東北地區(qū)玉米精準(zhǔn)施肥技術(shù)的優(yōu)化與實踐路徑研究

精準(zhǔn)施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心內(nèi)容，農(nóng)作物生長發(fā)育過程中通過積極推廣應(yīng)用精準(zhǔn)施肥技術(shù)，能夠更好地節(jié)約肥料，增加單位面積內(nèi)的糧食產(chǎn)量，均衡土壤養(yǎng)分。玉米是我國重要的糧食作物，玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)對確保國家糧食安全有著很大的幫助。吉林省公主嶺市有著悠久的玉米種植歷史，該地區(qū)的黑土地資源具有良好的生產(chǎn)潛力，在增加種植戶經(jīng)濟收益方面有著很大幫助。然而傳統(tǒng)玉米栽培模式下普遍存在的施肥量過多，施肥效率低下，環(huán)境污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，針對這一情況就需要認(rèn)真分析玉米精準(zhǔn)施肥技術(shù)的優(yōu)化和實踐路徑，提高肥料的利用效率，避免過量施肥，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

一、吉林公主嶺市玉米栽培現(xiàn)狀

公主嶺市位于東北平原中西部，冬長夏短，四季分明，大陸性季風(fēng)氣候顯著。年平均溫度約為5.5℃，1月均溫-13.0℃，7月均溫24.5℃，平均年降水量約為600mm，主要集中在7-8月，年平均日照時數(shù)約為2800h，無霜期約為130～150d。公主嶺市耕地資源豐富，土地平坦，土壤肥沃，耕地總面積約為1467km2，土壤類型主要以黑土為主，耕層厚度在30～50cm之間，有機質(zhì)含量在1.5%～3.0%玉米是公主嶺市的傳統(tǒng)種植作物，栽培歷史悠久，近年來，玉米種植面積穩(wěn)定在1000km2以上，占全市耕地面積的70%左右，栽培品種以中晚熟雜交玉米為主如吉丹170、先玉335、吉單114等，平均產(chǎn)量可達(dá)750kg/667m2以上。

二、玉米精準(zhǔn)施肥的現(xiàn)實意義

1、有利于提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)

玉米精準(zhǔn)施肥技術(shù)通過對土壤成分的精準(zhǔn)分析，結(jié)合玉米的生長需求，科學(xué)合理地施用肥料，從而達(dá)到提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。玉米生長過程中對氮、磷、鉀等元素的需求量較大，通過精準(zhǔn)施肥，可以保證玉米充分吸收這些必需元素，從而提高產(chǎn)量。同時，精準(zhǔn)施肥還可以根據(jù)土壤的實際情況針對性地施用微量元素，進一步優(yōu)化玉米的生長環(huán)境。玉米栽培環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的施肥方式往往存在過量施肥或不足施肥的問題，導(dǎo)致肥料利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。而精準(zhǔn)施肥技術(shù)則可以根據(jù)土壤和玉米的實際需求，精確控制肥料用量，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染。另外，通過科學(xué)合理的施肥，可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度、改善土壤質(zhì)地，使土壤更加適合作物生長，從而為玉米提供更加穩(wěn)定的生長環(huán)境，有利于提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，合理科學(xué)的施肥模式還能夠提高玉米對干旱、鹽堿、病蟲害等逆境的抵抗能力，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險，進一步提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

2、有利于減少化肥的使用量，節(jié)約種植成本

玉米精準(zhǔn)施肥技術(shù)通過對土壤成分的精準(zhǔn)分析、玉米生長需求的科學(xué)計算以及肥料利用率的準(zhǔn)確評估，實現(xiàn)了肥料的合理配置和精準(zhǔn)施用。這一技術(shù)的應(yīng)用，對減少化肥過量使用，降低種植成本具有重要的現(xiàn)實意義。首先，精準(zhǔn)施肥能夠有效避免傳統(tǒng)施肥中化肥過量的問題。在過去的大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于缺乏對土壤和作物需求的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，農(nóng)民往往采用“過量施肥”以確保作物產(chǎn)量，這種做法不僅造成了化肥的浪費，還可能導(dǎo)致土壤鹽漬化、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題。精準(zhǔn)施肥技術(shù)通過對土壤和作物的實時監(jiān)測，精確計算所需化肥的種類和用量，避免了過量施用，有助于保護環(huán)境。其次，精準(zhǔn)施肥有助于節(jié)約種植成本。在傳統(tǒng)施肥模式下由于化肥使用的不合理，常常造成成本的浪費。精準(zhǔn)施肥技術(shù)的深度應(yīng)用可以精確到每一塊土地、每一株作物的施肥需求，不僅可以減少化肥的用量，還可以避免因過量施肥導(dǎo)致的作物生長不良等問題，從而降低了種植成本。

3、有利于促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

精準(zhǔn)施肥技術(shù)在玉米種植環(huán)節(jié)的有效應(yīng)用可以顯著提高肥料利用率，減少因過量施肥導(dǎo)致的經(jīng)濟損失，同時，降低土壤鹽漬化和水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險，通過精準(zhǔn)施肥，可以確保作物在關(guān)鍵生育期獲得充足的營養(yǎng)，從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)，這對于保障國家糧食安全、提高農(nóng)民收入具有重要作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)過量施肥會導(dǎo)致肥料中的氮、磷等元素超過作物吸收能力，進而污染土壤和地下水。而精準(zhǔn)施肥技術(shù)可以根據(jù)土壤肥力和作物需求，精確控制施肥量和施肥時間，有效減少肥料浪費和環(huán)境污染。此外，精準(zhǔn)施肥還有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和水分保持能力，有利于農(nóng)業(yè)的長期發(fā)展。

三、當(dāng)前玉米栽培過程中施肥管理中存在的挑戰(zhàn)

1、玉米栽培過程中化肥使用量過大

在吉林省公主嶺市玉米栽培過程中，化肥的使用量過大是一個普遍存在的問題，氮肥是玉米生長過程中所需的主要營養(yǎng)元素之一，然而許多農(nóng)戶為了追求高產(chǎn)，往往過量施用氮肥。這不僅導(dǎo)致了肥料的浪費，還可能造成土壤鹽漬化，影響土壤的可持續(xù)利用。大田施肥環(huán)節(jié)磷肥和鉀肥對于玉米的生長發(fā)育同樣重要，但部分農(nóng)戶在施肥時往往只注重氮肥的施用，忽視了磷肥和鉀肥的補充，這導(dǎo)致了玉米生長過程中磷、鉀等元素的不足。過量施肥會導(dǎo)致土壤中肥料殘留過多，從而使土壤鹽分增加，影響玉米的正常生長。同時，過量施肥，還造成了大量的養(yǎng)分流失進入地下水和河流，造成水體富營養(yǎng)化，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。最為重要的是大量的肥料在土壤當(dāng)中堆積會進一步導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)惡化，使土壤板結(jié)，影響土壤的通氣和保水能力，進而影響玉米的生長。

2、玉米栽培過程中施肥方法不科學(xué)

在當(dāng)前玉米栽培過程中的施肥管理仍然存在著很多問題，其中最為突出的就是施肥方法的不科學(xué)。目前，大部分農(nóng)民仍然采用傳統(tǒng)的施肥方式，即按照一定的比例盲目增加施肥量，希望通過增加施肥量來提高玉米產(chǎn)量，這種方式往往造成肥料的浪費，同時，對土壤質(zhì)量和環(huán)境也造成了不良影響。另外，由于施肥方法不科學(xué)，導(dǎo)致部分土壤缺肥，尤其是中、微量元素的缺乏，使得玉米生長過程中無法獲得充足的營養(yǎng)，影響了玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。由于大田施肥不均勻，還容易導(dǎo)致玉米生長過程中的營養(yǎng)不平衡，使玉米生長過程中出現(xiàn)旺長或者生長不足的現(xiàn)象。

3、玉米施肥時間選擇不當(dāng)

在玉米栽培過程中，施肥時間選擇不當(dāng)是栽培管理中較為常見的問題之一，正確的施肥時間對于玉米生長至關(guān)重要，它直接影響到玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。施肥過早會導(dǎo)致肥料的利用率低下，因為過早施肥時，土壤溫度較低，微生物活性弱，肥料分解速度慢，肥料中的養(yǎng)分會大量損失。過早施肥還會導(dǎo)致玉米植株在生長初期出現(xiàn)徒長現(xiàn)象，影響植株的健壯生長。而施肥過晚則會導(dǎo)致玉米生長后期養(yǎng)分不足，玉米在生長后期出現(xiàn)葉片的黃化和早衰現(xiàn)象，影響玉米的灌漿和籽粒充實，從而降低玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

4、玉米施肥機械化程度低

玉米的栽培歷史悠久，然而在傳統(tǒng)的玉米栽培過程中施肥管理一直是一個重要的環(huán)節(jié)。由于玉米種植效益相對較低，農(nóng)民在購買施肥機械化設(shè)備方面的投入有限，制約了施肥機械化技術(shù)的推廣，盡管近年來農(nóng)業(yè)機械化水平不斷提高，但在玉米施肥方面，機械化程度依然較低，大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)仍然使用傳統(tǒng)的施肥工具，工具效率低下，勞動強度大，且施肥均勻性差。相較于發(fā)達(dá)國家，我國在玉米施肥技術(shù)方面的研究相對滯后，缺乏針對不同地區(qū)、不同品種玉米的個性化施肥方案，導(dǎo)致施肥效果不佳。此外，隨著農(nóng)業(yè)機械化水平的提高，對相關(guān)技術(shù)人才的需求也越來越大。但在玉米施肥領(lǐng)域，具備機械化施肥技能的人才相對匱乏，影響了施肥機械化技術(shù)的推廣應(yīng)用。

四、玉米精準(zhǔn)施肥技術(shù)的優(yōu)化實踐策略

1、優(yōu)化玉米施肥方案

在玉米栽培管理環(huán)節(jié)，要將關(guān)注重點放在農(nóng)田土壤的針對性監(jiān)測方面，通過對土壤進行成分分析，了解土壤的氮、磷、鉀等主要養(yǎng)分含量，以及微量元素的情況，根據(jù)測試結(jié)果，制定出符合土壤實際情況的施肥計劃。根據(jù)玉米的生長特性，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、土壤條件和預(yù)期產(chǎn)量，確定玉米在不同生長階段對各類養(yǎng)分的具體需求量。然后選擇高效、環(huán)保的肥料產(chǎn)品，并根據(jù)玉米的生長需求和土壤測試結(jié)果，科學(xué)確定施肥種類和比例，推廣使用緩釋肥料、有機肥料和生物肥料等，以提高肥料利用率，減少環(huán)境污染。合理安排施肥時期，把握玉米生長的拔節(jié)期、抽雄期關(guān)鍵時期進行重點施肥，推廣應(yīng)用深施、穴施等精準(zhǔn)施肥方法，減少肥料揮發(fā)和流失，提高肥料利用率。同時，根據(jù)玉米生長的實際狀況和土壤養(yǎng)分變化情況，適時調(diào)整施肥量。例如，在土壤肥力下降或玉米生長不良時，適當(dāng)增加施肥量，以保證玉米的正常生長和產(chǎn)量。施肥環(huán)節(jié)還可以將精準(zhǔn)施肥技術(shù)與灌溉、播種、病蟲害防治等其他農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的精準(zhǔn)管理，進一步提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。

2、推廣應(yīng)用科學(xué)施肥技術(shù)

為確保精準(zhǔn)施肥技術(shù)在廣大基層地區(qū)的有效應(yīng)用，應(yīng)該注重做好施肥技術(shù)的有效推廣可以通過舉辦農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)班、發(fā)放宣傳資料等方式，提高農(nóng)民對精準(zhǔn)施肥的認(rèn)識和理解，讓農(nóng)民了解到過量施肥和不足施肥對作物產(chǎn)量和質(zhì)量的影響，以及精準(zhǔn)施肥的重要性。同時，定期組織農(nóng)業(yè)技術(shù)人員深入田間地頭，為農(nóng)民提供施肥技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)，引導(dǎo)農(nóng)民群眾根據(jù)土壤測試結(jié)果和作物需求，制定個性化的施肥方案，幫助農(nóng)民科學(xué)施肥。積極鼓勵農(nóng)民使用高效滴灌施肥系統(tǒng)、精準(zhǔn)施肥機器等施肥工具，提高施肥的精度和效率。此外，相關(guān)部門還需要出臺相應(yīng)的扶持政策，對采用精準(zhǔn)施肥技術(shù)的農(nóng)民給予一定的補貼或獎勵，以降低農(nóng)民的施肥成本，鼓勵他們采用科學(xué)施肥方法。新技術(shù)在應(yīng)用期間應(yīng)該做到定期對土壤進行監(jiān)測和評價，了解土壤的養(yǎng)分狀況和變化趨勢，為農(nóng)民提供科學(xué)的施肥依據(jù)。

3、積極推廣應(yīng)用高精尖端施肥機械

①GPS定位導(dǎo)航精準(zhǔn)施肥技術(shù)的應(yīng)用

在GPS定位導(dǎo)航精準(zhǔn)施肥技術(shù)的幫助下，玉米種植者能夠根據(jù)土壤肥力變異和作物需肥規(guī)律，進行精細(xì)化管理。通過采集土壤樣本并利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的結(jié)合，農(nóng)戶能夠獲得精確的土壤肥力分布圖，在上述信息化技術(shù)的深度應(yīng)用之下不僅提高了肥料的利用率，還減少了對環(huán)境的污染。此外，GPS精準(zhǔn)施肥技術(shù)可以與作物生長模型相結(jié)合，進一步優(yōu)化施肥時間和數(shù)量。通過分析玉米的生長期和關(guān)鍵生長節(jié)點，農(nóng)戶可以實施更為精確的追肥，確保營養(yǎng)供應(yīng)與作物需求同步。與傳統(tǒng)施肥相比這種同步施肥策略可顯著提高養(yǎng)分的吸收效率，減少養(yǎng)分流失，從而在提高產(chǎn)量的同時保護土壤健康。此外，精準(zhǔn)施肥技術(shù)還可結(jié)合無人機和傳感器技術(shù)，實現(xiàn)作物長勢監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)分析。通過監(jiān)測植株的綠度、高度和葉面積指數(shù)等指標(biāo)，能夠及時調(diào)整施肥策略，實現(xiàn)作物生長的最優(yōu)化管理。通過這種高科技手段，玉米種植不再是一種單一的經(jīng)驗活動，而是轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N科學(xué)、精準(zhǔn)、高效的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

②紅外熱成像施肥技術(shù)的應(yīng)用

紅外熱成像技術(shù)在玉米種植中的應(yīng)用主要是通過監(jiān)測玉米植株的溫度分布，來評估作物的生長狀況和肥料需求。由于玉米在不同生長階段對養(yǎng)分的吸收和利用具有不同的特點，利用紅外熱成像技術(shù)可以精確地識別出玉米生長過程中的營養(yǎng)不良區(qū)域。例如，在玉米的拔節(jié)期，植株對氮肥的需求量增大，此時若發(fā)現(xiàn)植株的溫度異常偏高，可能表明植株正經(jīng)歷氮短缺，需要適時補充氮肥。與傳統(tǒng)的肥料管理相比，紅外熱成像施肥技術(shù)具有更高的時空分辨率，能夠提供關(guān)于作物水分脅迫和養(yǎng)分不足的早期警示，從而使得農(nóng)戶能夠?qū)嵤└鼮榫珳?zhǔn)的變量施肥策略。在實際應(yīng)用中，結(jié)合無人機或其他自動化設(shè)備，可以在大面積的作物田間快速進行熱成像掃描，及時獲取數(shù)據(jù)并進行分析，進而根據(jù)植株的實際情況進行局部或全區(qū)域的精細(xì)化施肥。此外，紅外熱成像技術(shù)還可以與土壤養(yǎng)分分析、作物生理指標(biāo)測定等方法相結(jié)合，進一步提高施肥的精確度和作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。通過長期監(jiān)測，可以積累大量的數(shù)據(jù)，為玉米種植的智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。在未來，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低，紅外熱成像施肥技術(shù)有望在更廣泛的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到推廣和應(yīng)用。

③植保無人機施肥技術(shù)

植保無人機施肥技術(shù)在玉米種植過程中，首先通過高精度的GPS定位系統(tǒng)，精確地計算并規(guī)劃施肥的作業(yè)路徑，有效避免了傳統(tǒng)人工施肥方式中的重復(fù)或遺漏現(xiàn)象，提高了施肥的均勻性。無人機搭載的多光譜傳感器可以對玉米田的長勢進行實時監(jiān)控，根據(jù)玉米的生長情況和土壤肥力狀況，智能調(diào)節(jié)施肥量和施肥比例，實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥。此外，無人機施肥還能夠根據(jù)地形地貌的不同，靈活調(diào)整飛行高度和速度，保證藥劑均勻噴灑到作物上，減少藥物流失和環(huán)境污染。在遇到復(fù)雜地形，如溝壑縱橫、坡度較大的區(qū)域時，植保無人機展現(xiàn)出了傳統(tǒng)施肥設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢。例如，在斜坡地區(qū)無人機可實施定點懸停施肥，確保藥劑均勻覆蓋每一塊土地，極大地提高了施肥效率和作物的增產(chǎn)潛力。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式之下，一味地依賴高能源投入，提高單產(chǎn)的潛力越來越少，同時，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式所秉承的高資源投入高耗能以及造成的環(huán)境污染，使人類體驗到強烈的生存危機，只有與大自然和諧相處，充分發(fā)揮人的智慧，利用高科技手段更好地服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，才能夠推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，解決傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下所造成的不良影響。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方式，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)研究的熱點領(lǐng)域，生產(chǎn)過程中通過利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)定位采集地塊的信息，根據(jù)土壤肥力做到科學(xué)施肥，合理灌溉，最大限度的優(yōu)化和降低各項農(nóng)業(yè)投入，以獲得最高的產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益。在今后玉米栽培管理過程中，應(yīng)該將關(guān)注重點放在精準(zhǔn)施肥領(lǐng)域，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)新手段，提高生產(chǎn)效益和生產(chǎn)質(zhì)量，最終保障養(yǎng)分和科學(xué)供給，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。

（作者單位：136107吉林省公主嶺市永發(fā)鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)科）