玉米水肥一體化研究

王囡囡，張春峰，朱寶國，孟慶英，馮浩原

（黑龍江省農業科學院佳木斯分院 黑龍江，佳木斯 154007）

水肥一體化技術也稱灌溉施肥技術。通過玉米水肥一體化系統供給水肥，在整個生育期內按照玉米需水需肥規律，通過對玉米群體均勻灌溉，將可溶性固體或液體肥料準確地輸送到玉米根部土壤，水肥一體化種植的玉米其用水用肥精準高效，玉米群體整齊度好、結實好、提早成熟、品質好、對氣候環境適應性強。孫曉周等[1]針對玉米生長中后期普遍存在的澆水追肥用工難、產量低且不穩等問題，特開展了玉米滴灌水肥一體化配套技術應用研究。研究結果表明，每畝增產率達25.9%，每畝節水15%～20%，節肥20%～30%，節約人工。李霞等[2]開展了玉米水肥一體化技術試驗，初步形成了一套適合溫泉縣選用的膜下滴灌玉米水肥一體化技術模式，主要包括品種選擇、布管方法、播種技術、田間管理、灌水施肥及病蟲害防治等各項技術措施，實現了水肥同步管理，節水節肥效果明顯。任楊[3]研究發現水肥一體化技術可以增加肥料以及水資源的利用率、減輕環境污染和大量施肥的矛盾、水資源匱乏矛盾，能夠合理的加速農業實施可持續發展戰略。前人的研究表明在玉米不同生育期生長階段，由玉米水肥一體化系統供給水分與肥料，可以明顯改善玉米的生長環境條件，提高水肥利用率，促進玉米增產，改善玉米外觀品質和營養品質。玉米中后期植株高大，不利于灌水追肥，為解決玉米中后期追肥灌水節省人工成本等問題，玉米水肥一體化技術是一個不錯的選擇，具有大面積推廣和良好的應用前景。

1 玉米需水規律

朱偉峰等[4]研究結果表明，黑龍江地區在75%及以上的降雨概率下，玉米的生長就會受到干旱的威脅。分析了1990～2015年黑龍江地區春玉米全生育期在不同降雨頻率下的干旱分布空間特征，同時得到了玉米的灌溉需水量分布情況。王潁輝等[5]研究表明，研究區干旱年份玉米拔節期與抽雄期耗水量占玉米整個生育期的50%以上，耗水強度依次表現為抽雄期＞拔節期＞灌漿期＞苗期。楊曉麗等[6]探討不同灌溉方式、不同灌水方案下的水分利用效率，以期最終實現水肥精準控制，為節本增效提供理論基礎。玉米植株隨著營養生長階段的進行，需水量逐漸增加，在玉米苗期，植株較小，需水量也較小，在不影響正常生長發育的前提下一般不需要澆水，苗期適當控制玉米生長環境水分供給，可以促玉米根系發育。從拔節期到成熟期都應保證玉米良好水分供給，拔節期后，玉米生長加快，需水量逐漸增加，玉米的根、葉、莖等進入快速增長期，同時雌穗與雄穗開始生長發育，玉米抽絲授粉期對水分最敏感，是玉米需水臨界期，這一時期玉米需水達到生育期高峰，缺水會造成玉米籽粒結實不良、減產等現象。若雨水不足發生干旱，要及時灌水。從乳熟期至完熟期，耗水強度降低，但仍要保證玉米生殖生長所需水量。

2 玉米需肥規律

劉素玲等[7]研究結果表明，玉米施肥規律受氣候環境、土壤基礎肥力、玉米保苗密度、肥料的種類和數量影響，不同情況下玉米施肥要靈活應用，便于指導農業生產。齊秀芹[8]研究發現，玉米高產的關鍵離不開合理及時的施肥，在玉米整個生育期內，根據玉米各生育階段需肥規律精準施肥，即可提高肥料利用率，又可增加玉米產量。于洪久等[9]對黑龍江省半濕潤區春玉米施肥研究發現，施肥時期與次數、施肥技術種類與水平、肥料種類及比例，對黑龍江省半濕潤區春玉米的產量和品質均有影響。玉米屬于高桿作物，植株高大，需肥量較大。玉米在不同的生育期所吸收氮、磷、鉀的量不相同，一般來說，呈現玉米生育前期植株生長慢，養分的吸收量較少；拔節期至開花期器官分化植株生長快，玉米營養生長與生殖生長同時進行時期達到峰值，養分的吸收速度快、需肥量大，玉米雌雄穗的分化和形成是吸收營養較多時期，進入玉米生殖生長期的養分吸收主要供給籽粒的形成。玉米施肥要因地制宜，農家肥為主，化肥為輔，有條件的農戶最好進行測土配方施肥，避免過量施肥造成的肥料浪費和增加種植成本，注意鋅等微量元素配合，提倡水肥一體化施肥技術。

3 玉米水肥一體化技術要點

3.1 玉米品種的選擇

建議選用生育期適宜的當地主栽耐密品種，要求該玉米品種地上部氣生根發達、層數多、抗倒伏性好，為防治地下害蟲及殺菌作用，玉米種子要進行包衣處理。根據當地玉米田間病蟲害常年發生情況，明確防治對象，有針對性地選擇種衣劑[10-12]。

3.2 土壤的準備

玉米水肥一體化種植地塊要求排灌水方便，地勢平坦，坡地坡度小于15°，土壤基礎肥力中等以上，沙土地塊、白漿土塊、易澇地塊、坡度加大地塊、重鹽堿地塊不適合應用水肥一體化技術。選擇好地塊后，本著細碎、平整、保墑、高效的原則，為播種保苗做好準備。適時進行整地作業，整地作業包括深翻、深松、滅茬、旋耕、耙地、施基肥等。膜下滴灌系統的建立，一般采用大壟雙行種植，一般壟高10～12cm，壟底寬130cm，壟頂寬85cm，即將原來60～65cm的兩行壟合并成一條壟。覆膜前要進行化學除草，選用廣譜性、低毒、殘效期短、效果短、效果好的除草劑，進行全封閉除草，邊噴邊覆膜[13-14]。

3.3 覆膜與鋪設滴灌帶要求

要求拉緊埋實，一般兩膜間距為115～130cm，開溝間距比地膜窄15～20cm，以便壓膜；覆蓋要順風，邊覆邊埋，拉緊埋實，同時壓好腰土。

3.4 放苗補苗

播種后要及時破膜放風和摳苗，覆膜要保證苗眼處于膜下2～3cm，以防止出苗后地膜燙傷玉米苗。當玉米出苗率達到50%以上時第一次摳苗，當玉米出苗率達到90%以上時第二次摳苗，原則是留大壓小，留強壓弱。

3.5 灌水時間

因地制宜的根據當地具體情況制定灌溉方案，可以通過當地雨量分布、氣候特征等情況確定是否進行灌水。觀察土層中土壤攥后成團較濕潤則不缺水；如果攥后土壤開裂松散則需要灌水。觀察玉米幼嫩的莖葉是否先枯萎；植株底部葉片是否變綠變黃，植株生長速度變緩，葉片中午打綹，晚上葉片仍未恢復，如有以上現象需及時灌水[15-16]。

3.6 化控技術

玉米是高桿作物，倒伏時有發生，通過噴施植物生長調節劑可有效減低倒伏對玉米產量的影響，在玉米大喇叭口期可選用玉黃金、金得樂、玉米健壯素等植物生長調節劑噴施，能降低玉米株高和穗位，莖稈增粗、氣生根數增多，達到抗倒伏、防空桿的增產作用[17-19]。

3.7 清除廢膜

玉米收獲以后要徹底清除廢舊地膜，凈化土壤，保護農田生態環境。較好地防止農田污染和公害，降低成本。

4 水肥一體化技術的優點

4.1 節水節肥效果明顯

水肥一體化技術與傳統灌溉施肥技術比較，具有施肥簡便、施肥均勻供肥及時、便于吸收、提高肥料利用率等優點。將可溶性固態或液體肥料配制成的肥液精準的施入玉米根部，減小灌溉用水量和肥料用量，即減少占用資源有提高水肥利用率。一般情況下，水肥一體化技術肥料利用率是傳統施肥利用率的兩倍，可節省化肥30%～50%，增產10%以上[20-22]。

4.2 減少農藥用量，減輕病蟲草害發生

水肥一體化技術膜內土壤濕度低，不利于玉米病菌、雜草、害蟲的形成與發生，可以減小農藥的用量和防治病蟲草害的人工成本。與傳統農藥用量比較可減少15%～30%。

4.3 節本增效

玉米水肥一體化系統建立后，對于供水與施肥操作方便，節約人工灌溉和人工施肥成本。水肥一體化的精準供水與施肥使得大部分地表保持干燥，減少了雜草的生長，減少了農藥用藥量和用于除草的人工成本。減少了病蟲害的發生，減少了用于防治病蟲害、噴藥等人工勞動力。

4.4 提高玉米產量，改善玉米品質

通過水肥的控制可以方便及時地改善玉米群體生長環境。應用水肥一體化技術種植的玉米，收獲期提前，成熟度好，產量高。玉米的容重、粗蛋白含量、粗淀粉含量、賴氨酸含量均有所提高，可改善玉米的外觀與品質。

4.5 精準施肥

水肥一體化技術可根據玉米各生育期生長階段有針對性地實現精準水肥管控，提高肥料利用率，降低灌水量和肥料施用成本。

5 水肥一體化技術的缺點

5.1 水肥一體化系統運行成本高，管線易損壞堵塞

玉米水肥一體化系統工程造價高，每畝投資在400～1500元，維護成本高，不利于大面積推廣應用。灌水器的堵塞與管線的堵塞是水肥一體化技術應用的關鍵問題，堵塞原因有化學反應、物理現象和生物因素。對于灌溉時的用水要嚴格，必須經過過濾，必要時還需經過沉淀和化學處理[23-25]。

5.2 不利于玉米根系下軋，有倒伏風險

水肥一體化只濕潤部分土壤，由于根的向水性，玉米根系集中在表層，導致根系分布較淺，在風力較大的地區可能會發生倒伏，影響玉米產量與收獲。

5.3 鹽害與水質污染

當在含鹽量高的土壤上進行滴灌或利用咸水灌溉時，鹽分會累積在玉米周邊引起鹽害。但玉米水肥一體化系統遭遇故障、停電等特殊情況時，系統會出現回流現象，這時肥液可能被帶到水源，造成水源污染。