辽西半干旱区浅埋滴灌水氮运筹增效模式研究

谷健 孙占祥 尹光华 马宁宁 王子豪 刘泳圻

摘要：为探究浅埋滴管水氮运筹增效模式，设滴灌灌水量W（30，45，60 mm）、氮肥运筹方式N（苗期：拔节期：灌浆期=4：4：2;4：3：3;4：2：4）两个因素，各三水平，采用二因子完全随机区组试验，以传统沟灌（灌溉量90 mm）为对照CK。试验结果表明：浅埋滴灌条件下，采用滴灌量45 mm，苗期：拔节期：灌浆期为4：3：3的供氮模式，可以更好地实现氮素供应与春玉米养分需求的同步，提高氮肥吸收利用率，达到节水、增产、增效的目标。

关键词：浅埋滴灌;玉米;水氮运筹

中图分类号：S513;S275.6    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2022）01-0010-03

收稿日期：2021-10-20

基金项目：黑土地保护与利用科技创新工程专项资助（XDA28090200，XDA28120100）“十三五”国家重点研发计划项目（2017YFD0300704，2018YFD0300301）;辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才项目（XLYC1907106）;辽宁省博士启动计划项目（2019-BS-259）;中国博士后基金项目（2018M641708）

作者简介：谷 健（1983—），男，副研究员，从事农业水土资源高效利用与管理工作。

通信作者：孙占祥（1967—），男，研究员，从事旱作节水农业和农作制度研究工作。

辽西地区属于大陆性季风气候，光热资源丰富，但降雨分布不均，限制该地区农业发展。东北地区春玉米播种面积占全国30%以上，其中辽西地区玉米产量占辽宁省玉米总产量的75%以上，可见，辽西地区春玉米产量对辽宁乃至全国粮食安全至关重要。辽西地区肥料利用效率仅为20%～30%，与发达国家相比差距很大。研究浅埋滴灌等适宜当地的节水灌溉技术并加以应用，可对当地提升农田产能、促进养分吸收、提高水分利用率提供技术支撑。浅埋滴灌是一种将滴灌带埋设在地表下3～5 cm的滴灌技术，可减少地表水分蒸发，降低薄膜污染。若将该技术与水肥一体化技术集成应用，则具有节水、节肥、增产、增效等突出特点。针对辽西地区春玉米开展浅埋滴灌水氮运筹模式研究，可为春玉米节水节肥、增产增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

玉米品种：辽单575。磷肥、钾肥、尿素、过磷酸钙、硫酸钾：市场购买。

1.2 试验设计

试验于2019年5—10月在位于阜新蒙古族自治县的辽宁省节水农业重点实验室野外试验基地进行，重点研究不同滴灌量和氮素运筹方式两个因素对玉米生长效应的影响。供试土壤为褐土;滴灌量设30，45，60 mm三个水平;氮肥运筹方式按苗期、拔节期、灌浆期分别设定4∶4∶2，4∶3∶3，4∶2∶4三个水平;以常规沟灌施氮为对照，设10个处理，重复3次。详见表1。

每个小区面积30 m2，667 m2施氮量均为13 kg，磷肥、钾肥用量分别为10 kg、8 kg，肥料品种分别为46%尿素、18%过磷酸钙、50%硫酸钾。采用平作宽窄行播种方式，宽行60 cm，窄行40 cm，播种密度

4 000 株/667 m2。试验小区滴灌带间距50 cm，滴头间距30 cm。水源为地下井水，电动施肥器滴灌施肥。施肥前按各小区所需氮素量分别加入施肥罐中，将施肥罐充满水后充分搅拌溶解。先滴清水15 min后開始滴施肥料，施肥后再滴清水15 min，以保证肥料完全施入。

1.3 观测指标及方法

1） 产量Y（kg/ 667 m2）：在收获期对不同处理选取小区中间16 m2的籽粒进行测产。用谷物水分仪测定籽粒含水量，折合成含水率14%。

2） 水分利用效率WUE（kg/（mm·667 m2））：WUE=Y/ET，式中Y为产量，ET为全生育期耗水量。

3） 氮肥偏生产力PFPN（kg/kg）：PFPN=Y/N，式中Y为产量，N为施氮量。

2 结果与分析

2.1 水氮运筹对春玉米产量的影响

各处理产量见表2。

由表2可以看出：1） 田间试验条件下，不同水氮运筹模式对玉米的增产效果表现不一致。低水条件下，与沟灌施氮相比，施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3的模式增产效果不明显，甚至有降低的趋势，而施氮比例为4∶2∶4的模式增产效果显著，这表明滴灌分期施氮需要适宜的滴灌量来保证氮肥肥效的发挥;中水条件下，不同水氮运筹模式的产量均有不同程度的增加，其中施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3的模式增产效果显著，增产幅度分别为10.5%和14.4%，但两者之间差异不显著;高水条件下，施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3的模式产量有所增加，而施氮比例4∶2∶4模式的产量还有所降低，但均未达到显著水平，这表明水分过多会影响分期施氮增产效应的发挥。2） 从滴灌灌溉方面来看，与沟灌相比，产量均有不同程度的提高，且随着滴灌量的增加，产量呈先增加后降低的变化趋势，这表明滴灌灌溉具有较好的节水增产效果，存在较优的滴灌量水平。其中，滴灌灌溉量为45 mm的中等水平增产效果达显著水平，可适于滴灌水氮模式应用。3） 从分期施氮方面来看，与沟灌施氮相比，不同施氮比例的玉米产量表现为不同程度的提高，且随着施氮比例逐渐后移，产量呈现先增加后降低的变化趋势，但差异不显著。可见，从3 种不同水氮运筹模式来看，本年度降雨条件下，滴灌分期施氮比例为4∶3∶3的模式效果较优。从产量结果看，本年度试验条件下，水氮运筹模式以滴灌量45 mm，施氮比例4∶3∶3（苗期∶拔节期∶灌浆期）较为适宜。

2.2 水氮运筹对水分利用效率的影响

各处理水分利用效率见表3。01490030-583D-4933-AD64-4CA8BFF1A8F2

由表3可以看出：1） 田間试验条件下，不同水氮运筹模式对水分利用效率的影响不一致。低水条件下，与沟灌施氮相比，水分利用效率随着施氮比例的后移呈逐渐提高的趋势，且施氮比例为4∶2∶4模式的水分利用效率最高，达显著水平，这表明低水滴灌条件下，氮素后移有利于水分利用效率的提高;中水条件下，不同水氮运筹模式的水分利用效率均有不同程度的增加，其中施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3模式的水分利用效率提高显著，幅度分别为8.2%和19.1%，且两者之间差异显著，施氮比例为4∶3∶3的水氮运筹模式节水效果较好;高水条件下，水分利用效率随着施氮比例的逐渐后移呈先升高后降低的变化趋势，施氮比例为4∶3∶3模式的水分利用效率显著增加，而施氮比例为4∶2∶4和4∶4∶2模式的水分利用效率与沟灌差异不大，这表明水分过多影响了滴灌节水潜力的发挥。2） 从滴灌灌溉方面来看，与沟灌相比，水分利用效率均有不同程度的提高，且随着滴灌量的增加，水分利用效率呈先升高后降低的变化趋势，这表明滴灌灌溉具有较好的节水效果，存在较优的滴灌量水平。其中，滴灌灌溉量为45 mm的中等水平水分利用效率较高，可适于滴灌水氮模式应用。3） 从分期施氮方面来看，与沟灌施氮相比，不同施氮比例的水分利用效率表现为不同程度的提高，且随着施氮比例逐渐后移，水分利用效率呈现先升高后降低的变化趋势，但差异不显著。综上，本年度降雨条件下，滴灌分期施氮比例为4∶3∶3的模式效果较好。究其原因，可能是本年度降雨量偏多带来一些影响。从水分利用效率结果来看，本年度试验条件下，水氮运筹模式以滴灌量45 mm，施氮比例4∶3∶3（苗期：拔节期：灌浆期）较为适宜。

2.3水氮运筹对氮肥偏生产力的影响

氮肥偏生产力是指单位投入的肥料氮所能生产的作物籽粒产量。试验各处理的氮肥偏生产力见表4。

由表4可以看出，田间试验条件下，不同水氮运筹模式对氮肥偏生产力的影响差异明显。低水条件下，与沟灌施氮相比，施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3模式的氮肥增产效果不明显，甚至有降低的趋势，而施氮比例为4∶2∶4的模式肥效显著，这表明水分较低条件下，氮肥后移能保证玉米灌浆期需肥需求，提高氮肥利用率;中水条件下，不同水氮运筹模式的氮肥偏生产力均有不同程度的提高，其中施氮比例为4∶4∶2和4∶3∶3模式的氮肥效应发挥显著，氮肥偏生产力提升幅度分别为10.7%和14.6%，但两者之间差异不显著;高水条件下，施氮比例为4∶4∶2与4∶3∶3模式的氮肥偏生产力有所提高，而施氮比例为4∶2∶4的模式有所降低但均未达到显著水平，这表明水分过多会影响分期施氮肥效的发挥，对玉米后期氮需求产生影响。

从滴灌灌溉方面来看，与沟灌相比，氮肥偏生产力均有不同程度的提高，且随着滴灌量的增加，氮肥偏生产力呈先升高后降低的变化趋势，这表明滴灌分期施氮有利于氮肥肥效的发挥。其中，滴灌灌溉量为45 mm的中等水平氮肥偏生产力达显著水平，适于滴灌水氮模式应用。

从分期施氮方面来看，与沟灌施氮相比，不同施氮比例的氮肥偏生产力表现为不同程度的提高，且随着施氮比例逐渐后移，产量呈现先增加后降低的变化趋势，但差异不显著。

可见，从3种不同水氮运筹模式来看，滴灌分期施氮比例为4∶3∶3的模式效果较优。从氮肥偏生产力结果来看，本年度试验条件下，水氮运筹模式以滴灌量45 mm，施氮比例4∶3∶3（苗期∶拔节期∶灌浆期）较为适宜。

3 结论

研究不同滴灌量和氮素运筹方式两个因素对玉米生长效应的影响。结果表明：根据玉米需肥规律，采用滴灌量45 mm，苗期∶拔节期∶灌浆期为4∶3∶3的供氮模式，可以更好地实现氮素供应与玉米养分需求的同步，提高氮肥吸收利用率，达到节水、增产、增效的目标。

参考文献

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Study on Efficiency Enhancement Model of Water and Nitrogen Operation in Shallow Subsurface Drip Irrigation in Semi-Arid Region of Western Liaoning Province

GU Jian1，2， SUN Zhanxiang1*， YIN Guanghua2， MA Ningning2， WANG Zihao2，3， LIU Yongqi4

（1. Tillage and Cultivation Research Institute， Liaoning Academy of Agricultural Science， Shenyang 110161， China; 2. Institute of Applied Ecology， Chinese Academy of Sciences， Shenyang 110016， China; 3. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China; 4. Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract： In order to explore the efficiency enhancement mode of water and nitrogen operation in shallow subsurface drip irrigation， the drip irrigation amount W （30，45，60 mm） and nitrogen operation mode N （seedling stage：jointing stage：filling stage=4∶4∶2; 4∶3∶3; 4∶2∶4） Two factors， three levels of each， a two-factor completely random block experiment was conducted， and traditional furrow irrigation （irrigation volume 90 mm） was used as the control CK. The experimental results showed that： Under shallow subsurface drip irrigation， the nitrogen supply mode of 45 mm drip irrigation， seedling stage：jointing stage：filling stage 4∶3∶3， could better realize the synchronization of nitrogen supply and nutrient demand of spring maize， improve nitrogen absorption and utilization rate， and achieve the goal of water saving， yield increasing and efficiency increasing.

Key words： shallow subsurface drip irrigation; corn; water and nitrogen operation01490030-583D-4933-AD64-4CA8BFF1A8F2