滴灌下水肥耦合对夏玉米产量及肥料利用率的影响

李金鑫，余 鹏，李明珠，廖 强，刘爱菊

(山东理工大学 农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049)

滴灌下水肥耦合对夏玉米产量及肥料利用率的影响

李金鑫，余 鹏，李明珠，廖 强，刘爱菊*

(山东理工大学 农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049)

为明确滴灌条件下水肥耦合在夏玉米上的应用效果，以“纪元101”玉米品种为试材，研究不同水肥耦合对产量以及肥料利用率的影响。结果表明：中水中肥的水肥耦合模式，较高水高肥模式水肥各节省25%的前提下，产量提高2.8%，肥料利用率提高28.55%。本研究结果可为滴灌施肥在夏玉米生产上的精量灌溉调控技术和高效节水灌溉模式优选提供科学依据。

夏玉米；水肥耦合；干物质；产量

水资源短缺、肥料不合理利用是制约我国北方地区农业可持续发展的关键因素之一[1]。玉米是我国北方地区夏季种植的主要经济作物，而水肥管理是限制和影响该地区玉米增产及其经济效应的关键因素[2]。水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体，同步供应的农业新技术[3]，该技术将肥料溶于水形成溶液，通过滴灌的形式均匀、定时、定量浸润作物根系生长区域，从而达到良好的节水节肥增收效果[4]。近年来该技术发展迅速，尤其在蔬菜，瓜果等经济类作物的应用中较为广泛[5-7]，而对玉米，小麦等粮食类作物生长和产量的影响等方面需要进一步研究。为此，对滴灌条件下水肥耦合对北方夏玉米生长和产量的影响进行研究，确定夏玉米最佳水肥施用量，为大面积推广滴灌技术在玉米上的应用并制定合理的灌溉施肥制度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验于2016年6～10月在中国水利水电科学研究院大兴试验基地进行。该地区年平均温度为11.6℃，多年平均降水量556 mm，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。试验期间降雨量为413 mm左右，在夏玉米的整个生育期内出现4次较大的降雨且降雨量较为均匀。试验区土壤以沙壤土为主，平均容重1.58 g/cm3，田间持水率为30.58%，田间饱和含水率为42.42%，土壤肥力偏低。

1.2 试验设计

试验中选取“纪元101”为供试玉米品种。2016年6月25日播种，10月6日收获，生育期为134天。采用两因素三水平进行试验设计(表1)，两因素为灌水量和施肥量，灌水量3个水平分别为(3000、4500、6000 m3/hm2)，施肥量3个水平分别为(180、240、300 kg/hm2)，并设对照处理(4500、240 kg/hm2)，每个处理3次重复，采用随机区组设计。试验采用单翼迷宫式滴灌带，滴头间距为30 cm，设计流量2.5 L/h，每条滴灌带控制2行作物。氮肥为含氮46.4%的尿素，施氮肥时先将肥料溶于水中，运用文丘里施肥器进行施肥，1/3做基肥，1/3玉米拔节期追肥，1/3玉米抽雄吐丝期追肥，水分分3次定量滴灌。

表1 灌水施肥设计表Table1 Water-fertility treatments in plot

1.3 测定项目和分析方法

1.3.1 产量的测定

收获时各小区单收单计产，测定百粒重及其产量。

1.3.2 肥料利用率

肥料利用率的计算，公式如下：

FUE=Y/N

式中：FUE为肥料利用率，Y为作物产量(kg/hm2)，N为施肥总量(kg/hm2)[8]。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合对夏玉米产量的影响

由图1a可以看出，在同一灌溉量处理下，N1的产量都是最低的，说明不施肥玉米很难达到一个较高的产量；N2的产量在每个水平下都是最高的，尤其以W2N2处理为最高，达到最大值731.86kg/亩；而到N3水平下，产量都有所降低，可见施肥过多不仅不会增加产量，反而会影响作物对营养物质的吸收。

图1 不同水肥处理对产量的影响

Fig.1 The effect of water and fertilizer coupling on yield

同一施肥量，不同灌溉量下的玉米产量如图1b所示，在N1和N3处理下，随着灌水量的增加，产量也随之上升；而在N2处理下，W2与W3之间差异并不明显。水分对产量的提升有重要作用，考虑到北方严重缺水问题，少水少肥才是农业生态的追求，因此，选择W2N2为最优组合。

2.2 水肥耦合对水肥利用率的影响

从表2 可以看出，同等灌水量条件下，累积施肥的肥料效应大小为：N2> N3> N1。肥料效应最大为灌水4500 kg/hm2(W2)和施肥量为240 m3/hm2(N2)时，增产10.28%；最小为灌水量4500 kg/hm2(W2)和施肥量为300 m3/hm2(N3)时，增产4.29%。同等施肥量条件下，水分效应最大为灌水量为6000 m3/hm2(W3)和施肥180 kg/hm2(N1)时，增产5.51%；水分效应最小为灌水量4500 m3/hm2(W2)和施肥300 kg/hm2(N3)时，增产为0.58%。

百粒重是评价夏玉米产量的重要指标。表2表明，水肥耦合对玉米百粒重的影响差异并不显著，W2N2与W3N2处理水平最高且相当。产量方面，当灌水量为6000 m3/hm2(W3)、施肥量为240 kg/hm2(N2) 时，水肥交互效应最大，达到4.21%。当灌水量为4500 m3/hm2(W2)、施肥量为240 kg/hm2(N2)时，玉米产量较之没有显著差异，达到最高产量(731.86kg/亩)，但节水25%。W2N2处理与W1N2，W2N3，W3N3差异显著性不大，但节水节肥效应明显，且比对照畦灌处理(CK)增产8.37%。可见，选择灌水量定额为4500 m3/hm2(W2) 、施肥量为240 kg/hm2(N2)的水肥耦合模式最为经济合理。

表2 水肥利用率Table 2 Fertilizer utilization

注:表中百粒重数据为平均值±标准误(n=3)，产量数据后不同小写字母表示差异显著性(P<005)。

3 结论

过量施肥和灌水都不利于玉米产量的提高。当灌水量4500 m3/hm2(W2)、施肥量为240 kg/hm2(N2)时，产量达到最高值，较水肥交互效应最大的W3N2处理节水25%，比CK处理增产8.37%，另外此处理株高较低，具有一定的抗倒伏效应。综合考虑，选择灌水量定额为4500 m3/hm2(W2)、施肥量为240 kg/hm2(N2)的水肥耦合模式最为经济合理。

[1] 陈广锋,杜 森,江荣风,等.我国水肥一体化技术应用及研究现状[J].中国农技推广,2013(5):39-41.

[2] 邢维芹.玉米的水肥空间耦合效应研究[D].咸阳：西北农林科技大学,2001:3-13.

[3] 张志新.滴灌工程规划设计原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007:5-8.

[4] 张承林.水肥一体化技术[M].北京:中国农业出版社,2012:3-5.

[5] 王振华.极端干旱区水肥耦合对滴灌葡萄耗水及产量的影响[J].节水灌溉,2014(6):13-15.

[6] 徐海江,田立文,林 涛,等.施氮量对南疆膜下滴灌陆地棉干物质积累与分配的影响[J].新疆农业科学,2012(10):1765-1772.

[7] 孔清华,李光永,王永红,等.不同施肥条件和滴灌方式对青椒生长的影响[J].农业工程学报,2010(7):21-25.

[8] 胡安焱,董新光,魏光辉,等.滴灌条件下水肥耦合对干旱区红枣产量的影响[J].灌溉排水学报,2010(6):60-63.

[9] 葛均筑.改变株型对玉米产量及光合生理机制的影响[D].泰安:山东农业大学,2008.

(本文文献格式：李金鑫，余 鹏，李明珠，等.滴灌下水肥耦合对夏玉米产量及肥料利用率的影响[J].山东化工,2017,46(11):53-54,62.)

Effects of Water and Fertilizer Coupling on Plant Height and Yield of Summer Corn with Drip Irrigation

LiJinxin,YuPeng,LiMingzhu,LiaoQiang,LiuAiju*

(School of Agricultural and Food Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China)

In order to make clear the application effects of water and fertilizer coupling with drip irrigation on summer corn,“JY101”was used as the plant material,and the effects of its yield and fertilizer use efficiency were studied by different water and fertilizer coupling. The results indicated that: Compared with the mode of high water-high fertilizer,the mode of middle water-middle fertilizer save 25% in each water and each fertilizer,the yield increased by 2.8% and fertilizer use efficiency increased by 28.55%. This study can provide a scientific basis for drip irrigation fertilizer on the production of summer corn of precise irrigation control technology and optimization of mode of efficient water saving irrigation.

summer maize;water and fertilizer coupling;dry matter;production

2017-04-10

李金鑫(1990—)，男，山东潍坊人，全日制硕士；通讯作者：刘爱菊。

TQ440.2

A

1008-021X(2017)11-0053-02