丘陵區(qū)膜下滴灌與水肥一體化共用的玉米效應(yīng)分析

楊 彥，韓旭平，趙興杰，尹艷莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

丘陵區(qū)膜下滴灌與水肥一體化共用的玉米效應(yīng)分析

楊 彥，韓旭平，趙興杰，尹艷莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

通過種植玉米試驗(yàn)，研究膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用對(duì)玉米產(chǎn)量、水分利用率、肥料利用率及水分生產(chǎn)效益的影響。結(jié)果表明，膜下滴灌與水肥一體化有相互協(xié)同作用，能顯著提高玉米的產(chǎn)量、水分利用率、肥料利用率及水分生產(chǎn)效益，尤其是在遭遇嚴(yán)重干旱天氣時(shí)，相互促進(jìn)作用更為明顯；玉米產(chǎn)量、水分利用率和水分生產(chǎn)效益均在膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用時(shí)達(dá)到最大值，分別為14 560.5 kg/hm2，35.55 kg/（mm·hm2），46.35元/（mm·hm2）；N，P，K利用率在膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用時(shí)分別提高了53.04%，58.25%，44.79%。

膜下滴灌；水肥一體化；丘陵區(qū)；效應(yīng)

陽(yáng)曲縣地處山西省中部，是北方典型的半干旱旱作農(nóng)業(yè)區(qū)[1]，水資源總量?jī)H為全國(guó)平均的0.3%，人均水資源僅為全國(guó)平均的17.6%，耕地平均水資源僅為全國(guó)平均的13.5%[2]。然而，我國(guó)灌溉水的利用率僅在47%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家80%的利用率相差甚遠(yuǎn)[3]。玉米氮肥、磷肥、鉀肥利用率分別為32%，25%，43%[4]，明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家50%～60%的水平[5]，所以，提高水肥利用率則顯得尤為重要。

本試驗(yàn)采用將膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用的方法，通過種植玉米試驗(yàn)，研究膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用對(duì)玉米產(chǎn)量、水分利用率、肥料利用率及水分生產(chǎn)效益的影響，旨在為使用膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用提供科學(xué)依據(jù)，為節(jié)本增收提供技術(shù)保障。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013—2015年的4—9月進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于陽(yáng)曲縣李家溝，該地區(qū)為丘陵地區(qū)，地面完整、坡度較緩，地形坡度為10°～25°，田面坡度5°～10°，年均氣溫8.9℃，年有效積溫3 200℃，無(wú)霜期150 d，年均降水量463 mm，年內(nèi)分布不均。年蒸發(fā)量為1 950 mm，平均干燥度3.8左右。土壤含水量為12%，土壤容重1.32 g/cm3。冬春干旱少雨，伏旱、秋旱時(shí)有發(fā)生，十年九旱。項(xiàng)目區(qū)土壤類型為褐土，土壤質(zhì)地為中壤、沙壤，耕層厚度15～20 cm，肥力中下等。項(xiàng)目區(qū)土壤理化性狀如表1所示。

2015年陽(yáng)曲縣遭遇了嚴(yán)重干旱天氣，4—10月降雨量為318.7 mm，遠(yuǎn)低于往年降雨量。

表1 項(xiàng)目區(qū)土壤理化性狀

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為先玉335。

供試肥料為磷酸二氫鉀（P2O5含量52%，K2O含量34%）、尿素（N含量46%）。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)實(shí)施方法為膜下滴灌全年灌水3次，灌溉量為2.33 m3/hm2，大水漫灌全年灌水3次，灌溉量為7.7 m3/hm2。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，分別為：Z0.采用常規(guī)施肥方法即鋪設(shè)地膜、大水漫灌，一次性施用底肥（尿素100%，磷酸二氫鉀100%），不進(jìn)行追肥；Z1.采用鋪設(shè)地膜，在地膜下方鋪設(shè)滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在大喇叭口期使用滴灌管道追肥（尿素60%，磷酸二氫鉀100%）；Z2.采用鋪設(shè)地膜，在地膜下方鋪設(shè)滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在拔節(jié)期追施1次肥（剩余尿素的40%，磷酸二氫鉀40%），大喇叭口期使用滴灌管道追施第2次肥（剩余尿素的60%，磷酸二氫鉀60%）。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共設(shè)9個(gè)小區(qū)，每小區(qū)0.067 hm2，每個(gè)小區(qū)種植100行，每行50株，行距55 cm，株距24 cm。

試驗(yàn)區(qū)玉米種植時(shí)間為2013年4月23日，2014年4月22日，2015年4月22日。Z0處理在玉米種植前一次性施入尿素733.65 kg/hm2、磷酸二氫鉀340.5 kg/hm2作為底肥，后期不做追肥；Z1處理在玉米種植前一次性施入尿素293.4 kg/hm2，在大喇叭口期隨水追施尿素440.25 kg/hm2、磷酸二氫鉀340.5 kg/hm2；Z2處理在玉米種植前一次性施入尿素 293.4 kg/hm2，磷酸二氫鉀 136.2 kg/hm2，在播種后鋪設(shè)滴灌管道同時(shí)覆蓋白色地膜，在拔節(jié)期隨水追施尿素176.1 kg/hm2、磷酸二氫鉀136.2 kg/hm2，在大喇叭口期隨水追施尿素264.15 kg/hm2、磷酸二氫鉀 204.3 kg/hm2。2013，2014，2015 年的收獲時(shí)間均為9月20日。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

玉米產(chǎn)量、百粒質(zhì)量在收獲風(fēng)干后進(jìn)行脫粒測(cè)產(chǎn)，折成標(biāo)準(zhǔn)水分（14%）。

土壤耗水量（EF，mm）＝播種時(shí)土壤0～20 cm儲(chǔ)水量－收獲期土壤0～20cm儲(chǔ)水量－玉米全生育期降水量；水分生產(chǎn)效益（元/（mm·hm2））＝（單位面積收入－單位面積成本）/（降水量＋灌溉量＋儲(chǔ)水量）；水分利用效率（WUE，kg/（mm·hm2））[6-7]＝單位面積產(chǎn)量/全生育期耗水量；肥料利用率（RFN（PK），%）[8]＝（U1－U0）/F。其中，U1，U0分別表示施肥區(qū)與空白區(qū)單位面積作物吸氮（磷、鉀）量；F表示氮（磷、鉀）肥投入量。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由表 2 可知，2013，2014，2015 年的玉米產(chǎn)量整體上呈上升趨勢(shì)，在Z2處理下玉米產(chǎn)量均達(dá)到最大值，分別為 11 880.0，13 270.5，14 560.5 kg/hm2。2013年，Z2處理比 Z0處理玉米產(chǎn)量提高了21.27%；2014年，Z2處理比Z0處理的玉米產(chǎn)量提高了37.07%；2015年，Z2處理比Z0處理的玉米產(chǎn)量提高了57.02%，比Z1處理提高了36.17%。2015年的玉米產(chǎn)量提高幅度最大，玉米產(chǎn)量最高。這是因?yàn)橛衩桩a(chǎn)量與土壤水分和養(yǎng)分呈正相關(guān)[9-10]。

表2 膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，2013，2014年玉米的百粒質(zhì)量變化趨勢(shì)相同，均呈上升趨勢(shì)。2015年玉米的百粒質(zhì)量呈先降低再上升的趨勢(shì)，這可能與本年度天氣極端干旱有關(guān)[11]。玉米的穗粒數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，在2015年，玉米穗粒數(shù)變化最為明顯，在Z0，Z1處理下，玉米穗粒數(shù)與前2 a相比有所下降，而在Z2處理下，穗粒數(shù)不僅沒有下降，反而大幅度提高。株高在3個(gè)年份均為小幅上升，在2015年的Z0，Z1處理下，株高與前2 a相比較有所下降，而在Z2處理下，株高大幅增高，達(dá)到327 cm。

2.2 膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用對(duì)玉米水分利用率、肥料利用率及水分生產(chǎn)效益的影響

從表3可以看出，在2015年，Z2處理下N，P，K的利用率分別達(dá)到37.8%，30.7%，45.9%，與Z0處理相比，分別提高了53.04%，58.25%，44.79%。在2013年時(shí)，N，P，K的利用率Z2處理比Z0處理分別提高了16.26%，41.58%，32.38%。2014年時(shí)，Z2處理與Z0處理相比，N，P，K的利用率分別提高了33.33%，35.35%，13.33%。2015年的肥料利用率的變化率遠(yuǎn)大于2013，2014年，其中，P的利用率最高。這可能與土壤墑情有關(guān)。土壤墑情適宜，有利于玉米對(duì)肥料的吸收利用[12]。玉米的肥料利用率在2013，2014，2015年均呈上升趨勢(shì)，上升幅度較為平緩，在2015年提高幅度明顯變大。2013年玉米的水分利用率，Z2處理比Z0處理提高了9.15 kg/（mm·hm2）。2014，2015年的玉米水分利用率都是Z2處理最高，分別為25.05，35.55 kg/（mm·hm2），比Z0處理分別提高12.60，21.45 kg/（mm·hm2）。水分生產(chǎn)效益隨著水分利用率的升高而升高。

表3 膜下滴灌與水肥一體化共用對(duì)玉米水分利用率、肥料利用率及水分生產(chǎn)效益的影響

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，Z1，Z2處理與對(duì)照Z(yǔ)0相比，玉米產(chǎn)量、百粒質(zhì)量和穗粒數(shù)均有所提高，Z2處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響最大。在2015年遭遇了大范圍長(zhǎng)時(shí)間的干旱天氣，Z2處理使玉米的產(chǎn)量不僅沒有減少反而大幅增加，而且與對(duì)照Z(yǔ)0相比，增加了5 287.5 kg/hm2。

在2015年干旱天氣影響下，對(duì)照Z(yǔ)0的N，P，K的利用率與往年相比，出現(xiàn)了降低的情況，然而在Z2處理下，肥料的利用率表現(xiàn)為大幅提高。水分利用率均是在Z2處理水平下大幅提升，與Z0處理相比，增加了21.45 kg/（mm·hm2）。水分生產(chǎn)效益與水分利用率呈正相關(guān)。

本試驗(yàn)表明，膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用能顯著提高玉米產(chǎn)量、肥料利用率、水分利用率與水分生產(chǎn)效益。這是因?yàn)橹参飳?duì)養(yǎng)分的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和利用都依賴于土壤水分，土壤的水分狀況在很大程度上決定著肥料的合理用量[13-15]。施肥能補(bǔ)償干旱條件下植物生長(zhǎng)受抑的不良效應(yīng)和改善植物的生理功能，提高水分利用率[16-18]。施用的水肥以水滴的形式滲入土壤，延長(zhǎng)了灌溉時(shí)間，覆蓋地膜后可以減少水分的蒸發(fā)，有利于保持土壤結(jié)構(gòu)及提高土壤孔隙度，為作物的吸收提供了充裕的時(shí)間。所以，膜下滴灌與水肥一體化表現(xiàn)出相互協(xié)同作用。分2次追肥比一次追肥更能體現(xiàn)出膜下滴灌與水肥一體化技術(shù)共用的優(yōu)越性。

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Analysis of Maize Effects of Drip Irrigation with Mulch and Integrated Use of Water and Fertilizer in Hilly Area

YANG Yan，HAN Xuping，ZHAO Xingjie，YIN Yanli
（Taiyuan Soil Fertilizer Workstation，Taiyuan 030027，China）

In this paper,through the experiment of growing maize,the effects of drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration on yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize were studied.The results showed that drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration had a synergistic effect of membrane,could significantly improve the yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize,especially in the event of severe dry weather,the interaction was more obvious.The yield,water use efficiency and water production efficiency of maize reached the maximum value under the mulch drip irrigation and water and fertilizer integration technology,which were 14 560.5 kg/hm2,35.55 kg/（mm·hm2）,46.35 yuan/（mm·hm2）,respectively.The utilization rate of N,P and K increased by 53.04%,58.25%and 44.79%,respectively,when mulch drip irrigation combined with water and fertilizer integration technology.

drip irrigation under mulch;integration of water and fertilizer;hilly area;effect

S275.6

A

1002-2481（2017）10-1620-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.11

2017-04-20

楊 彥（1983-），女，河南清豐人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。