一種基于農(nóng)田氮素平衡的玉米水肥一體化施肥方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及植物營(yíng)養(yǎng)、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，具體涉及一種基于農(nóng)田氮素平衡的玉米水 肥一體化施肥方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家對(duì)地區(qū)工業(yè)和城市污染的逐步控制，以農(nóng)田為核心的灌區(qū)退水污染正在 成為影響黃河水質(zhì)的主要污染源，第一次全國(guó)污染源普查結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)源排放的化學(xué)需 氧量、總氮、總磷等污染物分別占全國(guó)排放總量的44%、57%和67%。農(nóng)業(yè)面源污染具有潛 在性、隨機(jī)性、廣泛性、復(fù)雜性及滯后性的特點(diǎn)，目前正面臨著根治難的境況。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò) 程中，化肥用量呈逐年增加的趨勢(shì)，而肥料的利用率卻一直在低水平徘徊，作物收獲所帶走 的磷占施肥量的65%左右，氮不到40%，氮、磷的大量盈余必然導(dǎo)致化肥向水體的直接流 失顯著增加，使得農(nóng)田退水過(guò)程中氮、磷等面源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成為加劇黃河水污染的主要根源， 農(nóng)業(yè)面源污染將成為河套灌區(qū)水環(huán)境質(zhì)量改善的嚴(yán)重制約因素。
[0003] 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高作物產(chǎn)量，投入大量肥料，其中占主導(dǎo)地位還是化 肥，尤其是氮肥，當(dāng)季施入土壤中的氮素并不能被作物完全利用，除了被作物吸收外，部分 在土壤深層累積，部分隨著灌水及降水被淋選出根區(qū)，并進(jìn)入地下水中，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重 污染。氮素在土壤中主要以硝態(tài)氮的形式存在，有研宄表明，施氮過(guò)多能夠顯著增加硝態(tài) 氮的淋溶損失，施氮越多，硝態(tài)氮淋溶損失則越大。農(nóng)田土壤中產(chǎn)生硝態(tài)氮淋失要滿(mǎn)足二個(gè) 條件，一是土層中要存在水分的垂直運(yùn)動(dòng)，二是土層中的硝態(tài)氮大量殘留，而氮肥的過(guò)量施 用是導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮淋失的主要氮源，所以合理調(diào)控氮肥施用量是解決硝態(tài)氮淋失的有效 手段。我國(guó)長(zhǎng)期偏施氮肥，氮、磷、鉀肥施用不平衡的現(xiàn)象已極為嚴(yán)重，施肥結(jié)構(gòu)單一、過(guò)量 施肥、忽視土壤和環(huán)境養(yǎng)分的利用，造成肥料利用效率較低及嚴(yán)重的環(huán)境污染。已有研宄表 明，在一定范圍內(nèi)增施磷肥，能夠有效提高作物產(chǎn)量及吸氮量，增加作物對(duì)氮肥的消耗。
[0004] 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地處干旱半干旱地區(qū)，降水量較小，氮素的氣態(tài)損失不大，主要的 損失是氮素的淋溶損失，而氮、磷、鉀等肥料的不均衡施用是造成農(nóng)田土壤硝態(tài)氮大量淋溶 及累積的重要原因，鑒于灌區(qū)的土壤基本養(yǎng)成分中鉀含量豐富，主要施用的化肥是氮肥及 磷肥。因此，立足河套灌區(qū)基本的農(nóng)田生產(chǎn)現(xiàn)狀，針對(duì)常規(guī)作物玉米，以提高作物的肥料利 用效率及消減農(nóng)田生產(chǎn)中氮、磷等特征污染物負(fù)荷為目的，在保證產(chǎn)量的前提下，合理調(diào)控 當(dāng)?shù)氐牡?、磷配施水平，進(jìn)一步削減氮、磷施量，從源頭上減輕農(nóng)業(yè)面源污染，解決土壤肥力 不足及不合理施肥對(duì)本地區(qū)作物產(chǎn)量及水肥利用效率的限制，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，具有重 要的科學(xué)研宄價(jià)值，可為減輕農(nóng)業(yè)面源污提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)，是黃河上游灌區(qū)水質(zhì) 安全的重要科技需求及提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)水平和推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要保障，也是黃河 中下游水安全和生態(tài)安全的重要舉措，具有重要的科學(xué)研宄價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于農(nóng)田氮素平衡的玉米水肥一體化施肥方 法，以達(dá)到提高作物水肥利用效率，從源頭減輕農(nóng)業(yè)面源污染的目的。需要測(cè)定土壤養(yǎng)分含 量、植株養(yǎng)分含量、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率等，就可以獲得考慮環(huán)境因素的生態(tài)優(yōu)化施氮量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種基于農(nóng)田氮素平衡的玉米水肥一體化施肥方法，通過(guò)以下公式確定推薦氮肥 最優(yōu)施量：
[0008] 推薦氮肥最優(yōu)施量=作物吸氮量+氮素盈余-土壤供氮量；將推薦氮肥最優(yōu)施量 按基肥40 %、拔節(jié)肥20 %、攻穗肥20 %、攻粒肥20 %的比例進(jìn)行分配。
[0009] 其中，所述氮素盈余通過(guò)以下公式計(jì)算：
[0010] 氮素盈余=作物收獲后土壤氮素殘留+氮素表觀損失。
[0011] 其中，所述土壤供氮量通過(guò)以下公式計(jì)算：
[0012] 土壤供氮量=土壤種前無(wú)機(jī)氮+作物生育期內(nèi)土壤氮素礦化量。
[0013] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0014] 以達(dá)到提高作物水肥利用效率，從源頭減輕農(nóng)業(yè)面源污染的目的。需要測(cè)定土壤 養(yǎng)分含量、植株養(yǎng)分含量、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率等，就可以獲得考慮環(huán)境因素的生態(tài)優(yōu)化施氮 量。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中玉米植株吸氮速率示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中玉米各生育期植株吸氮量累積量分析圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中選取P2水平下的四個(gè)施氮處理分別玉米地上部植株吸氮 量之間建立一元二次回歸模型。
[0018] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中選取N2水平下的四個(gè)施氮處理分別玉米地上部植株吸氮 量之間建立一元二次回歸模型。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0020] 本發(fā)明具體實(shí)施中試驗(yàn)區(qū)選在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)上游，灌溉水源為黃河水，灌溉方 式為渠道漫灌，通過(guò)渠口的無(wú)喉道量水堰控制灌溉水量，灌溉定額為90~105mm，玉米生育 期內(nèi)灌4次水，追肥時(shí)，尿素先在施肥罐中溶解，再隨灌溉水進(jìn)入農(nóng)田。玉米4月中旬施基 肥、播種，9月下旬收獲。
[0021] 其中，所述肥料如下：
[0022] 氮肥尿素（46 %N)
[0023] 磷肥過(guò)磷酸鈣（16%P205)
[0024] 其中供試土壤為壤土，表層20cm土壤基本養(yǎng)分含量如下：
[0025]
[0026]對(duì)比例（N0P0)
[0027] 不施肥對(duì)照處理；
[0028]實(shí)施例I(N0P2)
[0029] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素Okg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣1125kg/ hm2;-水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素Okg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前?月中旬，用點(diǎn) 播器追施尿素OkgAm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素OkgAm2于玉 米根部周?chē)凰乃埃?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0030] 實(shí)施例 2 (N1P2)
[0031] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素117. 4kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣 1125kg/hm2; -水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素58. 7kg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前? 月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素58. 7kg/hm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追施 尿素58. 7kg/hm2于玉米根部周?chē)?；四水前?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0032]實(shí)施例 3 (N2P0)
[0033] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素235kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣Okg/ hm2; -水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前?月中 旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素 117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；四水前?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0034]實(shí)施例 4 (N2P1)
[0035] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素235kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣 562. 5kg/hm2;-水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前? 月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追施 尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；四水前?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0036]實(shí)施例 5 (N2P2)
[0037] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素235kg/hm2 (占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣1125kg/ hm2; -水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)欢埃?月中 旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素 117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；四水前?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0038]實(shí)施例 6 (N2P3)
[0039] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素235kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣 1687. 5kg/hm2;-水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前?6月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；三水前?月中旬，用點(diǎn)播器追 施尿素117. 5kg/hm2于玉米根部周?chē)?；四水前?月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0040] 實(shí)施例 7 (N3P2)
[0041] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素352. 2kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣 1125kg/hm2; -水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素176.lkg/hm2于玉米根部周?chē)?；二水前? 月中旬，用點(diǎn)播器追施尿素176.lkg/hm2于玉米根部周?chē)蝗埃?月中旬，用點(diǎn)播器追施 尿素176.lkg/hm2于玉米根部周?chē)凰乃?8月上旬，補(bǔ)水玉米；
[0042]實(shí)施例 8 (N1P1)
[0043] 玉米播種前施基肥，基肥為尿素117. 4kg/hm2(占純氮量的40% )，過(guò)磷酸鈣 562. 5kg/hm2; -水前，5月下旬，用點(diǎn)播器追施尿素58. 7kg/