半干旱区玉米水肥一体化单产提升技术-吉林农科院刘慧涛

半干旱区玉米水肥一体化单产提升技术刘

慧

涛吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）背

景水肥一体化技术发展历程水肥一体化技术基础玉米需水规律与水分管理玉米需肥规律与养分管理玉米秸秆还田滴灌水肥一体化单产提升技术456123作物总产(万吨)单产（公斤/公顷）玉米260676317（421.

1公斤/亩）稻谷211867044小麦1342557422020年全国粮食总产量

66949万吨2021-2-28

来源：国家统计局小麦20.1%水稻31.6%玉米38.9%作物总产（万吨）单产（公斤/公顷）玉米27255.2（+1188.2）6291.0（419.4公斤/亩）稻谷21284.3（+98.3）7113.4小麦13694.6（+269.6）5810.62021年全国粮食总产量

68285万吨2021-

12-6

来源:

国家统计局水稻31.17%玉米39.91%小麦20.06%作物总产（万吨）单产（公斤/公顷）玉米27720.3（+1653.3）6436.

1（429.

1公斤/亩）稻谷20849.5（-336.5）7079.6小麦13772.3（+347.3）58562022年全国粮食总产量

68653万吨2022-

12-

12

来源:

国家统计局玉米40.38%小麦20.06%水稻30.34%作物总产（万吨）单产（公斤/公顷）玉米28884.2（+2817.2）6532.

1（435.5公斤/亩）+14.4公斤/亩稻谷20660.3（-525.7）7136.8小麦13659.0（+234.0）5781.02023年全国粮食总产量

69541万吨2023-

12-

11

来源:

国家统计局玉米41.54%水稻29.71%小麦19.64%

半干旱区玉米单产仅为470公斤/亩，而其光温生产潜力可达到933公斤/亩，是粮食增产最具潜力的地区。

水、肥在粮食增产中起着重要作用，提高其利用效率、提高玉米单产对于保障国家粮食安全意义重大。半干旱区：年降水量与潜在蒸发量之比为0.21～0.50,干燥度

在1.50～3.99之间，降水量一

般在250～450mm的地区。半

干

旱玉

米

产

区1.

季节性干旱；2.

土壤瘠薄、养分失衡；3.

水肥资源利用效率低；

4.

水肥脱节，后期脱肥。半干旱区玉米生产存在的问题水肥一体化（Fertigation）把肥料溶解在灌溉水中，在生长季节，依据作物需要通过灌溉

管道将营养物质直接输送到作物

根部的过程叫做水肥一体化，国

外称灌溉施肥。大水漫灌（饱和式灌溉）水肥一体化（根域灌溉）

节水节肥、利用率高；

增产、增收；

省力、省钱；

防止土壤侵蚀和次生盐渍化；

雨天可施肥。>

容易堵塞；>

成本问题。.

18世纪末,英国的JohnWoodward将植物种植在土壤的提取液中；.

19世纪中期法国Jean

Baptiste

Boussingault

配制含有9种营养元素

的营养液；.

1925年开始温室营养液栽培进入工业化生产；.

20世纪30年代以色列恩格

·

申巴

·布拉斯产生了滴灌构想的萌芽；.

20世纪50年代，美国、荷兰出现了温室灌溉施肥；.

60年代以色列水肥一体化灌溉施肥技术迅速扩展。以色列国土面积约2.

1万平方公里左右；60%属干旱地区，20%为半湿润区（北部），50%国土降雨少于150毫米。亚热带地中海型

气候，夏季炎热干燥（32℃~38℃)

、降水

少（集中在冬季12-3月）。70%国土为沙漠，

只有地中海沿岸一条狭窄的地带，和内陆的

一些河谷，是适宜耕作的土地。

2018年，可

耕地面积仅600余万亩的以色列，出口了价值

3.5亿美元（约22.2亿人民币）的蔬菜、1.93亿

美元（约12.2亿人民币）的柑橘类水果。人均灌溉面积0.048公顷农业占GDP比重1.8%农民占总劳动力比重3%农产品自给率95%净出口值12.5亿美元以色列可利用的淡水资源为21亿立方米，人均270立方米左右，是世界人均的3%

，我国的八分之一。按照以色列的农业水平,地球可以养

活3倍于现在的人口。灌溉类型水分利用率大水漫灌20%沟灌45%喷灌75%微喷灌85%滴灌95%大水漫灌

沟灌

喷灌

滴灌基布兹（Kibbutz）—公有制集体农庄（450户）在“平等、公有、自愿”的原则下，

“各尽所能，各取所需”

，衣、食、住、

行全部统一配置。南丹简（NaanDan

Jain

）、耐特菲姆（Netafim

）、美兹塑

料公司都是基布兹的控股企业。莫沙夫（Mashav）—农业合作社（60户）各个家庭农场是独立的，房屋、田地、收入归农户所有，平时各农场相互协

作，相互提供专业性的社会服务。莫沙夫委员会负责将水输送给每个农民，

并负责监测水的使用情况。莫沙瓦（Mosh

ava

）——个体农户（5户）个体农民组成的团体，就地组织自己的产品市场，进行农资交易。基布兹、莫沙夫、莫沙瓦分别创造农业总产值32%

、46%和22%。1975年3月，副总理陈永贵出访墨西哥，对墨西哥农场的滴灌设

备很感兴趣，埃切维里亚总统决定赠送我国两套滴灌设备，为我国引

进最早的成套滴灌设备。1977年，新疆农垦科学院魏一谦、罗家雄等专家购置部分滴灌器

材，利用饮用水源，在蔬菜、瓜果等园艺作物开展了滴灌技术的试验

研究；1979年，该团队参加了农业部组织的滴灌技术协作计划，并进行

了80亩示范，取得了显著的节水、增产、省工效果；节水34%～75%，

增产25%～100%。上世纪80年代，国内有关研究单位在引进技术的基础上，开展了滴灌器材的研究和应用试验；进入90年代，新疆兵团引进以色列成套滴灌设备，在兵团农八师121团大田作物上进行了试验示范，同时开展了滴灌器材的国产化研究，使田间一次性设施投资降

低到进口设备的1/4

，为大田作物应用滴灌技术奠定了物质基础。“九五”国家启动西北干旱区节水专项，1998年兵团组织多学科对滴灌技术进行联合攻关，开展了棉花膜下滴灌的需水规律、灌溉制

度、滴灌施肥、机械化作业及相关配套高产栽培技术的试验研究，

并对进口滴灌设备、器材进行了吸收、消化、改进和创新。“十一五”以来，是我国滴灌技术发展最快、成效更突出的十年。一是应用作物的种类增多，由棉花增加到加工番茄、辣椒、万寿菊、瓜果、花卉、烤烟、蔬菜、玉米、小麦、甜菜、向日葵等；二是应用地域范围增大，我国西北、东北、华北的大部分灌区已大面积示范应用，至2020年，滴灌面积已发展到1000余万亩（新疆除

外），其中超百万亩的省（区）有内蒙、甘肃、吉林、辽宁等。园艺作物、马铃薯、玉米、棉花。国外以色列、美国、澳大利亚、塞浦路斯、南非、西班牙、法国、约旦

国外水肥一体化现状作

物国

家棉花、小麦、玉米、西(甜)

瓜、打瓜、大豆、油葵、加工番茄、马铃薯、万寿

菊、蔬菜、中药材。作

物新疆、内蒙、河北、辽

宁、吉林、甘肃、宁夏、

北京、广西、海南、黑

龙江、河南、山东、广

东。

国内水肥一体化现状地

区国内水稻膜下滴灌向日葵滴灌打瓜滴灌白菜滴灌黑枸杞滴灌番茄滴灌黄瓜滴灌烟草滴灌串红滴灌绿化滴灌火龙果滴灌大水漫灌采用全耕作层灌溉，根系集中分布区外0-40cm土壤含水量（27.8%）过高；滴灌控制灌水于根系集中

区，

0-40cm土壤含水量17.91%

，避免了水分无效损失

;

大水漫灌用水量比滴灌多48.9%。在滴灌随水施肥条件下，N在土壤中的移动速率及范围与常规施肥基本相近。但随水施肥N在作物根层的分布更均

匀；因受水的控制，流失现象明显低于常规的沟施和深施肥。

滴灌随水施肥，N的挥发损失极低。据施肥后五天内定点对

植株行间空气中氨含量的测定，施肥与不施肥田块空气中的

含量差异甚微。磷在土壤中是一种移动性非常小的元素。磷作基肥时，磷易被土壤吸附和固定，影响磷在土壤中的移动和作物对磷的吸收。在滴灌

条件下，通过灌溉水连续施用磷肥，磷在土壤中的移动速率及范围CK明显加大。滴灌施肥电导率(s/m)0

.

0600

.

0500

.

0400

.

0300

.

0200

.

0100

.

0000-20cm20-40cm40-60cm60-80cm80-100cm

对照

灌水100m

灌水200m

灌水300m

灌水400m滴灌土壤盐分淋洗明显，滴头附近区域的土壤盐碱度明显低于初始盐碱度，形成脱盐碱区，在玉米根系集中区形成“淡化层”

，促进了玉米生长。水源→水泵加压→量测设备（水、压力表）

→施肥容器→过滤器→主干管→支管→毛管（滴灌带）→滴头→土壤。水肥一体化装置水肥一体化首部装置适合地下水灌溉适合地表水灌溉进水管出肥水管文丘里式

施肥器立式施肥罐卧式施肥罐智能水肥一体化装置自动施肥器目前使用较普遍的是内镶式（贴片）与迷宫式，这类滴头的特点是耐用，

流量稳定，不易堵塞。滴头流量1.8-2.4升/小时边缝式（侧翼迷宫式）滴灌带内镶（贴片）式滴灌带梳齿形布置工字形布置一字形布置T字形布置水源水源水源水源100-12050-60米500-600米

100-

120米

干管长度500

～

600m；支管长度100～120m；支管间距100～120m；毛管长度50～60m；毛管随播种机铺设于地表，管上埋土2～3cm。蝶阀控制

施肥速度管道安装过程的错误1.大量元素C

、H

、O

（非矿质元素）N

、P

、K

（矿质元素）2.

中量元素Ca、Mg

、S

（矿质元素）3.微量元素Fe、Mn、

、Cu、B

、Mo、Cl、Ni

（矿质元素）单质：尿素、硫酸铵、氯化铵、磷酸二氢钾、氯化钾、硝酸钾、工业级一铵、水溶性硫酸钾、微量元素复合型：水溶性氮磷钾复混肥（

“大量元素水溶肥”）有机无机型：加入了氨基酸、黄腐酸、海藻酸的氮磷钾复混肥含腐殖酸水溶肥料及含氨基酸水溶肥料产品。有机质≥24%

，

N+P2O5+K2O

≥

34.8%（6.52-

13.06-

15.22），水溶性≥99.5%。生物有机水溶肥含枯草芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌。有效活菌数0.5亿/g

，N

5%

，P2O5

13%

，K2O

8%

，pH6.2

，有机质30%

，水

不溶物0.48%。无机大量元素水溶肥料N+P2O5+K2O≥50%

，微量元素≥0.5%

，水溶性≥99%，符合NY

1106-2010标准。有机无机水溶肥料以色列地头的液体肥料罐桶国内液体肥料销售模式吉林乾安避雨试验大棚3栋，总面积3000平方米，为水肥一体化需水、需肥规律研究提供了研究平台。水肥一体化研究平台玉米从拔节期到灌浆期是需水高峰期，抽雄-吐丝期-灌浆期，耗水强度为6.61mm/d～8.70mm/d补水时期补水量（

100mm）

播种期15

（土壤20㎝相对含水量65%）拔节期20（土壤40㎝相对含水量75%）大喇叭口期30（土壤60㎝相对含水量80%）灌浆期35（土壤60㎝相对含水量85%）10590NK2O苗期拔节期大喇叭口期抽雄开花期籽粒建成期乳熟期需肥量（kg

hm-2）75604530150拔节期-籽粒建成期吸收的氮、磷、钾分别占全生育期的88%

、85%

、87%。P2O5施肥时期养分用量

（公斤/公顷）中微量元素

肥料（%）有机肥

（%）NP2O5K2O底

肥505565100100拔节期53912--大喇叭口期721012--灌浆期5589--合

计2308298养分分配

(26000斤玉米/公顷)土壤培肥—增密播种—化控防倒—水肥一体调控—病虫草害绿色防控—适时晚收覆膜滴灌浅埋滴灌一、大幅增产增收，亩增产200公斤左右。每亩增加投入140元，每亩纯利润增加260元。二、显著节本增效，每亩节水30吨、节省人工20元；肥料利用率提高30%；劳动生产率提高20倍。三、有力保护黑土地，耕层厚度增至30厘米；耕地地力等级提高0.5个等级。四、有效提升玉米品质：商品粮等级达国家标准二等。玉米秸开还田滴灌水肥一体化单产提升技术效果>改善土壤结构>增加土壤有机质含量>提高土壤养分供应

>增强土壤生物活性土壤是农业生产的基础，

“万物土中生”秸秆还田是保障黑土资源可持续利用的主要途径1公顷玉米秸秆=尿素73kg

、过磷酸钙76kg

、硫酸钾160kg节约化肥成本=670-

1000元秸秆全量还田相当于节省35%的养分投入！黑土资源

可持续利用P2O5

:

10.6

kgK2O:80.2

kg1公顷玉米秸秆（

10吨）N:

33.6

kg秸秆还田

机械收获，秸秆粉碎长度=15cm；

施入尿素：120-

160公斤/公顷；

秸秆腐熟剂：按使用说明书操作。1.秸秆深翻还田滴灌水肥一体化技术模式

140马力以上拖拉机和栅栏式液压调幅翻转犁进行深翻；

翻地深度达到30-35cm，秸秆深翻至20-30cm土层。技术内容镇压器镇压

技术内容

旋耕和重镇压；

根据土壤墒情适时采用旋耕机、动力驱动耙进行土壤碎土耙平作业；

防止土壤失墒和表土风蚀。动力驱动耙碎土技术效果打破犁底层、蓄水保墒培肥土壤、提升地力消除杂草和病虫害减肥、增产、增效技术效果连年深翻连年覆盖

灌溉条件下秸秆连年深翻还田出苗率：＞95%

出苗率均明显高于全量秸秆覆盖方式。

打破犁底层，加深耕层，扩库增容

自然降水利用效率提高13.4%

土壤蓄水保墒能力提高10%以上技术效果保证苗期群体质量Soil

qualityVS秋天玉米收获时，选择带秸秆还田装置的玉米联合收割机，留茬高度20-30

cm，地上秸秆粉碎长度≤20

cm，秸秆粉碎长度合格率≥90%

,

秸秆粉碎后均匀覆盖于地表。2.秸秆条带覆盖滴灌水肥一体化技术模式.

利用秸秆归行机进行秸秆归行，要求将播种带（苗床）位置的90%以上的秸秆集行到休闲带上，清理出50

cm-

60

cm播种带。.

选择秸秆全量覆盖还田条件下通过性好、种床整理平整且均匀一致、镇压效果好、最好是带液压镇压装置的条耕机。作业后应达到“播种带与休闲带经纬分明”

。秸秆归行播种前几天条耕作业，作业深度一般不超过16cm

。若是低洼易涝地块，条耕作业深度可适当增加，而岗地、风沙区应降低作业深度。条耕处理利用免耕精量播种机一次性完成施肥、播种、镇压、铺管作业。播种、滴灌带铺设中晚熟耐密抗倒抗病虫害收获时含水量低米质好几十个供试品种物候期调查植株与果穗性状病虫害产量与产量构成品种选择播种方式：大垄双行滴灌浅埋播种密度：7.5～9.0万株/公顷收获穗数：6.5～8.2万株/公顷种植密度40-50

cm40-50

cm80-90

cm株距株距播种密度播种密度厘米寸（垄距60厘米）（垄距65厘米）26.07.8641025917123.67.1706216518921.66.5771607122519.55.9854707889516.75.09980092123商品名总含量

（%）技术指标

（%）数量（公斤/公顷）纯养分投入

（公斤/公顷）零售价

（元/吨）投入（元/公顷）底肥（通用型肥料）4512-

18-

1530036-54-453100930拔节期（含腐殖酸水溶肥）4736-5-615054-7.5-93850577.5大喇叭口期（大量元素水溶肥）5030-5-

1520060-

10-304100820灌浆期（含腐殖酸水溶肥）4736-5-615054-7.5-93850577.5乳熟期（尿素+工业级磷酸一铵）466346-0-012-61-01001046-0-01.2-6.

1-02700600027060总投入910251-85-933235覆膜滴灌（苗前除草）：覆膜前喷施除草剂进行土壤封闭，均匀喷洒，

做到无漏喷、不重喷，喷后及时覆膜。噻草胺810

克/公顷

+

51%扑草净

650

克/公顷(有效成分)。浅埋滴灌（苗后除草）：烟嘧磺隆+硝磺草酮+莠去津+增效剂、苯唑草酮

+莠去津+增效剂，玉米苗后

4

-

5

叶期，杂草2-5叶期茎叶处理。用温水调制成母液后兑水喷雾。即药剂使用前应先用30℃-40℃的温水将除草剂原药搅拌均匀调成母液后，再

倒入喷药器具里兑水（常温水）以提高除草剂药效，切勿

用冷水直接兑药剂，否则药效会降低。二次稀释法.少量多次.养分平衡.避免过量灌溉.雨季施肥要快水肥管理要点6月末7月初，8－9展叶时期，喷施“

吨田宝

”

、

“玉黄金”等植物生长调节剂，以增加秸秆强度，控制植株高度，预防

玉米密植栽培引起的倒伏。化控防倒玉米种子选用含戊唑醇成分的种衣剂等多功能种子包衣剂进行包衣，预防玉米丝黑穗病等系统性侵染病病害防控成熟破裂前拔除病株并销毁害及地下害虫。褪绿

斑

R

型萎蔫斑S型（初期）（中期）（末期）①

种植抗病品种。②

喇叭口期、发病初期丁香戊唑醇或丙环

·

嘧菌酯等，每隔7—

10天，连续施药2次。玉米大斑病又名叩头甲虫、铁丝虫、姜虫、金耙齿等，是鞘翅目叩头虫科幼虫的总称，常见的有沟金针虫和细胸金针虫。还有宽背金针虫和褐纹金针虫。为害特点

幼虫在土中取食播种下

的种子、萌出的幼芽、为害玉米根部

和茎基部，使植株枯萎致死，造成缺

苗断垄。虫害防控在加强生防的基础上，重点采用新型施药机械，高效低毒药剂，可有效解决生物防治的不足。20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂、

40%氯虫

·

噻虫嗪水分散粒剂、

2.5%溴氰菊酯乳油、10%氯氰菊酯乳油、5%氰戊菊酯乳油。清除地头杂草，减少虫口基数。双斑萤叶甲发生前期，每亩地使用

10ml的20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂或

15g的25%噻虫嗪水分散粒剂兑水稀

释喷雾。成虫盛发期，叶面喷洒20%氰戊菊酯

乳油2000倍液，或4.5%高效氯氰菊

酯乳油1500-2000倍液，或20%吡虫

啉乳油3000倍液，或20%马

·

氰乳油

1500倍液进行防治。上午露水干了之后至10时前、下午5

时后。双斑董叶甲防治玉米蚜虫药物防治

：啶虫脒、氯氟氰菊酯、吡虫啉、噻虫嗪等药物。盛发期可

喷2次，间隔5～7天。在每百株有蚜虫2000头时，按说明书要求喷打玉米叶片

；玉米红蜘蛛药物防治：阿维菌素、唑螨酯、炔螨特、哒螨灵、螺螨酯、联苯菊

酯、噻螨酮等单剂，也可使用上述药剂

的复配药剂，比如联苯肼酯+

乙螨唑、阿维菌素+螺虫乙酯、阿维菌素+哒螨灵全世界有25％的谷物受到霉菌毒素污染。田间霉菌类毒素

呕吐毒素(DON)

、F-2毒素(F-2)

、T-2毒素(T-2)

、烟曲霉毒素(FB1

、FB2

、FB3和FC)

、玉米赤霉烯酮(ZON)。储藏霉菌毒素

黄曲霉毒素（AFB）、赭曲毒素(OTA)。玉米霉变与含水量和温度密切相关。玉米含水量达到14.3%时，曲霉（如黄曲霉）即可生长，当玉米含水量达到15.6

%

—

20.8%时，青霉即可生长。安全范围

玉米含水量低于14%

、环境相对湿度低于75%

。玉米自身原因

子粒结构（胚大）,

品种（品种脱水速度、适宜成熟期）收获储藏原因

收获时期、储藏条件、储藏管理气象原因

气候因素（播期延后、生育期缩短）

、天气因素（成熟期持续阴雨、收获后持续高温降雨和积雪覆盖）霉变原因烘干仓储能力建设

机收粒、烘干降水收后储藏管理

晾晒、干湿分储、降温储藏霉变玉米处理

霉变果穗单独晾晒脱粒、物理过筛（4目和8目）。后期快速脱水，适区适种地膜覆盖、水肥一体化分区收获保成熟品种选择促熟降水

适时晚收※

防止地埋管对作业的影响※

最后一次灌溉后要放掉管道内的余水※

气泵把主管道内残余的水吹出。操作注意事项____田间管道内残留水分处理※检查电源电压是否符合规定，保护设备及接线正确无误后方可开闸启动。※水泵开机前，应将阀门开启量调整至灌溉系统正常灌溉时的

2

～3

倍。电动机启动后，观察电流、电压等有无异常，若有异常立即停机。待系统正

常运转后，逐渐关闭非灌溉