耦合對夏玉米產量及肥料利用率的影響

李金鑫，余 鵬，李明珠，廖 強，劉愛菊

(山東理工大學 農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255049)

滴灌下水肥耦合對夏玉米產量及肥料利用率的影響

李金鑫，余 鵬，李明珠，廖 強，劉愛菊*

(山東理工大學 農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255049)

為明確滴灌條件下水肥耦合在夏玉米上的應用效果，以“紀元101”玉米品種為試材，研究不同水肥耦合對產量以及肥料利用率的影響。結果表明：中水中肥的水肥耦合模式，較高水高肥模式水肥各節省25%的前提下，產量提高2.8%，肥料利用率提高28.55%。本研究結果可為滴灌施肥在夏玉米生產上的精量灌溉調控技術和高效節水灌溉模式優選提供科學依據。

夏玉米；水肥耦合；干物質；產量

水資源短缺、肥料不合理利用是制約我國北方地區農業可持續發展的關鍵因素之一[1]。玉米是我國北方地區夏季種植的主要經濟作物，而水肥管理是限制和影響該地區玉米增產及其經濟效應的關鍵因素[2]。水肥一體化是將灌溉與施肥融為一體，同步供應的農業新技術[3]，該技術將肥料溶于水形成溶液，通過滴灌的形式均勻、定時、定量浸潤作物根系生長區域，從而達到良好的節水節肥增收效果[4]。近年來該技術發展迅速，尤其在蔬菜，瓜果等經濟類作物的應用中較為廣泛[5-7]，而對玉米，小麥等糧食類作物生長和產量的影響等方面需要進一步研究。為此，對滴灌條件下水肥耦合對北方夏玉米生長和產量的影響進行研究，確定夏玉米最佳水肥施用量，為大面積推廣滴灌技術在玉米上的應用并制定合理的灌溉施肥制度提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗于2016年6～10月在中國水利水電科學研究院大興試驗基地進行。該地區年平均溫度為11.6℃，多年平均降水量556 mm，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。試驗期間降雨量為413 mm左右，在夏玉米的整個生育期內出現4次較大的降雨且降雨量較為均勻。試驗區土壤以沙壤土為主，平均容重1.58 g/cm3，田間持水率為30.58%，田間飽和含水率為42.42%，土壤肥力偏低。

1.2 試驗設計

試驗中選取“紀元101”為供試玉米品種。2016年6月25日播種，10月6日收獲，生育期為134天。采用兩因素三水平進行試驗設計(表1)，兩因素為灌水量和施肥量，灌水量3個水平分別為(3000、4500、6000 m3/hm2)，施肥量3個水平分別為(180、240、300 kg/hm2)，并設對照處理(4500、240 kg/hm2)，每個處理3次重復，采用隨機區組設計。試驗采用單翼迷宮式滴灌帶，滴頭間距為30 cm，設計流量2.5 L/h，每條滴灌帶控制2行作物。氮肥為含氮46.4%的尿素，施氮肥時先將肥料溶于水中，運用文丘里施肥器進行施肥，1/3做基肥，1/3玉米拔節期追肥，1/3玉米抽雄吐絲期追肥，水分分3次定量滴灌。

表1 灌水施肥設計表Table1 Water-fertility treatments in plot

1.3 測定項目和分析方法

1.3.1 產量的測定

收獲時各小區單收單計產，測定百粒重及其產量。

1.3.2 肥料利用率

肥料利用率的計算，公式如下：

FUE=Y/N

式中：FUE為肥料利用率，Y為作物產量(kg/hm2)，N為施肥總量(kg/hm2)[8]。

2 結果與分析

2.1 水肥耦合對夏玉米產量的影響

由圖1a可以看出，在同一灌溉量處理下，N1的產量都是最低的，說明不施肥玉米很難達到一個較高的產量；N2的產量在每個水平下都是最高的，尤其以W2N2處理為最高，達到最大值731.86kg/畝；而到N3水平下，產量都有所降低，可見施肥過多不僅不會增加產量，反而會影響作物對營養物質的吸收。

圖1 不同水肥處理對產量的影響

Fig.1 The effect of water and fertilizer coupling on yield

同一施肥量，不同灌溉量下的玉米產量如圖1b所示，在N1和N3處理下，隨著灌水量的增加，產量也隨之上升；而在N2處理下，W2與W3之間差異并不明顯。水分對產量的提升有重要作用，考慮到北方嚴重缺水問題，少水少肥才是農業生態的追求，因此，選擇W2N2為最優組合。

2.2 水肥耦合對水肥利用率的影響

從表2 可以看出，同等灌水量條件下，累積施肥的肥料效應大小為：N2> N3> N1。肥料效應最大為灌水4500 kg/hm2(W2)和施肥量為240 m3/hm2(N2)時，增產10.28%；最小為灌水量4500 kg/hm2(W2)和施肥量為300 m3/hm2(N3)時，增產4.29%。同等施肥量條件下，水分效應最大為灌水量為6000 m3/hm2(W3)和施肥180 kg/hm2(N1)時，增產5.51%；水分效應最小為灌水量4500 m3/hm2(W2)和施肥300 kg/hm2(N3)時，增產為0.58%。

百粒重是評價夏玉米產量的重要指標。表2表明，水肥耦合對玉米百粒重的影響差異并不顯著，W2N2與W3N2處理水平最高且相當。產量方面，當灌水量為6000 m3/hm2(W3)、施肥量為240 kg/hm2(N2) 時，水肥交互效應最大，達到4.21%。當灌水量為4500 m3/hm2(W2)、施肥量為240 kg/hm2(N2)時，玉米產量較之沒有顯著差異，達到最高產量(731.86kg/畝)，但節水25%。W2N2處理與W1N2，W2N3，W3N3差異顯著性不大，但節水節肥效應明顯，且比對照畦灌處理(CK)增產8.37%。可見，選擇灌水量定額為4500 m3/hm2(W2) 、施肥量為240 kg/hm2(N2)的水肥耦合模式最為經濟合理。

表2 水肥利用率Table 2 Fertilizer utilization

注:表中百粒重數據為平均值±標準誤(n=3)，產量數據后不同小寫字母表示差異顯著性(P<005)。

3 結論

過量施肥和灌水都不利于玉米產量的提高。當灌水量4500 m3/hm2(W2)、施肥量為240 kg/hm2(N2)時，產量達到最高值，較水肥交互效應最大的W3N2處理節水25%，比CK處理增產8.37%，另外此處理株高較低，具有一定的抗倒伏效應。綜合考慮，選擇灌水量定額為4500 m3/hm2(W2)、施肥量為240 kg/hm2(N2)的水肥耦合模式最為經濟合理。

[1] 陳廣鋒,杜 森,江榮風,等.我國水肥一體化技術應用及研究現狀[J].中國農技推廣,2013(5):39-41.

[2] 邢維芹.玉米的水肥空間耦合效應研究[D].咸陽：西北農林科技大學,2001:3-13.

[3] 張志新.滴灌工程規劃設計原理與應用[M].北京:中國水利水電出版社,2007:5-8.

[4] 張承林.水肥一體化技術[M].北京:中國農業出版社,2012:3-5.

[5] 王振華.極端干旱區水肥耦合對滴灌葡萄耗水及產量的影響[J].節水灌溉,2014(6):13-15.

[6] 徐海江,田立文,林 濤,等.施氮量對南疆膜下滴灌陸地棉干物質積累與分配的影響[J].新疆農業科學,2012(10):1765-1772.

[7] 孔清華,李光永,王永紅,等.不同施肥條件和滴灌方式對青椒生長的影響[J].農業工程學報,2010(7):21-25.

[8] 胡安焱,董新光,魏光輝,等.滴灌條件下水肥耦合對干旱區紅棗產量的影響[J].灌溉排水學報,2010(6):60-63.

[9] 葛均筑.改變株型對玉米產量及光合生理機制的影響[D].泰安:山東農業大學,2008.

(本文文獻格式：李金鑫，余 鵬，李明珠，等.滴灌下水肥耦合對夏玉米產量及肥料利用率的影響[J].山東化工,2017,46(11):53-54,62.)

Effects of Water and Fertilizer Coupling on Plant Height and Yield of Summer Corn with Drip Irrigation

LiJinxin,YuPeng,LiMingzhu,LiaoQiang,LiuAiju*

(School of Agricultural and Food Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China)

In order to make clear the application effects of water and fertilizer coupling with drip irrigation on summer corn,“JY101”was used as the plant material,and the effects of its yield and fertilizer use efficiency were studied by different water and fertilizer coupling. The results indicated that: Compared with the mode of high water-high fertilizer,the mode of middle water-middle fertilizer save 25% in each water and each fertilizer,the yield increased by 2.8% and fertilizer use efficiency increased by 28.55%. This study can provide a scientific basis for drip irrigation fertilizer on the production of summer corn of precise irrigation control technology and optimization of mode of efficient water saving irrigation.

summer maize;water and fertilizer coupling;dry matter;production

2017-04-10

李金鑫(1990—)，男，山東濰坊人，全日制碩士；通訊作者：劉愛菊。

TQ440.2

A

1008-021X(2017)11-0053-02