水肥一體化條件下的玉米種植模式創(chuàng)新初探

在我國科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平全面提升的背景下，在玉米種植中，使用有效的栽培和種植技術(shù)能提升單位面積產(chǎn)量，保障玉米種植產(chǎn)業(yè)合理發(fā)展。同時，玉米種植研究成果也可以推廣到不同的農(nóng)產(chǎn)品種植中，進(jìn)而促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

作為一種典型的糧食作物，玉米不僅可以作為食品進(jìn)行市場銷售，還能夠作為飼料用于畜牧業(yè)的發(fā)展。而玉米本身具有良好的適應(yīng)性，在我國的大部分地區(qū)都能夠種植，因而在當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展中占據(jù)著重要的位置。但由于常年連作青貯玉米，種植模式與配套技術(shù)單一，土地又不能得到休養(yǎng)生息、導(dǎo)致耕地養(yǎng)分失衡，投入與產(chǎn)出報酬率逐年下降，品質(zhì)降低，產(chǎn)量水平停滯不前，種養(yǎng)模式的良性循環(huán)的可持續(xù)性受到嚴(yán)重制約。為了實現(xiàn)當(dāng)前生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，近年來進(jìn)行了創(chuàng)新種植模式、配套先進(jìn)技術(shù)的相關(guān)試驗示范，并取得了良好效果。

一、玉米需水規(guī)律

研究區(qū)干旱年份玉米拔節(jié)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(xiàn)為抽雄期gt;拔節(jié)期gt;灌漿期gt;苗期。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(xiàn)水肥精準(zhǔn)控制，為節(jié)本增效提供理論基礎(chǔ)。玉米植株隨著營養(yǎng)生長階段的進(jìn)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(fā)育的前提下一般不需要澆水，苗期適當(dāng)控制玉米生長環(huán)境水分供給，可以促進(jìn)玉米根系發(fā)育。從拔節(jié)期到成熟期都應(yīng)保證玉米良好水分供給，拔節(jié)期后，玉米生長加快，需水量逐漸增加，玉米的根、葉、莖等進(jìn)入快速增長期，同時雌穗與雄穗開始生長發(fā)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(dá)到生育期高峰，缺水會造成玉米籽粒結(jié)實不良、減產(chǎn)等現(xiàn)象。若雨水不足發(fā)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。

二、玉米需肥規(guī)律

玉米施肥規(guī)律受氣候環(huán)境、土壤基礎(chǔ)肥力、玉米保苗密度、肥料的種類和數(shù)量影響，不同情況下玉米施肥要靈活應(yīng)用，便于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵離不開合理及時的施肥，在玉米整個生育期內(nèi)，根據(jù)玉米各生育階段需肥規(guī)律精準(zhǔn)施肥，即可提高肥料利用率，又可增加玉米產(chǎn)量。對半濕潤區(qū)春玉米施肥研究發(fā)現(xiàn)，施肥時期與次數(shù)、施肥技術(shù)種類與水平、肥料種類及比例，對半濕潤區(qū)春玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)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(xiàn)玉米生育前期植株生長慢，養(yǎng)分的吸收量較少;拔節(jié)期至開花期器官分化植株生長快，玉米營養(yǎng)生長與生殖生長同時進(jìn)行時期達(dá)到峰值，養(yǎng)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(yǎng)較多時期，進(jìn)入玉米生殖生長期的養(yǎng)分吸收主要供給籽粒的形成。玉米施肥要因地制宜，農(nóng)家肥為主，化肥為輔，有條件的農(nóng)戶最好進(jìn)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(shù)。

三、水肥一體化的優(yōu)勢

1、提升水資源利用率

滴灌過程中，水分能夠通過管道滴入土壤中，不會在空氣中流動，不會在玉米莖葉中殘留，能夠針對玉米行間地表進(jìn)行小面積的濕潤，有效減少水分蒸發(fā)問題。與此同時，滴灌會使行間的水在土壤中呈梯形分布，能夠有效促進(jìn)玉米進(jìn)行吸收利用，避免出現(xiàn)土壤深層滲漏、地表徑流等問題。據(jù)統(tǒng)計，滴灌水肥一體化技術(shù)可節(jié)水15%～20%。

2、實現(xiàn)化肥減量增效

結(jié)合玉米需肥來看，玉米高產(chǎn)通常需要追攻粒肥、攻稈肥、攻穗肥。傳統(tǒng)種植模式下，因為中后期施肥難度相對較大，通常會選擇底肥“一炮轟”的模式，不僅施肥量大，而且產(chǎn)量也相對較低，極易導(dǎo)致面源污染問題。滴灌水肥一體化的應(yīng)用，能夠嚴(yán)格遵循玉米需肥規(guī)律，科學(xué)合理地追肥，肥隨水走，水肥直達(dá)玉米根區(qū)，使得水肥供應(yīng)始終保持最佳狀態(tài)，全面提升肥料利用效率。據(jù)統(tǒng)計，滴灌水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，可使每667平方米（1畝）地玉米能夠節(jié)約肥料20%～30%，面源污染問題也能夠得到有效控制。

3、節(jié)約人工成本

滴灌水肥一體化技術(shù)在完成基礎(chǔ)設(shè)施的鋪設(shè)后，100公頃的玉米種植通常只需要3～4人就能夠完成澆水和追肥工作，大幅減少人工成本的支出。與此同時，傳統(tǒng)玉米種植追肥時往往需要人工進(jìn)行施肥，而滴灌水肥一體化只需將肥料倒入施肥罐，基本不會消耗人工成本。

四、水肥一體化條件下的玉米種植模式創(chuàng)新

1、玉米作物的作物栽培學(xué)理論依據(jù)

大寬行、小窄行種植技術(shù)的基礎(chǔ)理論為玉米屬于碳四植物，光能利用效率高，在全生育期必須滿足玉米光合效率中碳同化的基本要求才能大幅提高玉米的生物產(chǎn)量。只有采用大寬行小窄行種植技術(shù)，讓生長的每個玉米植株充分實現(xiàn)良好的邊際效應(yīng)，充分滿足所有個體對光能的捕獲和同化CO2的需要，尤其是玉米屬于中位性結(jié)實的農(nóng)作物，玉米穗位于植株的中部，對于玉米籽粒產(chǎn)量而言，棒三葉的光合能力和光合效率是決定玉米產(chǎn)量的決定因素，大寬行、小窄行的種植模式很好的滿足了玉米棒三葉對于光能利用的同時也滿足了CO2的源源不斷的供應(yīng)，從根本上滿足了玉米光合作用的原料，顯著提高栽培玉米的光能利用效率，很好地滿足了玉米生長需要，為實現(xiàn)豐產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了更好的先決條件。

通過對示范田種植的先玉1225進(jìn)行小區(qū)丈量、稱重和計算，試驗田種植的先玉1225采取35厘米×120厘米、2～3株/穴的播種模式，與傳統(tǒng)的播種模式40厘米×70厘米、1株/穴相比，穗位高降低4.8%、粗脂肪含量降低5.2%，其他生物指標(biāo)特性均無明顯差異，說明該種植模式降低先玉1225穗位高度，但是對關(guān)鍵指標(biāo)DM值和淀粉含量影響不大。

2、一穴多株的理論依據(jù)

一穴多株高產(chǎn)栽培技術(shù)是近年來開展的玉米高產(chǎn)研究的重要突破點。其理論是建立在生物個體間基因的競爭性表達(dá)基礎(chǔ)上的應(yīng)用性研究，在生物界的生存競爭中，強欺弱、大欺小是生物界的必然規(guī)律，只有實現(xiàn)個體間勢均力敵的平衡態(tài)勢才能讓每個個體充分進(jìn)行優(yōu)勢基因的表達(dá)，實現(xiàn)共生、共促、共同生長的良好態(tài)勢。雙株或三株栽培法就是實現(xiàn)這種種植效果的良好實踐。在大寬行、小窄行的基礎(chǔ)上，采用一穴多株種植技術(shù)，在實現(xiàn)個體優(yōu)勢表達(dá)的同時，可以大幅度提高玉米田的種植密度，實現(xiàn)個體與群體高度的統(tǒng)一，個體產(chǎn)量的提高與通過群體的數(shù)量的增加，使玉米高產(chǎn)栽培實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，高產(chǎn)也就水到渠成。在采用這種技術(shù)時，需要配套正確的播種技術(shù)，同時對于種子的質(zhì)量高度一致性要求較高，播種前要進(jìn)行種子精選，選用籽粒大小、發(fā)芽率和發(fā)芽勢高度一致的種子，要求整地均勻，底墑充足，播種深淺一致，為大寬行、小窄行、一穴多株栽培技術(shù)創(chuàng)造高產(chǎn)條件。

3、田間管理

①放苗。嚴(yán)密監(jiān)視田間苗情，播種10天左右需要進(jìn)行破膜放苗。通常選擇在晴天早晨或傍晚放苗，防止大風(fēng)天氣或者中午高溫的情況。密切觀察種植情況，如果存在缺苗現(xiàn)象，需要及時補栽。

②定苗。進(jìn)入5葉期之后進(jìn)行定苗，這個過程中需要針對小苗、弱苗、病苗進(jìn)行移除處理，株距通常控制在15～20厘米，一般每667平方米栽培4500～5000株。

③滴灌管理。為進(jìn)一步滿足玉米植株在水分方面的需求，應(yīng)當(dāng)全面掌控玉米需水實際，適時進(jìn)行滴灌處理。一般來說，整個發(fā)育周期的需水次數(shù)在6～8次，每次灌水間隔2周左右。灌水過程中需要同步追施磷酸一銨、尿素，一次性置入肥料罐，經(jīng)過稀釋處理后，自動進(jìn)行灌溉。一般來說，玉米苗期水分需求相對較少，保持適當(dāng)?shù)乃志湍軌蛴行Т龠M(jìn)根系順利發(fā)育，從而有效提升植株整體抗旱水平。進(jìn)入大喇叭口期，玉米對于水分的需求較為敏感，這個時候需要及時進(jìn)行滴灌處理，確保田間最大持水量達(dá)到70%。進(jìn)入抽雄期的前半個月，玉米對于水分的需求呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢，必須按照要求進(jìn)行滴灌，田間最大持水量保持80%左右，以免影響授粉授精、籽粒發(fā)育。灌漿期確保田間最大持水量在80%，以免發(fā)生早衰問題。

④追肥與化學(xué)調(diào)控。為全面保障玉米滴灌水肥一體化的有效應(yīng)用，必須精準(zhǔn)計算用肥量。玉米定苗后，每667平方米追施5～8千克氮肥。進(jìn)入到拔節(jié)期的6～8葉期，滴灌過程中追施10千克硝酸銨或8千克尿素。抽穗期的前半個月需要重施穗肥，通常每667平方米施25～30千克尿素。進(jìn)入果穗吐絲期，每667平方米追施0.25千克尿素或0.2千克硫酸二氫鉀。此外，部分田塊水肥充足，植株生長過旺，增加了倒伏率。對此，可采取化學(xué)調(diào)控措施，于玉米長出8～11片葉時噴施玉米專用高效植物生長調(diào)節(jié)劑“玉黃金”。

4、創(chuàng)建了以提高光能利用率和產(chǎn)量的玉米高光效新型種植模式

以減少植株相互遮陰程度為前提，以提高光能利用率為目標(biāo)，科學(xué)量化作物種植壟距。改變以往的常規(guī)45厘米、55厘米傳統(tǒng)漫灌玉米種植行距和水肥一體化條件下的40厘米、70厘米種植行距，確定155厘米為1個組合行，將傳統(tǒng)小行，改為超大行距種植，寬行行距120厘米，小行行距35厘米（可最大限度地提高光能利用率）。種植時在155厘米大行的一側(cè)播種，種雙行，小行距為35厘米，其余的120厘米行做通風(fēng)透光行，株距30厘米，一穴多株，原空行的株數(shù)和肥量分配到種植行上，總施肥量不變，通過大行距以改善通風(fēng)透光條件。第2年播種在第1年原茬處挪35厘米進(jìn)行播種，第3年播種類推，第4年播種回到第1年種植的原行上。

創(chuàng)建的新型種植模式，解決了植株相互遮陰、群體光照不均影響產(chǎn)量的難題，突破了作物栽培傳統(tǒng)理念，提高了光能利用率，國家增糧、農(nóng)民增收。

5、創(chuàng)新玉米苗帶輪換休耕模式和秸稈高效還田方法

耕地休耕技術(shù)取得突破，秸稈高效還田成為現(xiàn)實。玉米新型種植模式155厘米種植帶內(nèi)劃分出1條苗帶和3條間隔帶，創(chuàng)建了每年播種1條苗帶，休閑3條苗帶，耕地得到3年休耕，4年一個播種輪回的技術(shù)方法，成功解決了耕地只種不養(yǎng)、耕地不能休耕的技術(shù)瓶頸。通過玉米種植苗帶的劃分，創(chuàng)建了留高茬、秸稈全株或粉碎還田于35厘米播種帶內(nèi)的新技術(shù)方法，同時解決了生產(chǎn)青貯和籽粒玉米都能夠還田的技術(shù)問題。解決了因秸稈不能還田造成地力下降的技術(shù)難題。秸稈年還田量500公斤/667平方米，減少了秸稈焚燒量、低碳環(huán)保，有機(jī)質(zhì)增加12.4%，土壤容重下降。

6、揭示了新型模式的作物增產(chǎn)機(jī)理

初步掌握了作物群體光照強度、光合速率、光合電子傳遞速率、關(guān)鍵酶活性、糖和淀粉合成效率和光能利用率與產(chǎn)量的關(guān)系，明確了光照條件改善對作物生理生態(tài)指標(biāo)的影響機(jī)制，揭示了新型模式的作物增產(chǎn)機(jī)理，證明了新型模式對提高光能利用率和產(chǎn)量有巨大促進(jìn)作用。

五、玉米水肥一體化技術(shù)要點

1、玉米品種的選擇

建議選用生育期適宜的當(dāng)?shù)刂髟阅兔芷贩N，要求該玉米品種地上部氣生根發(fā)達(dá)、層數(shù)多、抗倒伏性好，為防止地下害蟲及殺菌作用，玉米種子要進(jìn)行包衣處理。根據(jù)當(dāng)?shù)赜衩滋镩g病蟲害常年發(fā)生情況，明確防治對象，有針對性地選擇種衣劑。

2、土壤的準(zhǔn)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(chǔ)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(yīng)用水肥一體化技術(shù)。選擇好地塊后，本著細(xì)碎、平整、保墑、高效的原則，為播種保苗做好準(zhǔn)備。適時進(jìn)行整地作業(yè)，整地作業(yè)包括深翻、深松、滅茬、旋耕、耙地、施基肥等。膜下滴灌系統(tǒng)的建立，一般采用大壟雙行種植，一般壟高10～12厘米，壟底寬130厘米，壟頂寬85厘米，即將原來60～65厘米的兩行壟合并成一條壟。覆膜前要進(jìn)行化學(xué)除草，選用廣譜性、低毒、殘效期短、效果短、效果好的除草劑，進(jìn)行全封閉除草，邊噴邊覆膜。

3、覆膜與鋪設(shè)滴灌帶要求

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

4、放苗補苗

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

5、灌水時間

因地制宜的根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況制定灌溉方案，可以通過當(dāng)?shù)赜炅糠植肌夂蛱卣鞯惹闆r確定是否進(jìn)行灌水。觀察土層中土壤攥后成團(tuán)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(fù)，如有以上現(xiàn)象需及時灌水。

6、配套先進(jìn)技術(shù)

①基因誘導(dǎo)調(diào)控技術(shù)

基因誘導(dǎo)劑是以植物中草藥原料為主要成份。加部分礦質(zhì)營養(yǎng)元素，按照中草藥配伍的方式，經(jīng)過混合后利用生物提取技術(shù)生產(chǎn)的液體制劑，可以實現(xiàn)栽培農(nóng)作物的發(fā)揮其高光效能，大幅度提高栽培農(nóng)作物的光能利用率，實現(xiàn)在水、肥互作效果下產(chǎn)量的大幅度提高，一般每畝產(chǎn)量可以實現(xiàn)增長30%以上，根據(jù)多年來的應(yīng)用實踐，基本上是遵循一個規(guī)律，就是根據(jù)栽培農(nóng)作物產(chǎn)量水平的高低，實現(xiàn)高產(chǎn)田快增產(chǎn)。

該技術(shù)通過其技術(shù)產(chǎn)品對作物進(jìn)行噴施處理，進(jìn)行人為誘導(dǎo)調(diào)控，使作物早熟，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，且抗逆、高效、無污染。

②量子肥料應(yīng)用技術(shù)

量子肥料是載有信息的能量波以共振及記憶的方式傳遞給土壤、作物，使其接收有益頻譜波，提高土壤肥力，增強作物養(yǎng)分吸收，激發(fā)作物自我修復(fù)功能，消除病蟲害，達(dá)到治病、增產(chǎn)、提質(zhì)的目的。全生育期滴灌三次，每次5kg。

綜上所述，該技術(shù)突破傳統(tǒng)作物栽培理論，從擴(kuò)大作物生長空間，增大作物葉片受光面積和延長作物光合作用時間，提高作物光合效率角度進(jìn)行了突破，利用作物光合機(jī)理與作物增產(chǎn)的關(guān)系，輔之以配套技術(shù)，實現(xiàn)增產(chǎn)、增收的目的。

（作者單位：154211黑龍江農(nóng)墾工業(yè)學(xué)校）