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山东滴灌冬小麦水肥一体化技术规程
摘 要：水肥一体化滴灌技术是基于作物生长特性和环境状况等条件,借助新型滴灌系统,在灌溉的同时将肥料配兑成肥液一起输送到作物根部土壤,确保水分养分均匀、准确、定时定量地供应,达到节水节肥、提高水肥利用效率、增产增收等效果.滴灌施肥技术方法是影响作物水肥利用率的关键因素之一,但其当前主要应用于经济作物,对于华北平原冬小麦种植区滴灌施肥技术的应用刚刚起步,还缺乏相应的滴灌施肥技术参数.因此,本研究以华北平原山东省为例,提出了山东滴灌冬小麦水肥一体化技术规程,规定了冬小麦滴灌水肥一体化技术要求、滴灌设备、水分管理、养分管理、设备维护等管理技术要点,适用于山东省冬小麦滴灌栽培,以期为推进区域农业持续发展,促进冬小麦高效滴灌施肥推广提供一定的理论依据.
关键词：滴灌；冬小麦；水分管理；养分管理
我国水资源严重紧缺,总量仅为世界的6% ,人均不足世界平均水平的 1/4.每年农业灌溉用水缺口超过 300亿m3,因缺水约有0.067亿hm2灌溉面积得不到灌溉[1].此外,水肥生产利用效率偏低.2015年,我国农业用水总量 3 903.9亿m3[２],但主要粮食作物水分生产效率平均仅约1 kg/m3,与发达国家平均2 kg/m3相比,存在较大差距.2015年化肥施用量6 121.9万t,主要粮食作物化肥利用率35.2% .水肥资源约束已成为制约农业可持续发展的瓶颈因素.以我国重要的粮食主产区华北平原为例,水资源供需矛盾突出,农业耗水高达用水总量的75%以上,河北省和山东省分别比全国平均水平高出13.0和8.3个百分点[２],地下水超采严重[３],华北平原已形成世界上最大的“漏斗区”[４].未来可能难以用高耗水的传统种植模式（大水漫灌）来达到需求的粮食产量.因此,在保障农产品的有效供给下,解决日益突出的用水矛盾是我国农业可持续发展的现实要求.
滴灌技术是实现“资源节约和环境友好”两型农业的关键技术[５].研究表明,滴灌是利用管道灌溉系统,能同时将水、肥溶液输送到作物根部以供其直接吸收利用,适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求,实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术[６－７],目前已成为我国干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式.研究表明,相比传统大水漫灌方式,滴灌技术的应用能提高作物产量10% ~ 20%,节水50% ~ 80%,提高水肥利用效率30%左右[8-10].在新形势下,推进水肥一体化工作已成为提高水肥利用效率、转变农业发展方式、缓解水资源紧缺的关键措施.近年来,滴灌技术的推广应用上取得了突破性进展[５,11],水肥施用技术是提高滴灌作物水肥利用率的关键因素之一[１２],但当前滴灌施肥技术主要应用于经济作物（蔬菜、果树、棉花等）,对于华北平原冬小麦种植,还缺乏相应的滴灌施肥技术参数.因此,立足华北平原山东冬小麦生产区,研究在滴灌施肥条件下,冬小麦全生育期水肥一体化关键技术规程,以期为推进区域农业持续发展,促进冬小麦高效滴灌施肥提供一定的理论依据.
1 范围
本技术规程规范了华北平原半湿润地区山东冬小麦水肥一体化生产中的技术要求、材料及设备、水分管理、养分管理、水肥耦合、配套技术、设备维护.
设计及安装应符合 GB/T 50363 - 2006、GB/T 50485 - 2005、NY/T 2623 - 2007 规定.
本规程适用于山东省冬小麦滴灌栽培.
2 技术要求
2.1 产地环境
产地环境应符合《无公害农产品种植业产地环境条件》（NY/T 5010 - 2016）的规定.
2.2 灌溉水质
实施水肥一体化必须具备清洁、无污染的水源,对灌溉水中的杂质粒度有一定的要求,滴灌要求粒度不大于0.125 mm,才能保证滴头不堵塞.如果水源过滤措施和设备符合要求,井水、渠水、河水、山塘水等都可以用于滴灌.灌溉水质按NY/T 5010 - 2016中相关规定执行.
2.3 材料
肥料应选用水溶性肥料或液体肥料.
3 滴灌设备
主要由首部枢纽、输水管道、滴头部分等组成,其系统主要组成部分如下：
3.1 首部枢纽
包括动力及加压设备,如水泵、电动机或柴油机及其他动力机械、测量控制仪表等.除自压系统外,这些设备是微灌系统的动力和流量源,也是整个滴灌系统的驱动、检测和调控中心.
3.1.1 水泵及动力机
是将灌溉水从水源有压输入滴灌输水管网内的设备.对于工作压力或流量变幅较大的滴灌系统,应选配变频调速设备.
3.1.2 过滤器
如设施有沉沙（淀）池、初级拦污栅、旋流分沙分流器、筛网过滤器和介质过滤器等.筛网过滤器的主要作用是滤除灌溉水中的悬浮物质,以保证整个系统特别是滴头不被堵塞.筛网多用尼龙或耐腐蚀的金属丝制成,网孔的规格取决于需滤出污物颗粒的大小,一般要清除直径75 μm的泥沙,需用200目的筛网.砂砾料过滤器是用洗净、分选的砂砾石和砂料,按一定的顺序填进金属圆筒内制成,对于各种有机或有机污物、悬浮的藻类都有较好的过滤效果.旋流分沙分流器是靠离心力把比重大于水的沙粒从水中分离出来,但不能清除有机物质.应视水源的泥沙情况选配过滤器.具体要求如下：过滤水中的砂石,选用泥砂过滤器做一级过滤设备；过滤水中有机杂质,选用网式过滤器做二级过滤设备.过滤器可安装在滴灌首部枢纽处.
3.1.3施肥（药）罐
包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵,化肥或农药溶液储存罐等.它必须安装于过滤器前面,以防末溶解的化肥颗粒堵塞滴水器.一般选用压差式施肥器.化肥的注入方式有3种：一种是用小水泵将肥液压入干管；另一种是利用于管上的流量调节阀所造成的压差,使肥液注入干管；第三种是射流注入.施肥装置应按要求配置各种阀门和进排气阀,以便于操作控制和保障管道安全运行.应根据设计流量大小、肥料和化学药物的性质选择,应配套必要的人身安全防护措施.
3.1.4控制及量测设备
主要包括控制阀、进排气阀、冲洗排污阀、水表、压力表等,各种手动、机械操作或电动操作的闸阀,如水力自动控制阀、流量调节器等.控制阀、进排气阀和冲洗排污阀应止水性好、耐腐蚀、操作灵活.水表应阻力损失小、灵敏度高、量程适宜.压力表的精度不应低于1.5级,量程应为系统设计压力的1.3 ~ 1.5倍.
3.2 输水管道
包括干管、支管以及必要的调节设备（如压力表、闸阀、流量调节器等）,其作用是将加压水均匀地输送到滴灌带.根据水源压力和滴灌面积来确定滴灌管道的安装级数.一般采用二级管道,即干管和支管）.管道可采用薄壁PE管,在不影响使用寿命的情况下降低工程造价.
3.3 滴灌带（管）
3.3.1 滴灌带（管）连接
滴灌带管技术参数应符合 GB/T 17187 - 2009要求.它是滴灌系统的核心,水通过滴灌管,以一个恒定的低流量滴出或渗出后,在土壤中以非饱和流的形式在滴头下向四周扩散.当滴灌带与支管或辅管连接时,应选用与旁通或按扣三通插口端外径相匹配的打孔器在支管或辅管上打孔,然后把旁通或按扣三通插入支管或辅管上.连接应紧密,防止连接处漏水.滴灌带应与配套旁通或按扣三通牢固连接.当滴灌带长度不够时,应用配套直通连接.滴灌带末端设置堵头,也可采用亏折式封堵,亏折处应用胶套固定.
3.3.2 滴头
其作用是使水流经过微小的孔道,形成能量损失,减小其压力,使它以点滴的方式滴入土壤中.滴头通常放在土壤表面,亦可以浅埋保护.由于山东主要土壤为粉壤土,滴头滴出的水扩散范围较小,根据试验结果,滴灌带间距以30 ~ 60 cm为宜,滴头出水量 1.3 ~ 1.8 L/h,滴头距离30 ~ 40 cm.
3.3.3 滴灌带铺设
滴灌带可铺设在地表,也可辅设在地下.目前山东免耕直播条件下,小麦行距为25 cm.种植管理者可根据自身采用的联作或套作方式下小麦玉米的行距进行调整.建议小麦3行设置1行滴灌带（管）.
4 用水管理
4.1 灌溉制度
自然降雨与补水灌溉相结合,冬小麦生长前期要控水,分蘖 - 拔节期和孕穗 - 杨花期适当增加灌水量.灌水次数与灌水量依据冬小麦需水规律、灌前土壤墒情及降雨情况确定.
4.2 灌水时间
宜采用“适宜土壤含水量法”判定冬小麦滴灌灌水时间.当耕层土壤含水率低于适宜土壤含水率下限时应及时灌水.冬小麦不同生育阶段适宜的土壤湿润深度和土壤含水率下限值不同,见表1.
4.3 灌水量
根据冬小麦和夏玉米需水规律与土壤墒情情况确定灌水量,保证灌溉定额与冬小麦生育期内降雨量总和达到300 ~ 400 mm.灌溉关键期为苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期,各时期需水量和补水灌溉量见表2.补水灌溉量也可依据玉米不同生育阶段、不同土壤深度、土壤相对含水量确定.
5 施肥管理
5.1 原则
坚持“有机无机相结合,随水分次施肥,碱性土壤酸性肥料优先”的施肥原则.
5.2 肥料选择
应符合 NY 1107 - 2010、NY 1428 - 2010、NY 2266 - 2012、 NY/T 496 - 2010相关规定.同时应满足下列要求：肥料养分含量高,水溶性好；肥料的不溶物少,品质好,与灌溉水相互作用小；选择的肥料品种之间能相容,相互混合不发生沉淀；肥料的腐蚀性小,偏酸性为佳.优先选择能满足冬小麦夏玉米不同生育期养分需求的专用水溶复合肥料.
5.3 施肥方式
有机肥及非水溶性肥料基施；磷肥以基施为主,滴施为辅；氮肥和钾肥滴施为主,基施为辅.
5.4 施肥量
小麦目标产量达到6 000 ~ 9 000 kg/hm2适宜施肥量为：有机肥30 ~ 40 m3/hm2；化肥氮（N）180 ~ 220 kg/hm2、磷（P2O5）80 ~ 90 kg/hm2、钾（K2O）60 ~ 80 kg/hm2；适量补充中、微量元素肥料.
5.5 基肥与追肥比例
冬小麦生育期氮、磷、钾肥基肥与追肥比例（见表3）.
6 田间操作
6.1 铺设滴灌管
在高垄铺设滴灌管（带）,可引进机械铺管播种一体机械进行机械铺管.由于山东为冬小麦、夏玉米套作种植模式,一般只需在小麦季铺设滴灌管,玉米收获后收回滴灌管.
6.2 滴灌施肥
滴灌前,先滴清水20 ~ 30 min,待滴灌管得到充分清洗,土壤湿润后开始施肥,灌水及施肥均匀系数达到0.8以上；施肥时,将配比好的可溶性化肥溶于施肥罐中,随水施入作物根部.施肥期间及时检查,确保滴水正常；施肥结束后,继续滴清水20 ~ 30 min,将管道中残留的肥液冲净.
6.3 清洗
灌溉一段时间后,过滤器要打开清洗.
6.4 维护
系统设备维护做到：（1）每次滴灌前检查管道接头、滴灌管（带）,防止漏水,如有漏水及时修补；（2）及时清洗过滤器,定期对离心过滤器集沙罐进行排沙；（3）定期检查、及时维修系统设备；（4）收获前及时将田间滴灌管及施肥罐等设备收回.
7 其他农艺配套措施
7.1 整地
采用旋耕的麦田,应旋耕3年,深耕翻1年,耕深23 ~ 25 cm,破除犁底层；或用深松机深松,深度30 cm,也可破除犁底层.耕翻或旋耕后及时耙地,破碎土块,达到地面平整、上松下实、保墒抗旱,避免表层土壤疏松播种过深,形成深播弱苗.在整地时打埂筑畦,畦宽2.5 ~ 3.0 m,畦长50 ~ 60 m,畦埂宽40 cm.
7.2 品种选择
选用经过山东省品种审定委员会审定,经当地试验、示范,适应当地生产条件、单株生产力高、抗倒伏、抗病、抗逆性强的冬性或半冬性品种.中产水平条件下,宜选用分蘖成穗率高、稳产丰产的品种；高产水平条件下,宜选用耐肥水、增产潜力大的品种.麦、棉套种地区,选用适宜晚播、早熟的品种.选用经过提纯复壮的种子,进行精选,大田用种纯度不低于99.0%,净度不低于99.0%,发芽率不低于85%,水分不高于13.0%.
7.3 播种
小麦从播种至越冬开始,有0 ℃以上积温600 ~ 650 ℃为宜.鲁东、鲁中、鲁北的小麦适宜播期为10月1日至10月10日,其中最佳播期为10月3日至10月8日；鲁西的适宜播期为10月3日至10月12日,其中最佳播期为10月5日至10月10日；鲁南、鲁西南为10月5日至15日,其中最佳播期为10月7日至12日.
在适宜播种期内,分蘖成穗率高的中穗型品种,基本苗12万 ~ 16万/667 m2.高产田宜少,中产田宜多.若晚于适宜播种期播种,每晚播2 d ,增加基本苗1万 ~ 2万/667 m2.
7.4 苗期管理
重点应促进根系发育、培育壮根,实现苗早、苗全、苗齐、苗壮.
播种后应及时检查出苗情况,及时放苗、定苗.当大垄间杂草较多时,应及时中耕除草.
7.5 中、后期管理
小麦开花期至灌浆初期浇水.不要浇麦黄水,以免降低小麦粒重和品质.
7.6 病虫害防治
实施“一喷三防”.为提高工效,减少田间作业次数,在孕穗期至灌浆期将杀虫剂、杀菌剂与磷酸二氢钾（或其他的预防干热风的植物生长调节剂、微肥）混配,叶面喷施,一次施药可达到防虫、防病、防干热风的目的.山东省小麦生育后期常发生的病虫害有病、锈病、蚜虫,“一喷三防”的药剂可用15%酮可湿性粉剂80 ~ 100 g/667 m2、10%吡虫啉可湿性粉剂10 ~ 15 g/667 m2、0.2% ~ 0.3%磷酸二氢钾100 ~ 150 g/667 m2兑水50 kg,叶面喷施.
参考文献
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