全塑软带喷灌水肥一体化对夏玉米产量和养分吸收的影响

摘要 [目的]探究全塑软带喷灌水肥一体化技术的应用效果，筛选夏玉米最佳施肥方案。[方法]设置常规施肥（CK）、全塑软带喷灌4个处理（T 1减肥50.00%，T 2减肥33.33%，T 3减肥16.67%，T 4与CK施肥量相同），处理总灌水量90 mm。研究5种不同处理对华北地区夏玉米养分吸收和产量以及N、P、K偏生产力等的影响。[结果]施肥量相同，增加施肥频次和N、K施肥时间后移可提高夏玉米干物质累积量，T 4处理比CK的夏玉米全株干物质量提升12.34%。分次追施，肥料减量后移，可显著提升水分利用效率和养分吸收，T 3处理施肥量比CK减少16.67%，水分利用效率为23.61  kg/mm，比CK高19.12%，提高夏玉米产量16.63%;N、P和K偏生产力比CK分别提高33.93%、16.63%和28.65%。[结论]全塑软带灌溉水肥一体化技术可提高夏玉米的产量、水分利用效率和肥料利用效率。

关键词 夏玉米;全塑软带喷灌;产量;养分吸收;偏生产力

中图分类号 S 275  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）17-0179-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.17.045

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Fertigation on Maize Yield and Nutrient Uptake Through Sprinkler Irrigation System with all Plastic Tube

SHI Xue-ping，LAN Yin-chao，YANG Jing et al

（The Semi-arid Agriculture Engineering and Technology Research Center of P.R.China，Shijiazhuang，Hebei 050051）

Abstract [Objective]To explore the application effect of water and fertilizer integration technology of spray irrigation with plastic belt，and screen the best fertilization scheme for summer maize.[Method]The conventional fertilization （CK） was applied，and sprinkler irrigation system with all plastic tube was applied to 4 treatments （T 1 weight loss 50.00%，T 2 weight loss 33.33%，T 3 weight loss 16.67%，T 4 and CK fertilizer amount was the same），and the total irrigation amount of each treatment was 90 mm.The effects of five different water and fertilizer treatments on nutrient absorption，final yield，partial productivity of nitrogen，phosphorus and potassium of summer maize in North China were analyzed.[Result]The results showed that the dry matter accumulation of summer maize was increased by increasing the frequency of fertilization and the time of N and K fertilization，and the yield was increased by 12.34% under T 4 treatment compared with CK.The water use efficiency （WUE） and nutrient uptake were significantly increased by applying fertilizer in different stages，the amount of fertilizer applied by T 3 treatment was 16.67% less than that of CK，and the water productivity was 23.61 kg/mm，22.13% higher than that of CK.T 3 treatment can increase the yield of summer maize by 16.63%.The partial factor productivity of N，P and K increased by 33.93%，16.63% and 28.65%，respectively.[Conclusion]The yield，water use efficiency and fertilizer use efficiency of summer maize can be improved by the integrated technology of irrigation water and fertilizer in sprinkler irrigation system with all plastic tube.

Key words Summer maize;Sprinkler irrigation system with all plastic tube;Yield;Nutrient absorption;Partial factor productivity

玉米是我国华北地区重要的粮食作物，产量约占全国玉米产量的20%[1]，对保证我国粮食安全具有不可替代的作用。但是该地区灌溉方式多为传统地面灌，施肥多采取种肥同播、一次性沟施的方式。粗放的生产方式造成灌溉用水量大、水肥利用效率低等问题[2-3]。因此，高效利用有限的水资源、提高肥料利用效率是当前夏玉米农业生产面临的重大任务[4]。随着农业现代化进程的推进，粮食生产向规模化、集约化快速发展，喷灌、滴灌[5]等水肥一体化灌溉方式逐渐得到广泛应用。水肥一体技术实现了少量多次追肥灌水，使土壤养分供应与作物吸收同步，是促进作物增产的重要手段，其减少了水肥损失，可以提高资源利用效率。华北平原夏玉米种植生产时间为处于雨热同期的6—9月，降雨量在400～720 mm，占全年降雨量的80%以上[6]。而华北地区夏玉米生育期内需水量在304.3～636.1 mm，缺水量在-370.1～283.7 mm，亏缺水量较小[7]，因此华北地区夏玉米生产效率主要限制因素为肥料施用。

冬小麦—夏玉米轮作是华北地区主要的种植制度，采用微喷、滴灌等方式进行水肥一体化施用，在作物轮作耕种期需要收铺滴灌（微喷）带，而且植物秸秆高度、密度会阻碍微喷的均匀性[8]。全塑软带喷灌系统的工作压力在0.2～0.3 MPa，喷射距离8 m，适用于各种地块形式，且操作简单方便、便于拆卸，喷带之间的间距大，不影响耕作。因此，笔者在对农民习惯施肥进行调查的基础上，通过减施氮、磷、钾肥，开展全塑软带喷灌水肥一体化下玉米养分高效利用田间试验研究，测定土壤养分、植株养分和作物产量及品质变化，比较分析不同养分梯度下的养分利用效率和肥料利用率，筛选夏玉米最佳施肥方案，探索华北地区夏玉米节肥稳产技术。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地为国家半干旱农业工程技术中心鹿泉综合试验基地（114°25′33″E，37°55′44″N），海拔高度76 m左右，多年平均降水量536.40 mm，多年平均气温12.9 ℃。2020年全年降水量605.8 mm，6—9月玉米季降雨量518.5 mm。试验地土壤为壤土，容重1.42 g/cm3，耕层土壤有机质含量10.8 g/kg、全氮（N）含量0.82 g/kg、有效磷（P）含量3.81 mg/kg、速效钾（K）含量234.53 g/kg。

1.2 试验设计

共设5个处理，对照处理（CK）灌溉方式为漫灌，播种后灌水75 mm，大喇叭口期灌水52 mm;底肥采用种肥同播方式，施用复混肥（N-P-K含量：15%-15%-15%）150 kg/hm2和复合肥（N-P-K含量：31%-0-9%）225 kg/hm2;在大喇叭口期行间追施尿素90 kg/hm2（N含量：46%）和复合肥（N-P-K含量：31%-0-9%）435 kg/hm2;全生育期N、P、K施用量分别为288.45、56.25、115.65 kg/hm2。T 1、T 2、T 3和T 4处理采用全塑软带喷灌水肥一体化技术，播种后灌水30  mm，拔节期、大喇叭口期、抽雄开花期和灌浆期各灌溉15 mm;底肥施用复混肥（N-P-K含量：15%-15%-15%），拔节期施用尿素（N含量：46%），大喇叭口期、抽雄开花期和灌浆期施用复合肥（N-P-K含量：31%-0-9%）;全生育期施肥量T 1为450 kg/hm2 （N：149.25 kg/hm P：56.25 kg/hm K：83.25 kg/hm2），T 2为600 kg/hm2 （N：199.35 kg/hm P：56.25 kg/hm K：94.05 kg/hm2），T 3为750 kg/hm2 （N：251.25 kg/hm P：56.25 kg/hm K：104.85 kg/hm2），T 4为900 kg/hm2 （N：288.45 kg/hm P：56.25 kg/hm K：115.65 kg/hm2），各生

育期具体施肥量见表1。地面全塑软带喷灌系统工作压力为0.2～0.3 MPa，喷射距离8 m;地面干管由若干管段连接而成，每根管段长为8 m，布置示意见图1。试验为大区试验，每小区面积为1 920 m2。夏玉米品种为科试98 种植密度60 000株/hm 其他管理措施与当地习惯保持一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 气象参数。

采用自动气象站对试验地气温、辐射、相对湿度、降水量、风速、风向等气象参数进行监测。

1.3.2 土壤含水率及耗水量。

在播种前和收获后，采用取土烘干法，测量各处理的土壤含水率，取样深度2 m，取样间隔40 cm。使用水量平衡法计算各处理玉米全生育期耗水量，计算公式为

ET= （W 1-W 2）+P+I +CP-D（1）

式中，ET为耗水量，mm; W 1 为播种前土壤储水量，mm; W 2 为收获后土壤储水量，mm;P为全生育期降水量，mm; I 为全生育期灌水量，mm;CP为地下水补给量，mm; D 为深层渗漏量，mm。由于试验地区地下水埋深大于15 m，同时单次灌溉或降水量较少，因此计算中忽略CP和 D 。

1.3.3 植株生物量及氮﹑磷﹑钾吸收量。

于玉米成熟期，每个小区连续选取5株有代表性的完整植株，分叶片、茎秆、穗轴和籽粒，105 ℃杀青20 min，80 ℃烘干至恒重，称干重计算生物量。粉碎后采用凯氏定氮法测定全氮含量，采用钒钼黄比色法测定全磷含量，采用火焰光度计法测定全钾含量。