小麥玉米水肥一體化高效節(jié)肥試驗(yàn)示范與應(yīng)用分析

近年來(lái)，隨著我國(guó)糧食需求量的不斷加大，耕地的復(fù)種指數(shù)也逐漸提高，農(nóng)民朋友為了實(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)量最大化，不斷加大化肥的施用量，既造成不必要的肥料浪費(fèi)，又導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤鹽漬化日益加重，農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題突出。隨著測(cè)土配方施肥、有機(jī)肥替代化肥、化肥減量增效等技術(shù)的推廣應(yīng)用，各地總結(jié)探索出了不少高效、便捷、科學(xué)的節(jié)肥增效技術(shù)模式。水肥一體化高效節(jié)肥技術(shù)是利用互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，將灌溉、施肥、病蟲(chóng)害防治等融為一體的節(jié)水、高效節(jié)肥技術(shù)模式，具有節(jié)肥、節(jié)水、省工省力、省時(shí)省電、增產(chǎn)高效的特點(diǎn)，是今后現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)模化發(fā)展中不可或缺的農(nóng)業(yè)節(jié)肥節(jié)水新技術(shù)。

一、小麥玉米水肥一體化的現(xiàn)狀

近幾年，我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮至關(guān)重要的作用，水肥一體化技術(shù)正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的數(shù)字農(nóng)業(yè)模式之一，發(fā)展速度快，應(yīng)用范圍廣，適用于小麥、玉米、果園、大棚、園林等規(guī)?；a(chǎn)場(chǎng)所。目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已在全國(guó)20多個(gè)省市推廣水肥一體化技術(shù)的試驗(yàn)示范，應(yīng)用對(duì)象從果、菜、茶等經(jīng)濟(jì)作物擴(kuò)展到小麥、玉米等主要糧食作物。

二、扶溝縣小麥玉米水肥一體化節(jié)肥技術(shù)的應(yīng)用

周口市是河南省糧食作物生產(chǎn)主產(chǎn)區(qū)，扶溝縣又是糧食生產(chǎn)主產(chǎn)區(qū)的重中之重。小麥、玉米主要糧食作物常年種植面積分別穩(wěn)定在7萬(wàn)hm2、3.5萬(wàn)hm2左右，水肥一體化節(jié)肥技術(shù)在扶溝縣蔬菜、小麥、玉米、西瓜、辣椒等作物上實(shí)施面積2萬(wàn)hm2左右，年累計(jì)使用水肥一體化技術(shù)超6萬(wàn)hm2次。扶溝縣近幾年承擔(dān)“旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣示范項(xiàng)目”，投入資金200萬(wàn)元在地下水超采主要糧食作物主產(chǎn)區(qū)建設(shè)了20hm2現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化高效節(jié)肥設(shè)施。主要實(shí)施了微噴、噴灌、滴灌水肥一體化節(jié)肥技術(shù)模式，6.67hm2大棚水肥一體化微噴、6.67hm2露地固定式噴灌、6.67hm2露地滴灌水肥一體化節(jié)肥技術(shù)模式。通過(guò)三種技術(shù)模式水肥一體化節(jié)肥技術(shù)的試驗(yàn)示范，在灌溉的同時(shí)進(jìn)行施肥，實(shí)現(xiàn)水和肥一體化利用和管理，并根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)、土壤環(huán)境、養(yǎng)分含量狀況和作物不同生育期需水、需肥規(guī)律進(jìn)行供應(yīng)設(shè)計(jì)，使水和肥料在土壤中以優(yōu)化的組合狀態(tài)供應(yīng)給作物吸收利用，達(dá)到了節(jié)肥、節(jié)水、省時(shí)、省力的效果。近幾年，全市土肥系統(tǒng)有關(guān)人員參加的“周口市水肥一體化節(jié)肥現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)”在扶溝旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣示范項(xiàng)目區(qū)召開(kāi)，得到兄弟縣市及實(shí)施主體單位的高度稱贊。

三、小麥水肥一體化滴灌的試驗(yàn)處理

在扶溝縣榕浮農(nóng)牧有限公司開(kāi)展的水肥一體化節(jié)肥小麥精播技術(shù)試驗(yàn)示范，共設(shè)置3個(gè)處理。其中：處理1是6.67hm2使用水肥一體化滴灌節(jié)肥技術(shù)1設(shè)置三個(gè)重復(fù)；處理2是6.67hm2露地固定式噴灌水肥一體化節(jié)肥技術(shù)，設(shè)置三個(gè)重復(fù)；處理3是6.67hm2常規(guī)模式種植技術(shù)，設(shè)置三個(gè)重復(fù)；每個(gè)重復(fù)分別為666.67m2。處理1使用種肥同播+滴灌帶鋪設(shè)一體機(jī)播種；處理2是露地固定式噴灌水肥一體化設(shè)施；處理3也使用種肥同播設(shè)備不鋪設(shè)任何管帶。播耬寬都是1.8m，麥播等行距20cm，每播耬9行，配套相應(yīng)的滴管鋪設(shè)技術(shù)。滴灌帶支管鋪設(shè)方法：每播耬鋪設(shè)4根滴灌帶，第1根支管鋪設(shè)在第2行和第3行之間麥隆處，第2根支管帶鋪設(shè)在第4行和5行之間，第3根支管帶鋪設(shè)在7行和8行中間，第4根支管帶鋪設(shè)在9行的外側(cè)。物料人工成本180元/667m2左右。

四、小麥水肥一體化滴灌節(jié)肥試驗(yàn)管理技術(shù)

1、小麥試驗(yàn)示范品種選擇

選擇抗病抗蟲(chóng)抗逆性強(qiáng)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐旱性高適宜本區(qū)域的中麥578品種。

2、小麥播種前整地工作

把要播種小麥的耕地先深耕或深松、旋耕，深耕或深松深度要至少達(dá)到15～20cm，耙實(shí)前，撒施3%噻蟲(chóng)酰胺顆粒或10%噻蟲(chóng)嗪顆粒23～30kg/hm2，防止地下害蟲(chóng)對(duì)種子的危害，然后把耕地耙實(shí)整平。

3、小麥種肥同播管帶鋪設(shè)一體化

使用種肥同播管帶鋪設(shè)一體機(jī)播種、施肥、鋪設(shè)滴灌帶。播種時(shí)間不宜太早，播種太早容易旺長(zhǎng)、發(fā)生凍害、病蟲(chóng)害等，10月下旬播種小麥，要適期適量足墑播種，播拌藥小麥種子180～195kg/hm2，播種深度在3～5cm；播氮磷鉀復(fù)合肥（18～15～12）600kg/hm2（常規(guī)種植麥田50kg/667m2），播肥深度10～12cm，種與肥之間的距離要在8～10cm，以免肥害傷苗；管帶鋪設(shè)隨種肥同時(shí)完成。

4、 小麥冬前除草防凍害

①小麥冬前化學(xué)除草一定要在小麥三葉一心期以后進(jìn)行，幼苗在3～4葉期對(duì)除草劑有一定的耐藥性，這時(shí)噴藥能確保麥苗安全，而且這時(shí)小麥分蘗少，這樣有利于雜草吸收藥劑。②注意天氣變化，盡量避免低溫噴藥。小麥化學(xué)除草，溫度在10℃以上效果最好，施藥時(shí)一般平均日溫度不得低于5℃，施藥盡可能選擇氣溫穩(wěn)定在8～10℃時(shí)進(jìn)行，而且無(wú)風(fēng)雨天氣。③看土壤墑情，如果土壤墑情較差，在施藥時(shí)一定要加大用水量。四是越冬低溫天氣到來(lái)前，用水肥一體化滴灌設(shè)施澆灌一次透水，滴灌20～30m3/667m2，常規(guī)麥田漫灌澆水50～60m3/667m2，把過(guò)虛的土壤灌實(shí)，以免冷空氣灌入地下，對(duì)小麥根系造成傷害，防止小麥凍害發(fā)生。

5、 小麥返青期水肥管理

春節(jié)過(guò)后，氣溫逐漸回升，常規(guī)麥田進(jìn)行機(jī)械追施尿素11.5～12.5kg/667m2，實(shí)時(shí)測(cè)墑，視土壤含水量灌溉，土壤含水量低于55%～65%時(shí)，進(jìn)行灌溉，灌水量控制在50～60m3/667m2；水肥一體化麥田，利用水肥一體化設(shè)施追肥，滴灌沖施尿素10kg/667m2，澆水量在20～25m3/667m2。

6、小麥拔節(jié)開(kāi)花灌漿期管理

小麥在拔節(jié)期和開(kāi)花前澆灌一次透墑水并進(jìn)行葉面追肥。常規(guī)種植麥田大水漫灌60m3/667m2，人工噴施磷酸二氫鉀2kg/667m2+微量元素肥料1kg/667m2;水肥一體化設(shè)施麥田，滴灌澆水25～30m3/667m2+尿素5kg/667m2+酸二氫鉀1kg/667m2+微量元素肥料0.5kg/667m2。小麥拔節(jié)期至開(kāi)花灌漿中后期，根據(jù)麥田土壤墑情，適時(shí)澆灌，要滿足小麥水分的需求，確保小麥千粒重的形成。

7、 小麥水肥一體化節(jié)肥技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果與分析

①使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)對(duì)小麥生產(chǎn)因素的影響

使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)改善了小麥生產(chǎn)因素。試驗(yàn)結(jié)果表明：處理1、處理2與處理3相比，穗數(shù)均分別增加27萬(wàn)穗/hm2和19.5萬(wàn)穗/hm2，穗粒數(shù)分別增加2.6粒、2.3粒，千粒重分別增加2.5g、2.0g。說(shuō)明在常規(guī)種植施肥的基礎(chǔ)上，使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)增加了小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

②使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)提高了小麥產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果表明：處理1較處理2平均增產(chǎn)280.5kg/hm2，增產(chǎn)率為3.2%；處理1較處理3平均增產(chǎn)1470kg/hm2，增產(chǎn)率為18.8%;處理2較處理3平均增產(chǎn)1188kg/hm2，增產(chǎn)率為15.2%。處理產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行方差分析，得出處理間產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平。采用PLSD法進(jìn)行多重比較，處理1、處理2與處理3之間產(chǎn)量差異均極達(dá)顯著水平，處理1與處理2之間產(chǎn)量差異不顯著。

③試驗(yàn)結(jié)果

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥的基礎(chǔ)上，使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)，于小麥返青期、拔節(jié)期、灌漿期各澆灌一次并追肥，共追施肥料三次，與常規(guī)種植模式比較，可增加了小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，平均增產(chǎn)1470kg/hm2，增產(chǎn)率為18.8%，方差分析產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平。

通過(guò)在小麥上實(shí)施滴灌水肥一體化試驗(yàn)研究，小麥底肥減少20%，氮肥追施由一次（返青期）改為三次（返青期、拔節(jié)期、灌漿期）施用，氮肥的肥料利用率達(dá)到60.5%，同比常規(guī)習(xí)慣施肥肥料利用率提高22.5個(gè)百分點(diǎn)，給節(jié)肥減量增效提供了巨大空間；糧食增產(chǎn)效果明顯，使用水肥一體化設(shè)施麥田，比常規(guī)種植麥田增產(chǎn)達(dá)18.8%，達(dá)到了節(jié)肥、節(jié)水、省時(shí)省力、高效增產(chǎn)的效果。

五、 玉米水肥一體化滴灌節(jié)肥技術(shù)

玉米水肥一體化滴灌節(jié)肥技術(shù)與常規(guī)種植技術(shù)試驗(yàn)示范設(shè)置2個(gè)處理；處理1是6.67hm2使用水肥一體化滴灌節(jié)肥技術(shù)，設(shè)置三個(gè)重復(fù)；處理2是6.67hm2常規(guī)模式種植技術(shù)，處理2設(shè)置三個(gè)重復(fù)；每個(gè)重復(fù)分別為666.67m2。

1、 玉米試驗(yàn)示范品種選擇

選擇抗病抗蟲(chóng)性強(qiáng)、耐密性強(qiáng)、稈粗抗倒伏、出籽率高、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適宜本區(qū)域的鄭單958品種。

2、 玉米種肥同播管帶鋪設(shè)一體化

播耬寬是1.8m，播種使用寬窄行距，寬行60cm，窄行40cm，每耬播玉米3行，鋪設(shè)滴灌帶2行，另放玉米窄行40cm中間。水肥一體化節(jié)肥玉米地塊，播種4300～4500粒/667m2，播玉米專用緩釋肥（N～P～K：29～5～6）40kg/667m2;常規(guī)種植玉米地塊播種4000～4200粒/667m2，播肥玉米專用緩釋肥（N～P～K：29～5～6）50kg/667m2。播種深度控制在4～5cm，肥料深度控制在9～10cm，種子與肥料的深度控制在5cm左右，以免燒苗，造成肥害發(fā)生。播種后，如墑情差，要及時(shí)澆水，水肥一體化節(jié)肥技術(shù)田塊，滴灌澆水20～25m3/667m2，常規(guī)種植模式田塊，漫灌澆水40～50m3/667m2，保證玉米苗齊全苗。

3、 玉米生長(zhǎng)化控防倒

玉米生長(zhǎng)到小喇叭口期，要及時(shí)調(diào)節(jié)玉米生長(zhǎng)，防止出現(xiàn)旺長(zhǎng)現(xiàn)象，要及時(shí)使用玉米生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，抑制玉米快速生長(zhǎng)，使玉米莖稈粗壯，根系增多，預(yù)防玉米后期倒伏，造成減產(chǎn)。

4、 玉米不同時(shí)期的肥水管理

玉米的小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗、花期、灌漿期都是玉米肥水管理的關(guān)鍵時(shí)期，玉米是大水大肥糧食作物，這幾個(gè)時(shí)期土壤含水量低于55%～65%時(shí)，就要滴灌。小喇叭口、大喇叭口、孕穗 、灌漿期用水肥一體化滴灌分別澆水20～25m3/667m2，分別滴灌玉米水溶肥液（N∶K=3∶1）3～5kg/667m2，保證玉米生育期水肥充足;常規(guī)種植玉米田塊每次大水漫灌45～50m3/667m2，大喇叭期一次性趁墑追施尿素12～15kg/667m2、鉀肥3～5kg/667m2，花期可飛機(jī)噴施99%磷酸二氫鉀及大微量元素水溶肥液各1～1.5kg/667m2。由于玉米生育中后期，株高達(dá)1.6～1.8m，常規(guī)種植模式澆水困難，可根據(jù)墑情適時(shí)澆灌。玉米孕穗期、花期、遇上高溫干旱或水分不足，會(huì)導(dǎo)致根系弱小，植株矮小，光合作用減弱，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)不足，影響雄穗的正常開(kāi)花和雌穗花絲的抽出，造成抽雄提前和吐絲延遲，花粉的生命力弱，抽出的花絲容易枯萎，造成不能授粉受精而出現(xiàn)空稈、缺粒雌穗發(fā)育受影響。水肥一體化滴灌節(jié)肥技術(shù)模式，可隨時(shí)滿足玉米任何生育期的墑情，遇到高溫天氣可澆水降溫，讓玉米花期充分受精，為玉米豐產(chǎn)豐收提供便利條件。

5、試驗(yàn)結(jié)果與分析

①使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)對(duì)玉米成產(chǎn)因素的影響

使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)改善了玉米成產(chǎn)因素。通過(guò)實(shí)產(chǎn)測(cè)算結(jié)果表明：處理1與處理2相比，穗粒數(shù)增加38粒，千粒重增加21g。說(shuō)明在常規(guī)種植施肥的基礎(chǔ)上，使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)增加了玉米的穗粒數(shù)和千粒重。

②使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)提高了玉米產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果表明：處理1較處理2平均增產(chǎn)1831.05kg/hm2，增產(chǎn)率為19.4%。處理間產(chǎn)量結(jié)果差異均極達(dá)顯著水平。

③試驗(yàn)結(jié)果表明

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥的基礎(chǔ)上，使用水肥一體化節(jié)肥技術(shù)，在玉米大喇叭、開(kāi)花、灌漿期澆灌并追肥，共追施肥料三次，與常規(guī)種植模式比較，可增加了玉米穗粒數(shù)和千粒重，平均增產(chǎn)1831.05kg/hm2，增產(chǎn)率為19.4%，方差分析產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平。

結(jié)果顯示玉米穗長(zhǎng)增加1.6cm，穗粒數(shù)增加38粒，千粒重增加21g，改善了玉米的成產(chǎn)因素；增產(chǎn)1831.05kg/hm2，增產(chǎn)率為19.4%。

六、試驗(yàn)對(duì)比分析

1、節(jié)水

水肥一體化技術(shù)節(jié)水節(jié)肥滴灌技術(shù)可減少水分的下滲和蒸發(fā)，作物能夠“細(xì)酌慢飲”，提高水分利用率。使用水肥一體化滴灌技術(shù)，每遍澆地用水量25～30m3/667m2，常規(guī)種植模式大水漫灌用水量50～60m3/667m2，節(jié)水率達(dá)50%左右。

2、 節(jié)肥

水肥一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平衡施肥和集中施肥，減少了肥料揮發(fā)和流失，以及養(yǎng)分過(guò)剩造成的學(xué)浪費(fèi)，具有施肥簡(jiǎn)便、供肥及時(shí)、作物易于吸收、提高肥料利用率等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)小麥、玉米試驗(yàn)施肥對(duì)比，水肥一體化技術(shù)與傳統(tǒng)常規(guī)施肥技術(shù)施肥相比，水肥一體化節(jié)肥技術(shù)模式氮、磷、鉀肥料利用率分別為60.5%、31.2%、48.6%，而常規(guī)種植技術(shù)模式肥料利用率分別為38%、19.8%、38.1%，從試驗(yàn)表明，水肥一體化節(jié)肥技術(shù)模式對(duì)肥料利用率有較好的效果，為節(jié)肥提高肥料利用率開(kāi)辟了新途徑。

3、 省時(shí)省工

傳統(tǒng)的澆灌、施肥、病蟲(chóng)害防治費(fèi)時(shí)費(fèi)力，全部依靠人工完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)工；而使用水肥一體化技術(shù)，只需1人操控控制系統(tǒng)，就可以澆灌、施肥、病蟲(chóng)害防治一體化同時(shí)進(jìn)行，幾乎不用人工，與常規(guī)種植模式比較，省時(shí)省工率達(dá)70%～80%左右。如表1所示：

4、效益分析

①經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)小麥、玉米兩種作物水肥一體化模式與常規(guī)種植技術(shù)模式相比較，如表2，每年地節(jié)肥1650～3600元/hm2，節(jié)省水電費(fèi)1200～2100元/hm2，節(jié)省農(nóng)藥費(fèi)用750～1500元，節(jié)省勞力2700～3450元，與常規(guī)種植模式節(jié)省投入6300～10650元；小麥、玉米糧食增產(chǎn)增收5100～6900元。

②生態(tài)效益

水肥一體化澆灌可使大部分土壤表面保持濕潤(rùn)，且水肥均勻緩慢地向根系土壤層供水，節(jié)約地下水資源，而且減少化肥用量，提高肥料利用率，減少化肥對(duì)土壤造成板結(jié)、鹽質(zhì)化，對(duì)地下水、環(huán)境的污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境改善有很大幫助。

③社會(huì)效益

水肥一體化技術(shù)對(duì)肥料、地下水有限資源進(jìn)行了最大化利用，提高畝產(chǎn)效益和作物產(chǎn)量，提高作物品質(zhì)，有利于國(guó)家的糧食生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)“藏糧于技、藏糧于地”國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模提升。

綜上所述，水肥一體化技術(shù)節(jié)水節(jié)肥滴灌技術(shù)可減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率，節(jié)水率達(dá)50%左右，減少了肥料揮發(fā)和流失，以及養(yǎng)分過(guò)剩造成的浪費(fèi)，提高肥料利用率。水肥一體化技術(shù)只需1人操控控制系統(tǒng)，就可以澆灌、施肥、病蟲(chóng)害防治一體化同時(shí)進(jìn)行，與常規(guī)種植模式比較，省時(shí)省工率達(dá)70%～80%左右，另外，通過(guò)實(shí)施小麥、玉米水肥一體化技術(shù)，可以整體提升小麥玉米經(jīng)濟(jì)、生態(tài)以及社會(huì)效益，并推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模提升。

（作者單位：461300河南省周口市扶溝縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村事業(yè)發(fā)展中心）