劉雅敏

（武強(qiáng)縣武強(qiáng)鎮(zhèn)人民政府，河北 武強(qiáng) 053300）

玉米是中國(guó)非常重要的糧食作物，在其生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于水分的需求量巨大，而在很多地區(qū)，降水和玉米的需水期并不能完全匹配，導(dǎo)致玉米生育期內(nèi)可能面臨干旱威脅。另外，玉米生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，對(duì)肥料的需求量巨大，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式采用的是一次性溝施的方式，追肥相對(duì)較少，而且容易出現(xiàn)水肥大量流失和利用率不高的情況，如何實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，是玉米生產(chǎn)中需要解決的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。滴灌施肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠很好地對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行解決。

1 玉米滴灌施肥一體化的優(yōu)勢(shì)

一是能夠提高水資源利用效率。滴灌的方式使水分能夠直接進(jìn)入土壤，有效減少了空中與地表的蒸發(fā)量，而一體化技術(shù)則能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)水分和養(yǎng)分的施加，避免了地表徑流以及土壤深層滲透問(wèn)題的產(chǎn)生，從而能夠顯著提高水資源利用率，其節(jié)水效果在15%～20%；二是可以實(shí)現(xiàn)施肥減量增效。玉米在不同生長(zhǎng)階段需要的肥料有所不同，需要對(duì)照其需肥規(guī)律，分次施加基肥、攻穗肥、攻稈肥和攻粒肥。玉米生長(zhǎng)中后期的施肥難度相對(duì)較大，傳統(tǒng)的施肥方式施加肥料多，但是肥料利用率低[1]，容易引發(fā)面源污染的問(wèn)題。滴灌施肥一體化技術(shù)可以從玉米生長(zhǎng)過(guò)程中的需肥特點(diǎn)出發(fā)，選擇最佳的施肥時(shí)機(jī)，避免肥料流失的現(xiàn)象，這樣能夠顯著提升玉米對(duì)于肥料的吸收能力，減少浪費(fèi)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，借助滴灌施肥一體化技術(shù)，能夠節(jié)約肥料20%～30%；三是可以降低成本。在完成滴灌設(shè)備的鋪設(shè)工作后，只需要安排1～2名專業(yè)人員負(fù)責(zé)看管，然后根據(jù)實(shí)際需要澆水施肥即可。調(diào)查顯示，如果在100 hm2的玉米地中設(shè)置30眼水井，4個(gè)人5 d就可以完成，對(duì)比傳統(tǒng)的澆灌方式，極大地節(jié)約了人力成本和時(shí)間成本；四是能夠減輕管理壓力。滴灌施肥一體化技術(shù)能夠顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，在遭遇干旱天氣時(shí)，及時(shí)進(jìn)行灌溉和追肥，種植戶不會(huì)因?yàn)闈菜赋?，這樣可以為玉米的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠減輕田間管理的壓力。

2 玉米滴灌施肥一體化高效調(diào)控與利用技術(shù)的應(yīng)用

以某地區(qū)的實(shí)際情況為例，結(jié)合相應(yīng)的田間試驗(yàn)，對(duì)滴灌施肥一體化的應(yīng)用進(jìn)行研究討論。

2.1 試驗(yàn)地塊選擇

該地區(qū)光照充足，熱量資源豐富，春季降水量稀少，夏季雨量集中（占全年總降水量的60%），區(qū)域多年平均降水量為620 mm[2]，年平均氣溫13.9℃，無(wú)霜期為209 d，區(qū)域土壤的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)地塊土壤理化性質(zhì)Tab.1 The physical and chemical properties of soil in the test plot

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先是確定種植模式。在試驗(yàn)地塊，玉米種植密度控制為60 000株/hm2，株行距為30 cm×55 cm，使用播種機(jī)進(jìn)行播種，滴灌帶采用一管兩行，在播種完成后進(jìn)行鋪設(shè)；其次是系統(tǒng)設(shè)置。采用地下水作為供水水源，配合無(wú)塔供水模式來(lái)確保滴灌壓力的均勻性，為了避免砂石堵塞管道，在系統(tǒng)中設(shè)置了離心式過(guò)濾器配合砂石介質(zhì)式過(guò)濾器來(lái)對(duì)砂石以及雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，施肥則采用注射泵式施肥器；第三是選擇肥料。滴灌施肥一體化技術(shù)要求肥料具備良好的水溶性，養(yǎng)分含量較高，這樣可以減少與灌溉水的相互作用，而且不同肥料之間必須能夠相溶，混合后不會(huì)有沉淀物質(zhì)。在該試驗(yàn)中，使用的肥料包括尿素（N 46%）、磷酸二氫銨（N 11.8%；P2O561%），氯化鉀（K2O 60%）以及磷酸二氫鉀（P2O552.1%；K2O 34.2%）。為了方便進(jìn)行對(duì)比分析，在試驗(yàn)中，一共設(shè)置了12種不同的水肥處理模式，見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)處理Tab.2.The experimental treatment

漫灌處理中，氮肥的用量控制在243 kg/hm2，磷肥和鉀肥的用量分別控制在127 kg/hm2和66 kg/hm2。磷肥和鉀肥全部作為基肥施加，氮肥60%作為基肥，其余40%在玉米拔節(jié)期配合漫灌進(jìn)行施加。滴灌施肥一體化處理中，所有肥料的用量全部減少20%，適當(dāng)補(bǔ)充鋅肥，用量為22.5 kg/hm2。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，滴灌施肥一體化Ⅰ將10%氮肥作為基肥，其余90%作為追肥，分別施加在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期和灌漿期，施加比例為5∶3∶2[3]，磷肥40%作為基肥，其余60%作為追肥，鉀肥10%作為基肥，其余90%作為追肥。滴灌施肥一體化Ⅱ中，氮肥和鉀肥全部隨滴灌施肥，不作為基肥施加，磷肥20%作為基肥，其余80%作為追肥。將T1～T3試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，為了盡可能保證試驗(yàn)結(jié)果的客觀性和有效性，在每個(gè)小區(qū)（5.5 m×10 m）的范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)排列。

2.3 項(xiàng)目測(cè)定

一是對(duì)玉米植株的養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定，采用實(shí)收測(cè)產(chǎn)的方式，對(duì)每一個(gè)小區(qū)的產(chǎn)量進(jìn)行分別計(jì)算。收獲階段可以配合多點(diǎn)法來(lái)采集籽粒以及植株樣品，依照常規(guī)分析方法，對(duì)秸稈與籽粒內(nèi)的氮、磷和鉀元素含量進(jìn)行測(cè)定分析；二是對(duì)土壤含水量進(jìn)行測(cè)定。在每個(gè)小區(qū)設(shè)置相應(yīng)的土壤水分傳感器設(shè)備[5]，可以對(duì)0～100 cm土層深度內(nèi)土壤水分含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；三是對(duì)生物產(chǎn)量及考種進(jìn)行測(cè)定。應(yīng)該于玉米生長(zhǎng)中的關(guān)鍵階段（拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期和灌漿期等），在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5個(gè)樣本，測(cè)定鮮重及葉面積，在105℃的高溫環(huán)境下進(jìn)行殺青，時(shí)間為30 min，然后將溫度調(diào)節(jié)至75℃，完全烘干，達(dá)到恒重后，對(duì)地面部分的干物質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。玉米成熟期，可以在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇15個(gè)樣本，對(duì)株高、穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)等進(jìn)行測(cè)量。依照相關(guān)公式，對(duì)水分利用效率及肥料利用效率進(jìn)行計(jì)算，如式（1）所示。

式中：GY——玉米產(chǎn)量，kg/hm2；ET——蒸散量；P——降水量；I——灌溉量；△SWS——收獲與播種時(shí)土壤的出水量變化；R——地表徑流；D——玉米根系層下方的土壤水分下滲量。

肥料利用率的計(jì)算可以將作物本身吸收的養(yǎng)分減去缺素區(qū)域作物吸收的養(yǎng)分，然后將差值除以肥料養(yǎng)分總量，就可以得到肥料的實(shí)際利用率。

2.4 數(shù)據(jù)分析

在針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，配合SPSS17.0的方差分析，結(jié)合LSD方法，對(duì)差異的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)[4]。

2.5 結(jié)果分析

在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的過(guò)程中，主要研究滴灌施肥一體化技術(shù)對(duì)于玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量因子構(gòu)成等的影響，具體如下。

2.5.1 葉面積指數(shù)

試驗(yàn)地塊玉米關(guān)鍵生育期的葉面積指數(shù)變化見(jiàn)圖1。

圖1 玉米關(guān)鍵生育期葉面積指數(shù)變化情況Fig.1.The change of leaf area index in maize critical growth period

由圖1可以看出，在拔節(jié)期過(guò)后，玉米呈現(xiàn)出了快速生長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，葉面積指數(shù)增長(zhǎng)迅速，在吐絲期達(dá)到頂峰，之后開始下降。從大喇叭口期到吐絲期再到灌漿期，T3處理相比較T1能夠?qū)崿F(xiàn)玉米葉面積指數(shù)的顯著提高，有利于生物量的積累。

2.5.2 干物質(zhì)積累

當(dāng)生育期延長(zhǎng)時(shí)，玉米干物質(zhì)積累量持續(xù)增大，增長(zhǎng)高峰期處于吐絲期后，此時(shí)T2和T1之間存在顯著差異，T2和T3之間差異不顯著。灌漿期到成熟期，T2和T3的玉米干物質(zhì)積累明顯超過(guò)T1[5]。

2.5.3 產(chǎn)量因子構(gòu)成

對(duì)比T1，滴灌施肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)顯著影響玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子，能夠降低玉米穗禿頂長(zhǎng)度，不過(guò)并不會(huì)明顯影響玉米百粒質(zhì)量。T2和T3處理方式下，玉米產(chǎn)量相比較T1提高了5.32%和6.13%。

2.5.4 水肥利用率

基礎(chǔ)條件一致的情況下，T2和T3處理都能夠提高水分利用率，相比T1的提升比例為39.42%和36.11%。

對(duì)比T1處理方式，T2和T3能夠顯著提升肥料的利用效率，其中，T2處理方式在氮肥、磷肥和鉀肥利用率方面各自的提升比例為37.56%、23.09%和106.21%，T3處理方式在氮肥、磷肥和鉀肥利用率方面各自的提升比例為35.29%、30.31%和121.51%。

2.5.5 經(jīng)濟(jì)效益

在玉米種植中采用滴灌施肥一體化技術(shù)，能夠切實(shí)提高水肥可利用率和玉米產(chǎn)量。對(duì)比可知，T1不需要設(shè)置滴灌帶以及相應(yīng)的施肥裝置，在成本投入方面更少，節(jié)約的成本約為300元/hm2。不過(guò)對(duì)比T1，T2和T3處理方式在能夠提高玉米產(chǎn)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，降低相應(yīng)的投產(chǎn)比，兩者的收益率分別提高了4.17%和5.24%[6]。不同處理下的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，見(jiàn)表3。

表3 不同處理下的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比Tab.3.The comparison of economic benefits under different treatments

2.6 結(jié)果討論

水肥一體化在推動(dòng)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)水肥高效利用以及維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全等方面，發(fā)揮著積極作用。結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況分析，在合理應(yīng)用滴灌施肥一體化技術(shù)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于水資源的高效利用，提高肥料利用效率。對(duì)比傳統(tǒng)玉米種植中采用的大水漫灌技術(shù)，滴灌施肥一體化技術(shù)能夠依照土壤中的水分和養(yǎng)分狀況，利用滴灌系統(tǒng)和施肥裝置，將水肥溶液直接輸送到作物根部，通過(guò)對(duì)灌溉水量和施肥量的精準(zhǔn)控制，將水肥耦合效應(yīng)充分發(fā)揮出來(lái)，促進(jìn)水肥利用效率的提高。對(duì)比傳統(tǒng)灌溉與施肥技術(shù)，滴灌施肥一體化具備良好的水肥耦合效應(yīng)，在減少環(huán)境污染問(wèn)題的同時(shí)，也可以有效節(jié)約水肥資源，降低基肥施用比例，在配合灌溉實(shí)現(xiàn)多次施肥的情況下，能夠改善玉米養(yǎng)分利用情況，減少養(yǎng)分損失，對(duì)傳統(tǒng)灌溉和施肥方式中存在的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。有研究表明，滴灌施肥一體化技術(shù)對(duì)比傳統(tǒng)漫灌技術(shù)，可以節(jié)水40%，肥料利用率大大提高。對(duì)比漫灌技術(shù)，滴灌施肥一體化技術(shù)雖然需要設(shè)置滴灌帶和施肥裝置，導(dǎo)致成本有所增加，但是能夠顯著提高玉米產(chǎn)量，降低投產(chǎn)比，因此具備更高的收益率和經(jīng)濟(jì)效益[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)比傳統(tǒng)漫灌技術(shù)，滴灌施肥一體化技術(shù)可以顯著提高玉米在大喇叭口期到吐絲期的葉面積指數(shù)，提升灌漿期到成熟期的干物質(zhì)積累，推動(dòng)玉米均衡生長(zhǎng)。同時(shí)，滴灌施肥一體化能夠提高水肥利用率。相比較而言，滴灌施肥一體化技術(shù)的操作難度并不大，雖然增加了滴灌帶和施肥裝置等方面的成本投入，不過(guò)試驗(yàn)結(jié)果表明，在減少化肥20%施加量的情況下，滴灌施肥一體化技術(shù)依然能夠顯著增加玉米的產(chǎn)量，提高收益率，從而增加種植戶的收入。