一种黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法

摘要

本发明属于农作物种植的技术领域，具体的涉及一种黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法。该管理方法在小麦、玉米播种时均不施用基肥，肥料施用由两次追肥完成，第一次追肥在返青期（小麦）和三叶期（玉米）进行；第二次追肥在扬花期（小麦）和抽雄期（玉米）进行。该管理方法最大限度地充分利用现有的肥料种类和工艺，通过施肥时期的改变，优化整合两季作物的养分管理，达到两季作物氮素养分互补、周年统筹、高效利用的目标。

说明书

技术领域

本发明属于农作物种植的技术领域，具体的涉及一种黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法。

背景技术

黄淮海地区包括黄河、淮河、海河流域中下游的山东、河南的全部、河北的大部、山西中南部、陕西关中和江苏省徐淮地区，本地区属暖温带半湿润气候类型，无霜期170-220天，光、温资源丰富，水资源紧缺并且降水主要集中在6月至9月，区内地势平坦，土层深厚，作物生产技术比较完善、粮食产量水平高，是我国的主要粮食产区。该区是我国最大的小麦、玉米集中产区，其中玉米播种面积约747万公顷，占全国玉米面积32.7%，总产量占全国35.5%；小麦常年播种面积约为1230万公顷，占全国小麦面积的53.6%，总产量占全国的64.8%。

小麦-玉米生产技术体系是黄淮海地区的主要粮食生产技术体系，冬小麦一般于十月

上、中旬播种，来年五月下旬或六月上旬收获，夏玉米一般在冬小麦收获后播种。虽然冬小麦、夏玉米为一年两季，但是在两季作物的养分管理上一般都是切割开管理，不注意统筹规划管理。两季作物的养分管理大多是分为种肥和追肥两次施入，肥料品种多为尿素或普通复合肥。

由于尿素的肥效特别短，仅为4-10天，普通复合肥的肥效仅为10-15天。在小麦、玉米生产过程中农户施入土壤的大量氮肥被硝化反硝化作用后，作为氧化亚氮、甲烷、氮气等形态释放到大气中去，不利用环境保护和生产成本的管控。以小麦种肥管理为例，农民普遍习惯在耕翻土地时将大量的化肥施入土壤，但是小麦从播种到拔节要经过大约200天（10月上旬至来年4月上旬）的时间，在此时期内小麦一直处于苗期，根系较弱，地上部生长缓慢，养分需求量低，施入土壤的养分经过灌溉水的淋失和反硝化作用后大量损失，不仅增加了农民的生产成本而且造成了地下饮用水源的高度“三氮”污染。例如，由环保部编制的《华北地区地下水污染防治工作方案》可以发现，黄淮海地区局部地区地下水存在有机物严重污染的现象，有机物主要指的是氨氮、硝酸盐和亚硝酸。“三氮”能够渗入深层地下水主要原因是由不合理的农业生产过程造成的，这也从反面证明了为什么农民在小麦播种期施入20公斤/亩（折纯）以上的氮肥后，生育后期还会出现脱氮的现象。

因此，从1990年开始，肥料工业行业开始了复混肥工艺的研究与创新工作，后期开始了包膜缓控释肥的研究。虽然肥料种类和工艺出现了许多重要的创新，但是由于生产上缺少冬小麦、夏玉米周年统筹的养分管理技术，黄淮海地区的冬小麦、夏玉米生育期间的养分吸收利用效率仅为28.7%-36.4%（科学文献中综合得到）。

经过科学问题分析得出：受区域内农户生产种植习惯的影响，重基肥轻追肥的现象普遍发生，农户大多是按照40-50公斤/亩的用量施入尿素或复合肥，后期追施15-30公斤/亩的尿素或复合肥。由此不难看出，农户在观念中认为上季施入土壤的肥料已经完全被作物吸收利用，要想下季作物取得理想的产量必须重新施肥。就是这一项错误观念的误导，造成了黄淮海地区小麦玉米生产体系中氮素养分利用效率的低下。

发明内容

本发明的目的在于针对因生产上缺少对冬小麦和夏玉米养分的周年统筹管理，而造成黄淮海地区冬小麦和夏玉米生育期间养分吸收利用效率低的问题；以及重基肥轻追肥的错误观念而提供一种黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法。该管理方法最大限度地充分利用现有的肥料种类和工艺，通过施肥时期的改变，优化整合两季作物的养分管理，达到两季作物氮素养分互补、周年统筹、高效利用的目标。

本发明的技术方案为：一种黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法，其中小麦玉米两季作物从小麦季开始，包括以下步骤：

（1）小麦季：黄淮海麦区小麦生育期较长，一般于10月上、中旬播种至来年5月下旬或6

月上旬收获，生育期为250天，主要需肥时期是返青期至灌浆末期；小麦播种时不施用基肥，从种子萌发至返青期所需的氮素养分靠土壤供氮完成。因为此时小麦的氮素需求只占全生育期的5-7%之间，而此段时间却占全生育期的55-65%。进入返青期后开始进行第一次追肥，由高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2包膜缓控释肥25公斤/亩，该缓控释肥养分释放周期为60-70天，施入了小麦季所需氮素的40-50%，该缓控释肥养分释放周期为60-70天，满足小麦从返青期至扬花期的氮素需求；肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，然后覆土后踩压，同时维持田间持水量在90%以上；在进入扬花期时进行第二次追肥，采用人工追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥15公斤/亩，施入剩余的50-60%的氮素，该缓控释肥养分释放周期为40-52天，满足灌浆期小麦的氮素需求，并承接下季玉米苗期的氮素需要；肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，覆土后踩压，同时维持田间持水量在90%以上；

（2）玉米季：黄淮海麦区玉米一般在上述小麦收获后播种，玉米生育期较短，仅为90-110天，主要需肥时期是小喇叭口期至灌浆末期；玉米播种时不施用基肥；进入三叶期开始进行第一次追肥，由高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2缓控释肥20公斤/亩，该缓控释肥养分释放周期为60-70天，施入了玉米季所需氮素的50-60%；肥料施于玉米根侧10cm处；进入抽雄期时进行第二次追肥，采用人工追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥15公斤/亩，该缓控释肥养分释放周期为40-52天，施入了剩余的40-50%的氮素；肥料施于玉米根侧10cm处。三叶期施肥比例较高主要是由于玉米生长较快，如果氮素养分在前期不能满足植株需要会造成雄穗小花分化受影响，影响玉米的授粉。

所述步骤（2）玉米季中两次追肥的施肥深度均为4-6cm。

所述步骤（1）小麦季中的追肥采用与灌溉结合的方式进行。冬小麦在苗期的主要限制因素是水分，而不是养分。在水分匮缺状况下，施入再多的养分也不能从根本上改变水分限制这一要素。因此小麦季的追肥结合灌溉进行，充分发挥水肥耦合的作用，提高水分和氮素的利用效率。

本发明的有益效果为：本发明所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法结合土壤供氮和氮肥残留状况，依靠新型的肥料品种，实现黄淮海麦区小麦、玉米氮素需求的科学管理，在小麦、玉米播种时均不施用基肥，肥料施用由两次追肥完成，第一次追肥在返青期（小麦）和三叶期（玉米）进行；第二次追肥在扬花期（小麦）和抽雄期（玉米）进行。

按照黄淮海麦区小麦、玉米的需肥规律和肥料种类的释放周期选择尿素或缓控释肥。黄淮海麦区小麦生育期较长，一般是10月份播种至来年6月初收获，生育期约为250天，主要需肥时期是返青期至灌浆末期；玉米生育期较短，仅为90-110天，主要需肥时期是小喇叭口期至灌浆末期。因此，本发明充分利用上季作物生长时残留在土壤中的肥料，在小麦或玉米播种时不施用基肥。肥料的施用留在作物的主要需肥时期进行，由于受限于肥料的释放时限，单次施肥不能满足小麦或玉米整个生育期的需要。因此，本发明为了更好的让肥料释放曲线满足小麦、玉米的需求，采用两次施入的方式进行追肥。

黄淮海麦区玉米季恰逢雨季，降水量足，瞬时降水量大。养分不足成为限制玉米产量进一步提升的关键因素，如何保障养分供给降低氮素淋洗成为玉米季的主要科学问题。本发明依靠缓控释肥降低强降水对氮素的淋洗作用，通过三叶期和抽雄期两次连续追肥满足玉米的氮素需要，三叶期是玉米一生中的第一个转折点，玉米此时由自养生活转化为异养生活，此时施肥能够实现养分供应和玉米需肥的最佳结合。

采用高地隙追肥机完成。充分利用现代农业技术的更新，由传统追肥的穴施、撒施或沟施改为高地隙追肥机追施，极大地降低了施肥强度；提高了施肥效率，由传统每人每天2亩农田的施肥效率提高至每人每天12亩的施肥效率。

所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分的管理方法，不仅能够显著提升黄淮海平原周年氮素的利用效率，更为重要的是大大降低了氮素化肥的用量，从而达到省工、环保的效果。

通过更改黄淮麦区小麦玉米体系中传统的重基肥轻追肥的弊端，并非简单的将传统生产的基肥更改为两次追肥，而是在结合黄淮海麦区气候条件的基础上，深入匹配小麦、玉米的需氮规律与肥料的释放曲线，同时选用配套机械和肥料品种上组装与配置，将小麦、玉米对养分的需求规律与土壤供氮特征和灌溉等多个环节进行共同优化组合，完成了创新性改革，从而实现了周年氮素的统筹管理，周年氮素利用效率提高15%以上，在超量用氮农田氮肥周年利用效率可提高50%左右。

综上所述，本发明通过优化小麦、玉米周年生产中的养分管理，选用适用肥料种类，在氮肥总量显著降低的情况下满足了作物的氮肥需求，显著提高了氮肥偏生产力；提高黄淮海地区肥料利用效率。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1

本实施例于2013/2014年度在诸城市相州镇山东省农业科学院小麦博士工作站试验田进

行，试验田面积2000平方米，该地块有灌溉条件，参试小麦品种为济麦22号（由山东省农业科学院作物研究所选育），于2013年10月12日播种，小麦行距18厘米,播量为12公斤/亩，播深4厘米，不施用任何肥料。2015年3月16日小麦进入返青期后，由高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2缓控释肥25公斤/亩，肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，覆土。3月18日用潍河水灌溉，水温为4℃,灌溉用量为60立方米/亩。5月6日小麦开始进入扬花期，开始进行第二次追肥，由于此时小麦株高较高，不宜采用高地隙追肥机进行，改用人工追肥机追施，追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥15公斤/亩，肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，覆土后踩压。由于此时田间持水量高达92%，因此没有进行灌溉。本季小麦于6月28日收获，其后种植玉米。

玉米种植品种为郑丹958，由河南省农科院粮作所选育，2014年7月1日播种，密度为4500株/亩，玉米种植分为大小行种植其中大行距为80cm，小行距为30，播种时不施用任何肥料。由于此时恰逢干旱，试验田田间持水量仅为70%，因此进行了一次苗期灌溉，灌水量为70立方米/亩。7月18日，玉米进入三叶期，由高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2缓控释肥20公斤/亩于玉米根侧10cm处。由于此时恰逢雨季，田间持水量维持在90%以上，因此施肥后没有进行灌溉。8月10日玉米逐渐进入抽雄期，由于玉米此时较高只能靠人工追肥机追肥于玉米根侧10cm处，追肥量为15公斤/亩，肥料种类为湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥。本季玉米于10月2日收获。

本实施例的对照例如下：

对照例为传统施肥地块，面积为600平方米，小麦玉米的播种日期和品种与上述试验一致，对照例的养分管理方法为小麦季分为基肥和追肥两次施入，追肥为4月10日的小麦拔节期，小麦季施肥量为50公斤/亩，基肥20公斤/亩，追肥30公斤/亩，肥料种类与上述试验用肥相同，即基肥为24N-15P2O5-8KO2的缓控释肥、追肥为30N-8P2O5-7KO2的高氮缓控释肥。玉米季肥料全部一次基肥施入，施肥量是40公斤/亩，肥料种类为30N-8P2O5-7KO2的高氮缓控释肥。灌溉、播种机械、施肥方法与试验处理一致。

本实施例与对照例的试验结果对比如下：

采用本实施例所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分管理方法的试验地块小麦产量及产量三要素分别为：亩穗数45.2万，穗粒数38.5，千粒重42.3克，亩产量603.6千克，氮肥偏生产力53.89千克/千克。

采用对照例传统栽培技术的试验地块小麦产量及产量三要素分别为：亩穗数44.9万，穗粒数38.3，千粒重36.1克，亩产量509.5千克,肥料偏生产力36.36千克/千克。

通过上述小麦产量及产量三要素的结果比较发现，本实施例所述养分管理方法在氮素用量降低20%的情况下，取得了千粒重增加17.18%，产量增加18.57%，氮肥偏生产力提高48.22%的效果。显而易见采用实施例所述养分管理方法千粒重增加明显，说明本发明所述管理方法虽然仅施用了较少的氮肥，但是由于施肥时期与小麦的需肥时期匹配，从而避免了小麦生育后期脱氮情况的出现；而对照例中传统施肥虽然氮素总量较多，但是由于与小麦的需肥时期没有匹配，在硝化反硝化的作用下，氮素损失严重，致使小麦生育后期出现了微弱脱氮的状况。

采用本实施例所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分管理方法的试验地块玉米产量及产量三要素分别为：亩穗数4420株，穗粒数567.3，千粒重287.5克，亩产量591.1千克，氮肥偏生产力60.32kg/kg。

采用对照例传统栽培技术的试验地块玉米产量及产量三要素分别为：亩穗数3682株，穗粒数584，千粒重295克，亩产量520.2千克,氮肥偏生产力46.44kg/kg。

通过上述玉米产量及产量三要素的结果比较发现，本实施例所述养分管理方法在氮素用量降低14.29%的情况下，取得了亩穗数增加20.04%，产量增加13.65%，氮肥偏生产力提高29.89%的效果。

实施例2

本实施例于2014/2015年度在山东省农业科学院作物研究所十三条试验田进行，该地块土壤为壤土，小麦玉米常年产量水平分别为500公斤/亩和800公斤/亩，有灌溉条件，但是由于周边毗邻黄台电厂，常年气温较济南市郊区农田高0.5-0.7℃。

本实施例中小麦参试品种为济麦22号（由山东省农业科学院作物研究所选育），于2014年10月16日播种，小麦行距18厘米,播量为15公斤/亩，播深5厘米，不施用任何肥料。2015年3月6日小麦进入返青期后，用高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2缓控释肥25公斤/亩，肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，覆土、踩压。3月8日灌溉，水温为6℃,灌溉水量为60立方米/亩。4月29日小麦开始进入扬花期，开始进行第二次追肥，用人工追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥15公斤/亩，肥料施于小麦行间，施肥深度为4-6厘米，覆土、踩压。4月29日灌溉，灌溉水量为60立方米/亩，灌溉后田间持水量达到100%。本季小麦于当年的6月12日收获，其后种植玉米。

玉米种植品种为济玉1号，由济南永丰种业有限公司选育，2014年6月16日播种，密度为4000株/亩，玉米种植分为大小行种植其中大行距为80cm，小行距为30，播种时不施用任何肥料。由于此时恰逢干旱，试验田田间持水量仅为70%，因此进行了一次苗期灌溉，灌水量为60立方米/亩。7月3日，玉米进入三叶期，用高地隙追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的24N-15P2O5-8KO2缓控释肥20公斤/亩于玉米根侧10cm处。此时田间持水量在90%以上，因此施肥后没有进行灌溉。8月3日玉米逐渐进入抽雄期，用人工追肥机追施湖北新洋丰肥业股份有限公司生产的30N-8P2O5-7KO2高氮缓控释肥15公斤/亩于玉米根侧10cm处。本季玉米于9月23日收获。

本实施例的对照例如下：

对照例为传统施肥地块，面积为200平方米，小麦玉米的播种日期和品种与上述试验一致，对照例的养分管理方法为小麦季分为基肥和追肥两次施入，追肥为4月3日的小麦拔节期，小麦季施肥量为50公斤/亩，基肥20公斤/亩，追肥30公斤/亩，肥料种类与上述试验用肥相同，即基肥为24N-15P2O5-8KO2的缓控释肥、追肥为30N-8P2O5-7KO2的高氮缓控释肥。玉米季肥料全部一次基肥施入，施肥量是40公斤/亩，肥料种类为30N-8P2O5-7KO2的高氮缓控释肥。灌溉、播种机械、施肥方法与试验处理一致。

本实施例与对照例的试验结果对比如下：

采用本实施例所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分管理方法的试验地块小麦产量及产量三要素分别为：亩穗数43.1万，穗粒数39.2，千粒重40.5克，亩产量561.09千克，氮肥偏生产力50.1千克/千克。

采用对照例传统栽培技术的试验地块小麦产量及产量三要素分别为：亩穗数41.6万，穗粒数37.9，千粒重38.7克，亩产量500.3千克,肥料氮利用效率为35.74千克/千克。

通过上述小麦产量及产量三要素的结果比较发现，本实施例在取得了常量增加12.1%的结果下，氮肥偏生产力提高35.74%。

采用本实施例所述黄淮海地区小麦玉米周年氮素养分管理方法的试验地块玉米产量及产量三要素分别为：亩穗数3865株，穗粒数587.4，千粒重291.3克，亩产量542.3千克，氮肥偏生产力55.34kg/kg。

采用对照例传统栽培技术的试验地块玉米产量及产量三要素分别为：亩穗数3586株，穗粒数583.5，千粒重284.3克，亩产量487.8千克,氮肥偏生产力43.5kg/kg。

通过上述玉米产量及产量三要素的结果比较发现，本发明所述管理方法在产量增加11.2%的基础上，氮肥偏生产力较对照组提高27.01%。

由此可见，本发明并非简单的将传统生产的基肥移作追肥，而是在结合黄淮海麦区气候条件的基础上，深入匹配小麦、玉米的需氮规律与肥料的释放曲线，在氮肥总量显著降低的情况下满足了作物的氮肥需求，显著提高了氮肥偏生产力。