玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用與推廣的試驗研究

摘 要：當(dāng)前，夏玉米施用化肥地區(qū)一般采取傳統(tǒng)漫灌與一次性施肥的管理方法，如此顯著降低了肥料與水肥的利用水平。雖然分次施肥能節(jié)省肥料用量，實現(xiàn)增加肥效的目的，但分次施肥操作復(fù)雜，無法在農(nóng)民中推廣應(yīng)用。近年來，新型灌溉方式如噴灌、滴灌等逐步擴大應(yīng)用的范圍，這些技術(shù)不僅節(jié)約了水源，還達(dá)到水肥一體化和分次施肥的目的。微噴灌與大型噴灌設(shè)備相比成本更低，也降低了滴灌要求。其相較于傳統(tǒng)畦灌能減少67.5-75.0mm灌水量，同時降低土壤水分下滲速率增加作物產(chǎn)量。本研究對華北地區(qū)主要是河北省冬小麥產(chǎn)區(qū)開展微噴灌水肥一體化試驗。

關(guān)鍵詞：玉米;水肥一體化;水肥耦合

水肥一體化技術(shù)更便捷、省時省力、節(jié)水省肥，為農(nóng)民生產(chǎn)生活提供了便利。2020年以來，河北省石家莊、保定、邢臺等地小麥玉米兩熟地應(yīng)用微噴灌水肥一體化技術(shù)已達(dá)到460hm2，科學(xué)應(yīng)用農(nóng)機設(shè)施顯著增強了水資源利用能力，最大程度節(jié)省了用水和肥料，獲得農(nóng)作物節(jié)水節(jié)肥的顯著成果，實現(xiàn)了增產(chǎn)增效技術(shù)創(chuàng)新?，F(xiàn)今，水肥一體化技術(shù)發(fā)展更加成熟。在全國水肥一體化技術(shù)應(yīng)用中華北地區(qū)已處在中上等水平，推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1材料與方法

1.1科學(xué)選擇試驗區(qū)

試驗區(qū)基礎(chǔ)情況為：暖溫帶季風(fēng)氣候，年均氣溫12.6℃，全年≥0℃積溫4862.9℃.d；年降雨多集中在每年的6-8月，年平均降雨量5625mm，光照條件較好，全年光照2727.8h，無霜期長達(dá)201d。

1.2 試驗設(shè)計

試驗田按照田間大區(qū)的方式進(jìn)行設(shè)計，除采用試驗需求的必要灌溉施肥方式外，其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式均以農(nóng)戶真實意愿為準(zhǔn)。試驗灌溉設(shè)計處理為3種：具體為①漫灌常規(guī)施肥（A）；②微噴灌常規(guī)施肥（C）；③微噴灌減肥20%（X）。每個設(shè)計處理的面積設(shè)定為1350m2。其中②微灌采用的主管道為0.63Mpa、Φ125mmU-PVC管，支管為0.4Mpa、直徑100mm的涂塑軟管；③微噴帶為Φ40×0.3mm的斜5孔微噴帶，工作壓力初步設(shè)計為0.07M pa，流量為8m3/（h·100m），微噴帶最初間距為2.4m。試驗品種的選擇為京農(nóng)科728，并在試驗田中引入噴灌專用肥，施肥量設(shè)定為975kg/hm2。玉米播種時間為6月5日；收獲時間為10月3日，澆水、施肥按照如下計劃進(jìn)行：

處理A在苗期、孕穗期和灌漿期未施肥水，其它播前肥水：450kg/hm2和600m3/hm2，拔節(jié)期肥水：525kg/hm2和750m3/hm2，合計：975kg/hm2和1350m3/hm2;處理C在只在苗期未施肥，其余播前肥水：225kg/hm2和300m3/hm2，苗期水：300kg/hm2，拔節(jié)期肥水：300kg/hm2和450m3/hm2，孕穗期肥水：225kg/hm2和150m3/hm2，合計：975kg/hm2和1350m3/hm2;處理X與處理C相同，均為苗期未施肥，其余播前肥水：225kg/hm2和300m3/hm2，苗期水：300kg/hm2，拔節(jié)期肥水：225kg/hm2和450m3/hm2，孕穗期肥水：225kg/hm2和150m3/hm2，灌漿期肥水120kg/hm2和150m3/hm2，合計：795kg/hm2和1350m3/hm2。

在實際應(yīng)用過程要根據(jù)真實降雨量設(shè)計灌溉制度。在降水量充足的8-9月份可達(dá)到預(yù)期澆水量，故在拔節(jié)期至成熟期無需澆水，實際澆水量為600m3/hm2，根據(jù)隨雨而行原則施用肥料。

1.3測定項目與方法

1.3.1生物量測定

基于玉米的6個生長期（苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽穗期、灌漿期、成熟期）進(jìn)行生物量測定，并按照每個大區(qū)內(nèi)初步確定5個樣本，將樣本放置在105℃烘箱持續(xù)殺青30min，并以80℃烘干至恒重，從而完成植物生物量檢測。

1.3.2灌漿速率測定

當(dāng)玉米生長至開花期后，明確測定時間為10、20、30、40、50d上午9：00-12：00。針對每個大區(qū)明確3個處理位置，并有烘箱選出5個生長相同的果穗中部子粒，將其放置在105℃環(huán)境內(nèi)進(jìn)行15-20min的不間殺青，其后放置在80℃環(huán)境內(nèi)進(jìn)行烘干直至恒重后方可進(jìn)行百粒重測定。自變量的設(shè)定為玉米開花后的數(shù)天t，因變量具體指玉米開花后間隔10d的百粒重w，依托W=A（1+Be-Ct）-1/D的模擬方式對玉米子粒灌漿速率進(jìn)行模擬。經(jīng)過軟件擬合后能夠得到方程參數(shù)（A、B、C、D），其中A為終極生長量；B為初級參數(shù)；C為生產(chǎn)速率闡述；D為形狀參數(shù)；當(dāng)D=1時，可以確定Logistic方程。

經(jīng)過計算得到的灌漿特征參數(shù)為：灌漿過程時速最大天數(shù)Tmax=（InB-InD）/C;灌漿速率達(dá)最大時的生長量Wmax=A（D+1）-1/D;灌漿速率達(dá)最大時Gmax=（C×Wmax/D）[1-（Wmax/A）D];積累起始勢R0=C/D;灌漿活躍期P=6/C。

1.3.3玉米產(chǎn)量測定

玉米產(chǎn)量的測定需要選取每個區(qū)域保護(hù)完好的3個區(qū)域，根據(jù)區(qū)域玉米的株數(shù)、空桿株數(shù)、穗數(shù)、總鮮量；并依照每個選定區(qū)域內(nèi)20個果穗的穗粒數(shù)、干重、千粒重等相關(guān)參考指標(biāo)進(jìn)行測定。

2結(jié)果分析

2.1不同灌溉方式下夏玉米地上部生物量積累

大喇叭口期之前，夏玉米地上部生物量A處理最高，苗期比其他高出60.19%與112.45%，拔節(jié)期比其他高出31.20%與49.60%，大喇叭口期比其他高出4.38%與9.67%。玉米施肥后提高了生長水平，卻不斷削弱促進(jìn)作用。開花期、灌漿期與成熟期全部表現(xiàn)出Cgt;Agt;X，開花期A與C不存在明顯差異，但兩個處理全部超過X，分別超過X處理;灌漿期C處理明顯超過A和X，即為9.58%與11.63%;成熟期的各處理無明顯差異。綜合分析可知，施肥和玉米生物量存在正相關(guān)關(guān)系;X處理分階段施肥使玉米最終生物量明顯增加。

2.2不同灌溉方式下夏玉米籽粒灌漿特點

2.2.1夏玉米子粒干物質(zhì)積累動態(tài)

玉米子粒灌漿直接影響最終產(chǎn)量。3個處理子粒積累干物質(zhì)的速度呈先增大后減小特點。C為處理子粒積累干物質(zhì)增大程度最小，C與X處理累積干物質(zhì)速度顯著超過A處理。試驗表明，C處理持續(xù)增加玉米子粒干物質(zhì)積累量，與A處理比較，C處理與X處理后期子粒干物質(zhì)積累量增加明顯。

2.2.2夏玉米灌漿特征參數(shù)

關(guān)于3種灌溉方式下用Richards方程擬合玉米子粒干物質(zhì)量與授粉后天數(shù)間的關(guān)系。在試驗發(fā)現(xiàn)采用不同灌溉方式，夏玉米的灌漿特征參數(shù)（如終極生長量、生長速率、灌漿速率最大時的生長量、灌漿活躍期等）都有變化，其中A處理分別為：33.83、34.59、0.13、26.73、16.91、1.12、0.13、45.26;C處理分別為：37.20、30.82、0.12、28.33、18.60、1.15、0.12、48.52;X處理分別為：37.41、26.32、0.12、28.33、18.70、1.08、0.12、51.97。通過分析可知，每個處理的決定系數(shù)都超過了0.99，代表該模型能對子粒灌漿過程較好模擬。與A處理比較，C和X處理的Tmax和Wmax偏高。每個處理的表現(xiàn)依次排列為Cgt;Agt;X。與A處理相比，C和X護(hù)理分別延遲灌漿活躍期。綜上所述，C處理提高灌漿能力，明顯超過A處理，X與A處理相比，P、Tmax和Wmax均較高，但Gmax較低，說明X處理具有較強的灌漿持續(xù)期，但明顯降低了速率。

2.3不同灌溉方式下夏玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成

由各個處理產(chǎn)量構(gòu)成因素即禿尖長、穗粒粒、千粒重、有效穗數(shù)和產(chǎn)量得知，處理A為：1.24、468.23、372.32、66333.33和12128.59;處理C為：1.01、493.56、380.99、67722.22和12941.15;處理X為：1.04、504.38、378.15、64111.11和12245.12。對比各處理產(chǎn)量，C處理的玉米產(chǎn)量最高，為12941.15kg/hm2，此外，A處理和C處理的單位面積有效穗數(shù)超過了X處理。

3結(jié)論與討論

夏玉米使用氮肥期間產(chǎn)量呈不同變化規(guī)律。研究說明，華北地區(qū)處于中上等土壤肥力的種植地域，其氮肥對夏玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)明顯表現(xiàn)為：施苗肥gt;穗肥gt;粒肥。此外，在玉米的全生育期植株中測定積累的氮素呈現(xiàn)“雙峰曲線”的特征，其中1峰為：拔節(jié)期-大喇叭口期；2峰為灌漿期。基于此種情況，由傳統(tǒng)施肥方式可測定對不同生長時期的玉米進(jìn)行氮肥減量后，大約可節(jié)省30%的氮肥同時也不會對玉米植株的生長帶來不理影響。本次實驗研究采用不同灌溉方式后，得出利用微噴灌水肥一體化技術(shù)可有效的完成氮肥后移及分次施肥作業(yè)。結(jié)果顯示，通過為微噴灌常規(guī)施肥，可完成5次水肥一體化施肥，其與玉米播種期、小喇叭口期的漫灌常規(guī)施肥處理方式相對比，有明顯的積累生物量提升，尤其是在大喇叭口期的玉米增量最為明顯。

灌漿作為影響玉米產(chǎn)量的重要部分，經(jīng)研究表明灌漿實踐、速率的變化都會對玉米灌漿期的子粒量積累帶來直接影響，甚至?xí)霈F(xiàn)玉米粒重量的明顯差異。經(jīng)過對比，微噴灌常規(guī)施肥處理能夠明顯提升玉米的灌漿能力，且微噴灌常規(guī)施肥處理能夠明顯提升玉米的產(chǎn)量，同時肥料的實用也比漫灌常規(guī)施肥處理節(jié)約20%左右。此外，采用微噴灌進(jìn)行玉米灌溉與傳統(tǒng)漫灌相比能夠更為精準(zhǔn)的控制灌水量，提高灌溉均勻性，且具使用簡單、設(shè)備性價比高、方便收方等優(yōu)勢。據(jù)研究表明，采用微噴灌開展玉米水肥一體化操作，可有效提升水肥利用效率[2]。

相較于噴灌灌溉系統(tǒng)利用微噴灌簡化了操作流程，最大程度壓縮普通滴灌系統(tǒng)運行成本，減輕運行壓力，節(jié)省能源。此外，微噴灌還能節(jié)約勞動力，推動我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展。故應(yīng)加強水肥一體化技術(shù)推廣，具體對策如下：

3.1加強政策扶持力度，發(fā)揮引領(lǐng)示范作用

采用微噴灌開展玉米水肥一體化種植想要達(dá)到較好的效果，就必須要加強灌溉系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，如果這部分建設(shè)資金需要由農(nóng)務(wù)人員承擔(dān)，就會造成巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，這與節(jié)約資源、提高產(chǎn)能、促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升的初衷嚴(yán)重不符。因此，為了進(jìn)一步加強微噴灌在玉米水肥一體化種植中的覆蓋率，地方政府部門需要從政策方面入手，加強政策的扶持力度為微噴灌玉米水肥一體化種植應(yīng)用提供資金和技術(shù)支撐。同時，科學(xué)合理的制定補貼政策，引導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民應(yīng)用微噴灌進(jìn)行玉米水肥一體化種植， 解決農(nóng)戶的實際問題，實現(xiàn)玉米質(zhì)量、產(chǎn)量的增加，提升農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。此外，政府部門可通過與信譽優(yōu)質(zhì)的金融機構(gòu)進(jìn)行交流合作，依托融資等方式加大社會資金的引入工作，發(fā)揮地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，吸引更多企業(yè)加大對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入，促進(jìn)產(chǎn)銷結(jié)合的發(fā)展，有效的分擔(dān)相應(yīng)的種植風(fēng)險，達(dá)到農(nóng)戶與企業(yè)共贏發(fā)展。

通過加強政策扶持力度，政府部門需要持續(xù)推進(jìn)對農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體的探索和推廣工作，發(fā)揮種植大戶、家庭農(nóng)場、合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的生產(chǎn)優(yōu)勢，樹立微噴灌玉米水肥一體化種植示范戶，發(fā)揮引領(lǐng)示范帶頭作用，讓廣大農(nóng)戶能夠更直觀的了解該技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢，以此來為后續(xù)推廣工作的開展提供示范支撐。同時面向基層農(nóng)戶做好實際調(diào)研和專業(yè)指導(dǎo)工作，構(gòu)建微噴灌水肥一體化托管服務(wù)機制，保障該技術(shù)能夠扎實有效的應(yīng)用在基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)玉米種植的提效增產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收益提升。

3.2加大農(nóng)技推廣普及力度，提升農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技水平。

第一，有關(guān)部門需要不斷加大農(nóng)技推廣及普及力度，依托實地調(diào)研掌握農(nóng)戶對農(nóng)技的需求，增加農(nóng)技的庫存量，擴寬農(nóng)戶獲取農(nóng)技學(xué)習(xí)的渠道，以此來推進(jìn)農(nóng)機推廣體系的完善。同時，為提升農(nóng)技推廣效率和應(yīng)用質(zhì)量，需要在農(nóng)民中深入開展文化科技教育工作，強化農(nóng)民的文化科技能力。一是國家增大對農(nóng)村教育的投入力度。目前應(yīng)借助農(nóng)村改革稅費、減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)的機遇，為農(nóng)民解決亂收費、亂攤派的問題，持續(xù)加大農(nóng)村基礎(chǔ)教育經(jīng)費，加大力度進(jìn)行村小建立，避免再次出現(xiàn)文盲的情況。

第二，持續(xù)加大農(nóng)民繼續(xù)教育的投入，增加農(nóng)民的專業(yè)知識儲備。開展農(nóng)村、農(nóng)民的受教育水平及專業(yè)農(nóng)機水平的調(diào)研工作，根據(jù)調(diào)研分析擴寬農(nóng)技培訓(xùn)的渠道，為農(nóng)民提供最新的農(nóng)技、激發(fā)農(nóng)民學(xué)習(xí)熱情，以此來促進(jìn)農(nóng)技的實用范圍。

3.3加大農(nóng)村科技投入，全面落實科技興農(nóng)戰(zhàn)略。

第一，增加農(nóng)村科技投入渠道，構(gòu)建農(nóng)村科技網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，優(yōu)化農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，依托地方高校及農(nóng)技推廣單位開展科技入鄉(xiāng)工作，發(fā)揮示范戶引領(lǐng)帶頭作用，擴大農(nóng)技使用范圍。依托新媒體，通過手機APP、短視頻、教育平臺等資源，加強農(nóng)戶日常應(yīng)用水肥一體化的積水能力。

第二，定期開展技術(shù)培訓(xùn)，為科教興農(nóng)奠定良好基礎(chǔ)。定期開展“綠色助農(nóng)工程”系統(tǒng)的為農(nóng)戶進(jìn)行農(nóng)技培訓(xùn)，通過現(xiàn)場講座、參觀示范、入戶指導(dǎo)等方式，實現(xiàn)農(nóng)技入村、入戶。

第三，加快建立農(nóng)村科研基地。通過與當(dāng)?shù)馗咝?、農(nóng)研院等交流合作，引入進(jìn)步設(shè)備，在廣大農(nóng)村地區(qū)建立高科技研究基地：①基于產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新科技系統(tǒng)?？蒲袉挝唤Y(jié)合實際情況為農(nóng)民傳授種植經(jīng)驗，引導(dǎo)農(nóng)民在耕作中應(yīng)用科學(xué)技術(shù)；②基于農(nóng)業(yè)技術(shù)實地平臺建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，高度融合分散的農(nóng)戶資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平[3]。

3.4穩(wěn)定農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣隊伍，提高服務(wù)人員的素質(zhì)。

在農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣過程中推廣人員發(fā)揮了促進(jìn)、中介、參謀等作用，推廣隊伍的整體素質(zhì)與推廣效果密切聯(lián)系，在發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)過程中構(gòu)建一支高素質(zhì)和高業(yè)務(wù)水平的團(tuán)隊非常重要。

第一，強化基層農(nóng)技人員職業(yè)培訓(xùn)工作，強化基層農(nóng)技推廣人員的“為農(nóng)民服務(wù)”的意識，結(jié)合基層農(nóng)戶的需求，從實際出發(fā)提升基層農(nóng)機推廣服務(wù)人員的基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能、社會服務(wù)、農(nóng)業(yè)實踐、經(jīng)營管理等各項能力，為農(nóng)技推廣工作的開展提供保障。

第二，打造一支高質(zhì)量農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣團(tuán)隊，不斷吸收新農(nóng)技，完善隊伍結(jié)構(gòu)提升農(nóng)技人員專業(yè)能力。重點把握農(nóng)技發(fā)展趨勢，評價發(fā)展動態(tài)及關(guān)鍵技術(shù)。

第三，科學(xué)建立制度，確定學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法，鼓勵科技人員定期開展業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，借在職培訓(xùn)、脫產(chǎn)學(xué)習(xí)、深入生產(chǎn)等形式完成第二學(xué)歷學(xué)習(xí)。升級老化知識，全面應(yīng)用新形勢進(jìn)一步滿足農(nóng)民的需求。

第四，完善運行制度，落實職業(yè)資格準(zhǔn)入考核制度，調(diào)整崗位以此來保障用人機制的全面性。完善人員考核體系，并將此作為薪資福利提升的基礎(chǔ)。

第五，全面落實核激勵制度，提升農(nóng)技推廣人員的薪資福利待遇，增加一線工作人員的補貼，與地方院校合作開展定向農(nóng)科人員培訓(xùn)，針對創(chuàng)新的農(nóng)科成果給予一定評職稱方面的優(yōu)惠待遇。

4結(jié)束語

玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用提高了產(chǎn)量，對農(nóng)業(yè)水肥資源實現(xiàn)節(jié)約，保證水肥利用質(zhì)量，這也是實現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收的關(guān)鍵。玉米水肥一體化是聯(lián)系灌水和施肥的高新科技，其高度聯(lián)系了灌溉設(shè)施、水溶肥料和灌溉施肥機制。但在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中無法密切聯(lián)系這些因素，不利于取得水肥一體化技術(shù)應(yīng)用效益。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，構(gòu)建規(guī)范、精準(zhǔn)的水肥一體化管理制度，實現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張雙拴，劉婷璐，張小軍，梁霄.關(guān)于玉米應(yīng)用水肥一體化技術(shù)研究與推廣[J].農(nóng)家參謀，2021（22）：11-12.

[2]張志.河南商丘市玉米水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2021，41（20）：39+41.

[3]李聰.玉米應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的推廣研究[J].南方農(nóng)機，2020，51（12）：45-46.