冬小麦‑夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控方法

摘要

本发明涉及一种冬小麦‑夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控方法，是依据冬小麦‑夏玉米复种连作系统周年高产对水分和养分的需求规律及根系生长和吸收特点，以定时、定位、定量的方式补给土壤水分和养分，实现供与需的精准匹配和耦合，既保持两季周年高产水平又避免水肥过度投入而显著节水节肥。适用于中国黄淮海灌区冬小麦‑夏玉米复种连作周年高产栽培，经济、社会和生态效益显著。

说明书

(一)技术领域

本发明属于作物栽培的水肥调控技术领域，涉及一种冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控方法；特别涉及一种依据冬小麦-夏玉米复种连作系统周年高产对水分和养分的需求规律及根系生长和吸收特点，以定时、定位、定量的方式补给土壤水分和养分，实现供与需的精准匹配和耦合，既保持两季周年高产水平又避免水肥过度投入而显著节水节肥的技术。适用于中国黄淮海灌区冬小麦-夏玉米复种连作周年高产栽培。

(二)技术背景

我国人均水资源量约为2200m³，目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m³。预测到2030年我国人口增至16亿时，人均水资源量将降到1750m³。特别在我国北方地区(如华北地区等)，近年来水资源数量减少趋势明显。北方缺水地区持续枯水年份的出现，以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响，进一步加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。我国农业用水约占总用水量的70％，水资源短缺严重制约北方缺水区农业生产发展、威胁我国粮食安全，发展节水农业形势紧迫，意义重大。

黄淮海地区是我国小麦、玉米主产区。粮食产量占全国粮食总量的1/3以上，其中小麦约占60％以上，玉米约占35％以上，对保障国家粮食安全具有极其重要的作用。但目前该区域人均水资源和亩均水资源占有量分别只有全国平均值的20％和18％，水分生产率只有1.2kg m^-3左右，约为发达国家的50％，水资源短缺和农业用水浪费并存；生产中过度使用化肥的现象亦普遍存在，氮肥利用率不足30％，显著低于发达国家水平，肥料浪费严重。所以，该区域对小麦、玉米节水节肥技术的需求尤为迫切。

传统的节水灌溉多采用固定的灌水次数和灌水量，通过减少灌水次数和灌水量实现节水(Khokhar等,2010；Li等，2010；Thind等，2010；叶德练等，2016)。然而在实际生产中，由于每年的降水年型不同，总降水量和降水的时间分布都有较大差异，因此定额灌溉的方法难以实现水分供给与作物需水的精确匹配，显著影响作物产量和节水效果。为实现精确节水灌溉，前人还提出在每次灌水前测定土壤含水量，设定目标土壤含水量，依据灌水定额公式(山仑等，2004)计算灌水量的办法(何建宁等,2015；Guo等，2015)。但该办法每次灌水前均需要测定土壤含水量，操作较复杂，工作量大，制约了其在生产中的推广应用。

已有进入实质审查的发明专利“一种基于农田氮素平衡的玉米水肥一体化施肥方法”(CN201510334684.3)、“一种滴灌春小麦节水高产的水肥管理方法”(CN201410686693.4)，和已获授权的发明专利“农田水肥高效利用多维临界调控方法”(ZL201410205209.1)、“一种冬小麦水肥一体化专用肥及其施用方法”(ZL201110226057.X)。但关于依据冬小麦-夏玉米复种连作系统周年高产对水分和养分的需求规律及根系生长和吸收特点，以定时、定位、定量的方式补给土壤水分和养分，实现供与需的精准匹配和耦合，既保持两季周年高产水平又避免水肥过度投入而节水节肥的技术尚未见报道。

(三)发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新的冬小麦-夏玉米高产节水节肥方法。

一种冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控方法，包括以下步骤：

1、在冬小麦播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，相邻两组之间的间距为30-46cm，等于2倍的冬小麦播种行距，即在相邻两组分层施肥条带之间播种两行冬小麦。冬小麦全生育期施用氮素、磷素和钾素的量根据已有技术确定；底施氮素、磷素和钾素在上述三个不同深度土层中分配的比例，根据使用的肥料类型确定：

控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，在8cm土层深处施入普通氮磷钾肥，其中氮素占冬小麦全生育期总施氮量的12.5％，磷素占全生育期总施磷量的16.7％，钾素占全生育期总施钾量的12.5％；在16cm土层深处施入控释尿素和普通磷钾肥，其中氮素占全生育期总施氮量的25％，磷素占全生育期总施磷量的33.3％，钾素占全生育期总施钾量的25％；在24cm土层深处施入控释尿素和普通磷钾肥，其中氮素占全生育期总施氮量的37.5％，磷素占全生育期总施磷量的50％，钾素占全生育期总施钾量的37.5％。

仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，在8cm土层深处施入的氮素占冬小麦全生育期总施氮量的5％，磷素占全生育期总施磷量的16.7％，钾素占全生育期总施钾量的10％；在16cm土层深处施入的氮素占全生育期总施氮量的10％，磷素占全生育期总施磷量的33.3％，钾素占全生育期总施钾量的20％；在24cm土层深处施入的氮素占全生育期总施氮量的15％，磷素占全生育期总施磷量的50％，钾素占全生育期总施钾量的30％。

2、于冬小麦播种当日采集播种麦田地表下0-20cm和地表下20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Wθ_m-0-20和Wθ_m-20-40，单位为％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量，为Wθ_am-0-40，单位为％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为WFC_0-20和WFC_20-40，

用公式(1)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Wθ_r-0-20＝Wθ_m-0-20×100/WFC_0-20>

公式(1)中Wθ_r-0-20为地表下0-20cm土层土壤相对含水量，单位为％；

用公式(2)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

WS_0-40＝6.3989Wθ_am-0-40-6.1645>

公式(2)中WS_0-40为冬小麦播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；Wθ_am-0-40为播种当日0-40cm土层土壤平均质量含水量，单位为％。

用公式(3)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

WS_0-100＝12.037Wθ_am-0-40+79.934(3)

公式(3)中WS_0-100为冬小麦播种当日地表下0-100cm土层土壤蓄水量，单位为mm；Wθ_am-0-40为播种当日地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量，单位为％。

3、依据冬小麦播种当日播种麦田地表下0-20cm土层土壤相对含水量Wθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

当Wθ_r-0-20大于60％时无需补灌，当Wθ_r-0-20小于等于60％时，则用公式(4)计算出播种期需补灌水量：

WI_s＝0.4901Wθ_m-0-20²-16.412Wθ_m-0-20+173.29>

所述的公式(4)中WI_s为播种期需补灌水量，单位为mm；Wθ_m-0-20为冬小麦播种当日0-20cm土层土壤质量含水量，单位为％。

播种期补灌水量最多不超过60mm。该时期需要补灌时，使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

4、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自冬小麦播种至越冬期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量WP_ps。

5、用公式(5)计算出冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量：

WW_ps＝WS_0-40+WI_s+WP_ps(5)

所述的公式(5)中WW_ps为冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量，单位为mm；WS_0-40为冬小麦播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；WI_s为冬小麦播种期补灌水量，单位为mm；WP_ps为播种至越冬期间的总降水量，单位为mm。

6、于冬小麦越冬期，依据WW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

当WW_ps值大于等于130mm，或虽低于130mm但二者的差值小于5mm时，无需补灌；当WW_ps值低于130mm，且二者的差值大于等于5mm时，则用公式(6)计算出越冬期需补灌水量：

WI_ps＝130-WW_ps>

所述的公式(6)中WI_ps为越冬期需补灌水量，单位为mm。

越冬期补灌水量最多不超过60mm。

该时期需要补灌时，使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

7、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自冬小麦越冬至拔节期间的降水量数据，并计算出冬小麦播种至拔节期间的总降水量WP_y1。

8、用公式(7)计算出冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量：

WW_y1＝WS_0-40+WP_y1>

所述的公式(7)中WW_y1为冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量；WS_0-40为冬小麦播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；WP_y1为冬小麦播种至拔节期间的总降水量，单位为mm。

9、于冬小麦拔节期计算需补灌水量，并随水追肥。

如果冬小麦播种期和越冬期补灌水量均为0mm，则用公式(8)计算出拔节期需补灌水量：

WI_y1＝-0.6829WW_y1+173.17>

所述的公式(8)中WI_y1为拔节期需补灌水量，单位为mm。

如果冬小麦播种期补灌水量或越冬期补灌水量大于0mm，则先用公式(9)计算出冬小麦播种至拔节期间所需的总补灌水量：

WI_ty1＝-0.534WW_y1+178.09(9)

所述的公式(9)中WI_ty1为冬小麦播种至拔节期间所需的总补灌水量，单位为mm。

再用公式(10)计算出拔节期需补灌水量：

WI_y1＝WI_ty1-WI_s-WI_ps>

所述的公式(10)中WI_y1、WI_s和WI_ps分别为冬小麦拔节期需补灌水量、播种期补灌水量和越冬期补灌水量，单位为mm。

在冬小麦拔节期补灌水时，采用基于微喷灌、喷灌、滴灌等设施的水肥一体化系统，将拔节期需追施的氮肥和钾肥溶解后随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。追施的肥料为可溶性氮肥如尿素等和可溶性钾肥如氯化钾等。

根据冬小麦播种期施用底肥时使用的肥料类型不同，确定拔节期需追施的氮素和钾素用量：当底肥是控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，冬小麦拔节期施氮量占全生育期总施氮量的25％，施钾量占全生育期总施钾量的25％。当底肥仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，冬小麦拔节期施氮量占全生育期总施氮量的50％，施钾量占全生育期总施钾量的20％。

10、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自冬小麦拔节至开花期间的降水量数据，并计算出冬小麦播种至开花期间的总降水量WP_y2。

11、用公式(11)计算出冬小麦播种至开花期间的自然主效供水量：

WW_y2＝0.7WS_0-100+0.3WP_y2(11)

所述的公式(11)中WW_y2为冬小麦播种至开花期间的自然主效供水量，单位为mm；WS_0-100为冬小麦播种当日地表下0-100cm土层土壤蓄水量，单位为mm；WP_y2为冬小麦播种至开花期间的总降水量，单位为mm。

12、于冬小麦开花期计算需补灌水量。

首先用公式(12)计算出冬小麦播种至开花期期间所需的总补灌水量：

WI_ty2＝-1.2039WW_y2+382.42(12)

所述的公式(12)中WI_ty2为冬小麦播种至开花期期间所需的总补灌水量，单位为mm。

再用公式(13)计算开花期需补灌水量：

WI_y2＝WI_ty2-WI_s-WI_ps-WI_y1>

所述的公式(13)中WI_y2、WI_s、WI_ps和WI_y1分别为开花期需补灌水量、播种期补灌水量、越冬期补灌水量和拔节期补灌水量，单位为mm。

开花期补灌水量最多不超过60mm。

13、在开花期灌水时，根据冬小麦播种期施用底肥时使用的肥料类型不同，确定是否实施随水追肥。

当底肥是控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，开花期不再追肥。仅使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

当底肥仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，冬小麦开花期施氮量占全生育期总施氮量的20％，施钾量占全生育期总施钾量的20％。采用基于微喷灌、喷灌、滴灌等设施的水肥一体化系统，将开花期需追施的氮肥和钾肥溶解后随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。追施的肥料为可溶性氮肥如尿素等和可溶性钾肥如氯化钾等。

14、冬小麦收获后，在同一地块复种夏玉米。在夏玉米播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，每一组分层施肥条带均与一个夏玉米播种行对应，二者彼此交错5-10cm，相邻两组分层施肥条带之间的间距一般为40-80cm，等于相邻两行夏玉米的间距。夏玉米全生育期施用氮素、磷素和钾素的量根据已有技术确定；底施氮素、磷素和钾素在上述三个不同深度土层中分配的比例，根据使用的肥料类型确定：

控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，在8cm土层深处施入普通氮磷钾肥，其中氮素占夏玉米全生育期总施氮量的20％，磷素占全生育期总施磷量的25％，钾素占全生育期总施钾量的20％；在16cm土层深处施入控释尿素和普通磷钾肥，其中氮素占全生育期总施氮量的40％，磷素占全生育期总施磷量的50％，钾素占全生育期总施钾量的40％；在24cm土层深处施入控释尿素和普通磷钾肥，其中氮素占全生育期总施氮量的20％，磷素占全生育期总施磷量的25％，钾素占全生育期总施钾量的20％。

仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，在8cm土层深处施入的氮素占夏玉米全生育期总施氮量的12.5％，磷素占全生育期总施磷量的25％，钾素占全生育期总施钾量的15％；在16cm土层深处施入的氮素占全生育期总施氮量的25％，磷素占全生育期总施磷量的50％，钾素占全生育期总施钾量的30％；在24cm土层深处施入的氮素占全生育期总施氮量的12.5％，磷素占全生育期总施磷量的25％，钾素占全生育期总施钾量的15％。

15、于夏玉米播种当日用土钻采集播种夏玉米田地表下0-20cm和20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Mθ_m-0-20和Mθ_m-20-40，单位为％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量，为Mθ_am-0-40，单位为％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为MFC_0-20和MFC_20-40，

用公式(14)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Mθ_r-0-20＝Mθ_m-0-20×100/MFC_0-20>

所述的公式(14)中Mθ_r-0-20为地表下0-20cm土层土壤相对含水量，单位为％。

用公式(15)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

MS_0-40＝6.3989Mθ_am-0-40-6.1645(15)

所述的公式(15)中MS_0-40为夏玉米播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；Mθ_am-0-40为夏玉米播种当日地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量，单位为％。

用公式(16)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

MS_0-100＝12.037Mθ_am-0-40+79.934(16)

所述的公式(16)中MS_0-100为夏玉米播种当日地表下0-100cm土层土壤蓄水量，单位为mm；Mθ_am-0-40为夏玉米播种当日地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量，单位为％。

16、依据夏玉米播种当日田间地表下0-20cm土层土壤相对含水量Mθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

当Mθ_r-0-20大于60％时无需补灌，当Mθ_r-0-20小于等于60％时，则用公式(17)计算夏玉米播种期需补灌水量：

MI_s＝0.4901Mθ_m-0-20²-16.412Mθ_m-0-20+173.29>

所述的公式(17)中MI_s为夏玉米播种期需补灌水量，单位为mm；Mθ_m-0-20为夏玉米播种当日地表下0-20cm土层土壤质量含水量，单位为％。

夏玉米播种期补灌水量最多不超过60mm。

该时期需要补灌时，使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

17、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自夏玉米播种至拔节期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量MP_ps。

18、用公式(18)计算出夏玉米播种至拔节期间的根层主效供水量：

MW_ps＝MS_0-40+MI_s+MP_ps>

所述的公式(18)中，MW_ps为夏玉米播种至拔节期间的根层主效供水量；MS_0-40为夏玉米播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；MI_s为夏玉米播种期补灌水量，单位为mm；MP_ps为夏玉米播种至拔节期间的总降水量，单位为mm。

19、于夏玉米拔节期，依据MW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

当MW_ps值大于等于130mm，或虽低于130mm但二者的差值小于5mm时，无需补灌；当MW_ps值低于130mm，且二者的差值大于等于5mm时，则用公式(19)计算出夏玉米拔节期需补灌水量：

MI_ps＝130-MW_ps(19)

所述的公式(19)中MI_ps为夏玉米拔节期需补灌水量，单位为mm。

夏玉米拔节期补灌水量最多不超过60mm。

该时期需要补灌时，使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

20、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自夏玉米拔节期至大喇叭口期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的总降水量MP_y1。

21、用公式(20)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的自然主效供水量：

MW_y1＝MS_0-40+MP_y1(20)

所述的公式(20)中，MW_y1为夏玉米播种至大喇叭口期期间的自然主效供水量；MS_0-40为夏玉米播种当日地表下0-40cm土层土壤蓄水量，单位为mm；MP_y1为夏玉米播种至大喇叭口期期间的总降水量，单位为mm。

22、于夏玉米大喇叭口期计算需补灌水量。

如果夏玉米播种期和拔节期补灌水量均为0mm，则用公式(21)计算出夏玉米大喇叭口期需补灌水量：

MI_y1＝-0.6829MW_y1+173.17(21)

所述的公式(21)中MI_y1为夏玉米大喇叭口期需补灌水量，单位为mm。

如果夏玉米播种期补灌水量或拔节期补灌水量大于0mm，则先用公式(22)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间所需的总补灌水量：

MI_ty1＝-0.534MW_y1+178.09>

所述的公式(22)中MI_ty1为夏玉米播种至大喇叭口期期间所需的总补灌水量，单位为mm。

再用公式(23)计算出夏玉米大喇叭口期需补灌水量：

MI_y1＝MI_ty1-MI_s-MI_ps(23)

所述的公式(23)中，MI_y1、MI_s和MI_ps分别为大喇叭口期需补灌水量、播种期补灌水量和拔节期补灌水量，单位为mm。

23、在大喇叭口期灌水时，根据夏玉米播种期施用底肥时使用的肥料类型不同，确定是否实施随水追肥。

当底肥是控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，大喇叭口期不需追肥。仅使用灌溉水分布均匀度较高的微喷灌、喷灌或滴灌等设施进行精量灌溉。

当底肥仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，大喇叭口期施氮量占夏玉米全生育期总施氮量的16.7％，施钾量占全生育期总施钾量的20％。采用基于微喷灌、喷灌、滴灌等设施的水肥一体化系统，将大喇叭口期需追施的氮肥和钾肥溶解后随灌溉水均匀地施入夏玉米根层。追施的肥料为可溶性氮肥如尿素等和可溶性钾肥如氯化钾等。

24、使用雨量数据采集器采集或从当地气象部门获取自夏玉米大喇叭口期至开花期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至开花期间的总降水量MP_y2。

25、用公式(24)计算出夏玉米播种至开花期间的自然主效供水量：

MW_y2＝0.7MS_0-100+0.3MP_y2(24)

所述的公式(24)中MW_y2为夏玉米播种至开花期间的自然主效供水量，单位为mm；MS_0-100为夏玉米播种当日地表下0-100cm土层土壤蓄水量，单位为mm；MP_y2为夏玉米播种至开花期间的总降水量，单位为mm。

26、于夏玉米开花期计算需补灌水量，并随水追肥。

首先用公式(25)计算出夏玉米播种至开花期期间所需的总补灌水量：

MI_ty2＝-1.2039MW_y2+382.42>

所述的公式(25)中MI_ty2为夏玉米播种至开花期期间所需的总补灌水量，单位为mm。

再用公式(26)计算夏玉米开花期需补灌水量：

MI_y2＝MI_ty2-MI_s-MI_ps-MI_y1>

所述的公式(26)中，MI_y2、MI_s、MI_ps和MI_y1分别为夏玉米开花期需补灌水量、播种期补灌水量、拔节期补灌水量和大喇叭口期补灌水量，单位为mm。

夏玉米开花期补灌水量最多不超过60mm。

在夏玉米开花期补灌水时，采用基于微喷灌、喷灌、滴灌等设施的水肥一体化系统，将开花期需追施的氮肥和钾肥溶解后随灌溉水均匀地施入夏玉米根层。追施的肥料为可溶性氮肥如尿素等和可溶性钾肥如氯化钾等。

根据夏玉米播种期施用底肥时使用的肥料类型不同，确定开花期需追施的氮素和钾素用量：

当底肥是控释尿素与普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)搭配使用时，夏玉米开花期施氮量占全生育期总施氮量的20％，施钾量占全生育期总施钾量的20％。

当底肥仅使用普通氮磷钾肥(如普通尿素、磷酸二铵、氯化钾)时，夏玉米开花期施氮量占全生育期总施氮量的33.3％，施钾量占全生育期总施钾量的20％。

本发明中所述的土层深度均为地表下土层深度。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明依据冬小麦、夏玉米全生育期吸肥规律和根系随生育进程在土壤中的分布特点，通过底肥按比例分层条施的方法，在供肥空间和数量上均能与冬小麦、夏玉米各生育阶段根系的主要分布区域和养分吸收数量相匹配，实现了冬小麦-夏玉米复种连作系统根层养分供与需在空间和数量上的耦合。

2、本发明依据冬小麦和夏玉米在不同生育阶段的氮磷钾养分吸收强度及控释氮肥与普通速效氮肥的养分释放特点，同时兼顾氮素与钾素的互作效应确定施肥时间及每次施肥的肥料种类与数量，实现了冬小麦-夏玉米复种连作系统根层养分供与需在时间和数量上的耦合。

3、本发明依据冬小麦和夏玉米两季中，不同深度土层土壤蓄水对作物生长发育和产量形成的有效性随作物根系在土壤中分布的变化而变化的特点，结合一段时间内自然降水的数量，于冬小麦和夏玉米的关键生育时期通过续存的方式补给土壤贮水，同时从空间和时间上实现了冬小麦-夏玉米复种连作系统根层水分供与需的耦合。

4、本发明不仅能实现两季周年高产，而且通过充分利用土壤贮水和自然降水，实现了水资源的周年平衡配置，大幅度节约灌溉用水，显著减少肥料投入，与传统水肥管理技术相比，一年两季平均每公顷节水2430立方米以上，减少氮磷钾素总投入量246公斤以上，增产848.1公斤以上，经济、社会和生态效益显著，具有广阔的推广应用前景。

四、具体实施方式：

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后，可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1

试验在山东省岱岳区道朗镇玄庄村粉壤土地块上进行。试验田0-100cm土层土壤粘粒、砂粒和粉粒含量分别为20.1％、19.1％、60.8％。0-20cm土层土壤含有机质14.23gkg^-1、全氮0.72g>-1，含碱解氮、速效磷、速效钾分别为94.33、42.84和112.77mg>-1。

选用冬小麦品种济麦22和夏玉米品种郑单958。在同一地块，冬小麦于2014年10月6日播种，2015年6月12日收获，夏玉米于2015年6月14日播种，2015年10月1日收获。肥料选用含氮量42％的树脂包膜控释尿素、含氮量46％的普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾。按照冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术的步骤操作如下：

1、在冬小麦播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，相邻两组之间的间距为46cm，等于2倍的冬小麦播种行距，即在相邻两组分层施肥条带之间播种两行冬小麦。本发明实施例1在8cm土层深处施入普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾，在16cm土层深处施入控释尿素、重过磷酸钙和氯化钾，在24cm土层深处施入控释尿素、重过磷酸钙和氯化钾。本发明实施例1冬小麦播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量如表1所示。

表1本发明实施例1冬小麦播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量列表

2、于冬小麦播种当日采集播种麦田地表下0-20cm和地表下20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Wθ_m-0-20＝18.04％和Wθ_m-20-40＝18.63％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量：

Wθ_am-0-40＝(Wθ_m-0-20+Wθ_m-20-40)/2＝(18.04+18.63)/2＝18.34％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为WFC_0-20＝28.01％和WFC_20-40＝22.15％，

用公式(1)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Wθ_r-0-20＝Wθ_m-0-20×100/WFC_0-20＝18.04×100/28.01＝64.41％。

用公式(2)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

WS_0-40＝6.3989Wθ_am-0-40-6.1645＝6.3989×18.34-6.1645＝111.2mm。

用公式(3)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

WS_0-100＝12.037Wθ_am-0-40+79.934＝12.037×18.34+79.934＝300.7mm。

3、依据冬小麦播种当日播种麦田地表下0-20cm土层土壤相对含水量Wθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例1的Wθ_r-0-20＝64.41％＞60％，所以无需在播种期补灌。

本实施例1冬小麦播种期补灌水量为0mm。

4、使用从当地气象部门获取的自冬小麦播种至越冬期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量WP_ps＝20.3mm。

5、用公式(5)计算出冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量：

WW_ps＝WS_0-40+WI_s+WP_ps＝111.2+0+20.3＝131.5mm。

6、于冬小麦越冬期，依据WW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例1的WW_ps＝131.5mm，高于130mm，所以无需在越冬期补灌。

本实施例1冬小麦越冬期补灌水量为0mm。

7、使用从当地气象部门获取的自冬小麦越冬至拔节期间的降水量数据，计算出冬小麦播种至拔节期间的总降水量WP_y1＝93.2mm。

8、用公式(7)计算出冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量：

WW_y1＝WS_0-40+WP_y1＝111.2+93.2＝204.4mm。

9、于冬小麦拔节期计算需补灌水量，并随水追肥。

由于本实施例1冬小麦播种期和越冬期补灌水量均为0mm，所以用公式(8)计算出拔节期需补灌水量：

WI_y1＝-0.6829WW_y1+173.17＝-0.6829×204.4+173.17＝33.6mm。

本实施例1冬小麦拔节期补灌水量为33.6mm。

在冬小麦拔节期补灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。该时期随水追施的普通尿素用量为130kg>-2(含60kg>-2纯氮)，随水追施的氯化钾用量为50kg>-2(含30kg>-2K₂O)

10、使用从当地气象部门获取的自冬小麦拔节至开花期间的降水量数据，计算出冬小麦播种至开花期间的总降水量WP_y2＝117.7mm。

11、用公式(11)计算出冬小麦播种至开花期间的自然主效供水量：

WW_y2＝0.7WS_0-100+0.3WP_y2＝0.7×300.7+0.3×117.7＝210.49+35.31＝245.8mm。

12、于冬小麦开花期计算需补灌水量。

首先用公式(12)计算出冬小麦播种至开花期期间所需的总补灌水量：

WI_ty2＝-1.2039WW_y2+382.42＝-1.2039×245.8+382.42＝86.5mm。

再用公式(13)计算出开花期需补灌水量：

WI_y2＝WI_ty2-WI_s-WI_ps-WI_y1＝86.5-0-0-33.6＝52.9mm。

由于52.9mm＜60mm，则开花期需补灌水量WI_y2为52.9mm。

本实施例1冬小麦开花期补灌水量为52.9mm。

13、在开花期灌水时，由于本实施例1播种期使用的底肥是控释尿素、普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾，所以不需要在开花期追肥。仅使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统进行精量灌溉。

14、冬小麦收获后，在同一地块复种夏玉米。在夏玉米播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，每一组分层施肥条带均与一个夏玉米播种行对应，二者彼此交错5cm，相邻两组分层施肥条带之间的间距为60cm，等于相邻两行夏玉米的间距。本发明实施例1在8cm土层深处施入普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾，在16cm土层深处施入控释尿素、重过磷酸钙和氯化钾，在24cm土层深处施入控释尿素、重过磷酸钙和氯化钾。本发明实施例1夏玉米播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量如表2所示。

表2本发明实施例1夏玉米播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量列表

15、于夏玉米播种当日用土钻采集播种夏玉米田地表下0-20cm和20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Mθ_m-0-20＝7.13％和Mθ_m-20-40＝7.98％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量：

Mθ_am-0-40＝(Mθ_m-0-20+Mθ_m-20-40)/2＝(7.13+7.98)/2＝7.56％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为MFC_0-20＝28.75％和MFC_20-40＝23.11％，

用公式(14)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Mθ_r-0-20＝Mθ_m-0-20×100/MFC_0-20＝7.13×100/28.75＝24.8％。

用公式(15)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

MS_0-40＝6.3989Mθ_am-0-40-6.1645＝6.3989×7.56-6.1645＝42.21mm。

用公式(16)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

MS_0-100＝12.037Mθ_am-0-40+79.934＝12.037×7.56+79.934＝170.93mm。

16、依据夏玉米播种当日田间地表下0-20cm土层土壤相对含水量Mθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例1的Mθ_r-0-20＝24.8％＜60％，则用公式(17)计算夏玉米播种期需补灌水量：

MI_s＝0.4901Mθ_m-0-20²-16.412Mθ_m-0-20+173.29＝0.4901×50.84-16.412×7.13+173.29＝81.19mm。

由于81.19mm＞60mm，所以本实施例1的夏玉米播种期补灌水量MI_s为60mm。

使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统进行精量灌溉。

17、使用从当地气象部门获取的自夏玉米播种至拔节期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量MP_ps＝41.9mm。

18、用公式(18)计算出夏玉米播种至拔节期间的根层主效供水量：

MW_ps＝MS_0-40+MI_s+MP_ps＝42.21+60+41.9＝144.11mm。

19、于夏玉米拔节期，依据MW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例1的MW_ps＝144.11mm，高于130mm，所以无需在夏玉米拔节期补灌。

本实施例1夏玉米拔节期补灌水量为0mm。

20、使用从当地气象部门获取的自夏玉米拔节期至大喇叭口期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的总降水量MP_y1＝58.2mm。

21、用公式(20)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的自然主效供水量：

MW_y1＝MS_0-40+MP_y1＝42.21+58.2＝100.41mm。

22、于夏玉米大喇叭口期计算需补灌水量。

由于本实施例1夏玉米播种期补灌水量大于0mm，则先用公式(22)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间所需的总补灌水量：

MI_ty1＝-0.534MW_y1+178.09＝-0.534×100.41+178.09＝124.5mm。

再用公式(23)计算出夏玉米大喇叭口期需补灌水量：

MI_y1＝MI_ty1-MI_s-MI_ps＝124.5-60-0＝64.5mm。

23、在大喇叭口期灌水时，由于本实施例1播种期使用的底肥是控释尿素、普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾，所以不需要在大喇叭口期追肥。仅使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统进行精量灌溉。

24、使用从当地气象部门获取的自夏玉米大喇叭口期至开花期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至开花期间的总降水量P_y2＝180.0mm。

25、用公式(24)计算出夏玉米播种至开花期间的自然主效供水量：

MW_y2＝0.7MS_0-100+0.3MP_y2＝0.7×170.93+0.3×180.0＝173.65mm。

26、于夏玉米开花期计算需补灌水量，并随水追肥。

首先用公式(25)计算出夏玉米播种至开花期期间所需的总补灌水量：

MI_ty2＝-1.2039MW_y2+382.42＝-1.2039×173.65+382.42＝173.4mm。

再用公式(26)计算夏玉米开花期需补灌水量：

MI_y2＝MI_ty2-MI_s-MI_ps-MI_y1＝173.4-60-0-64.5＝48.9mm。

由于48.9mm＜60mm，则本实施例1夏玉米开花期补灌水量MI_y2为48.9mm。

在夏玉米开花期补灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。本实施例1该时期随水追施的普通尿素用量为104kg>-2(含48kg>-2纯氮)，随水追施的氯化钾用量为40kg>-2(含24kg>-2K₂O)。

如表3所示，本实施例1冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术与传统水肥管理技术相比，两季共节水243.0mm，每公顷节水2430立方米，每公顷减少N、P₂O₅和K₂O投入量分别为126公斤、60公斤和60公斤，每公顷增产粮食848.1公斤。

表3本发明实施例1冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术与传统水肥管理技术两季作物全生育期灌水量、施肥量和产量对比

实施例2

试验在山东省岱岳区道朗镇玄庄村粉壤土地块上进行。试验田0-100cm土层土壤粘粒、砂粒和粉粒含量分别为20.1％、19.1％、60.8％。0-20cm土层土壤含有机质14.23gkg^-1、全氮0.72g>-1，含碱解氮、速效磷、速效钾分别为94.33、42.84和112.77mg>-1。

选用冬小麦品种济麦22和夏玉米品种郑单958。在同一地块，冬小麦于2014年10月6日播种，2015年6月12日收获，夏玉米于2015年6月14日播种，2015年10月1日收获。肥料选用含氮量46％的普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾。按照冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术的步骤操作如下：

1、在冬小麦播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，相邻两组之间的间距为46cm，等于2倍的冬小麦播种行距，即在相邻两组分层施肥条带之间播种两行冬小麦。本发明实施例2冬小麦播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量如表4所示。

表4本发明实施例2冬小麦播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量列表

2、于冬小麦播种当日采集播种麦田地表下0-20cm和地表下20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Wθ_m-0-20＝19.46％和Wθ_m-20-40＝19.52％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量：

Wθ_am-0-40＝(Wθ_m-0-20+Wθ_m-20-40)/2＝(19.46+19.52)/2＝19.49％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为WFC_0-20＝28.90％和WFC_20-40＝23.05％，

用公式(1)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Wθ_r-0-20＝Wθ_m-0-20×100/WFC_0-20＝19.46×100/28.90＝67.34％。

用公式(2)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

WS_0-40＝6.3989Wθ_am-0-40-6.1645＝6.3989×19.49-6.1645＝118.6mm。

用公式(3)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

WS_0-100＝12.037Wθ_am-0-40+79.934＝12.037×19.49+79.934＝314.5mm。

3、依据冬小麦播种当日播种麦田地表下0-20cm土层土壤相对含水量Wθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例2的Wθ_r-0-20＝67.34％＞60％，所以无需在播种期补灌。

本实施例2冬小麦播种期补灌水量为0mm。

4、使用从当地气象部门获取的自冬小麦播种至越冬期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量WP_ps＝20.3mm。

5、用公式(5)计算出冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量：

WW_ps＝WS_0-40+WI_s+WP_ps＝118.6+0+20.3＝138.9mm。

6、于冬小麦越冬期，依据WW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例2的WW_ps＝138.9mm，高于130mm，所以无需在越冬期补灌。

本实施例2冬小麦越冬期补灌水量为0mm。

7、使用从当地气象部门获取的自冬小麦越冬至拔节期间的降水量数据，计算出冬小麦播种至拔节期间的总降水量WP_y1＝93.2mm。

8、用公式(7)计算出冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量：

WW_y1＝WS_0-40+WP_y1＝118.6+93.2＝211.8mm。

9、于冬小麦拔节期计算需补灌水量，并随水追肥。

由于本实施例2冬小麦播种期和越冬期补灌水量均为0mm，所以用公式(8)计算出拔节期需补灌水量：

WI_y1＝-0.6829WW_y1+173.17＝-0.6829×211.8+173.17＝28.5mm。

本实施例2冬小麦拔节期补灌水量为28.5mm。

在冬小麦拔节期补灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。该时期随水追施的普通尿素用量为261kg>-2(含120kg>-2纯氮)，随水追施的氯化钾用量为40kg>-2(含24kg>-2K₂O)。

10、使用从当地气象部门获取的自冬小麦拔节至开花期间的降水量数据，计算出冬小麦播种至开花期间的总降水量WP_y2＝117.7mm。

11、用公式(11)计算出冬小麦播种至开花期间的自然主效供水量：

WW_y2＝0.7WS_0-100+0.3WP_y2＝0.7×314.5+0.3×117.7＝220.15+35.31＝255.46mm。

12、于冬小麦开花期计算需补灌水量。

首先用公式(12)计算出冬小麦播种至开花期期间所需的总补灌水量：

WI_ty2＝-1.2039WW_y2+382.42＝-1.2039×255.46+382.42＝74.9mm。

再用公式(13)计算出开花期需补灌水量：

WI_y2＝WI_ty2-WI_s-WI_ps-WI_y1＝74.9-0-0-28.5＝46.4mm。

由于46.4mm＜60mm，则开花期补灌水量WI_y2为46.4mm。

本实施例2冬小麦开花期补灌水量为46.4mm。

13、在开花期灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。该时期随水追施的普通尿素用量为104kg>-2(含48kg>-2纯氮)，随水追施的氯化钾用量为40kghm^-2(含24kg>-2K₂O)。

14、冬小麦收获后，在同一地块复种夏玉米。在夏玉米播种的同时，实施底肥分层条施，即将底施氮磷钾肥分别条施于地表以下8cm、16cm和24cm深处。垂直分布于上述三个不同深度土层的施肥条带为一组，每一组分层施肥条带均与一个夏玉米播种行对应，二者彼此交错5cm，相邻两组分层施肥条带之间的间距为60cm，等于相邻两行夏玉米的间距。本发明实施例2夏玉米播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量如表5所示。

表5本发明实施例2夏玉米播种期按比例条施于各土层土壤中的氮磷钾素量列表

15、于夏玉米播种当日用土钻采集播种夏玉米田地表下0-20cm和20-40cm土层土壤样品，用传统的烘干法测定土壤质量含水量，分别为Mθ_m-0-20＝6.66％和Mθ_m-20-40＝7.30％，并用算术平均值计算方法计算出地表下0-40cm土层土壤平均质量含水量：

Mθ_am-0-40＝(Mθ_m-0-20+Mθ_m-20-40)/2＝(6.66+7.30)/2＝6.98％。

用传统的环刀法测定持水量，分别为MFC_0-20＝28.93％和MFC_20-40＝23.02％，

用公式(14)计算出地表下0-20cm土层土壤相对含水量：

Mθ_r-0-20＝Mθ_m-0-20×100/MFC_0-20＝6.66×100/28.93＝23.02％。

用公式(15)计算出地表下0-40cm土层土壤蓄水量：

MS_0-40＝6.3989Mθ_am-0-40-6.1645＝6.3989×6.98-6.1645＝38.50mm。

用公式(16)计算出地表下0-100cm土层土壤蓄水量：

MS_0-100＝12.037Mθ_am-0-40+79.934＝12.037×6.98+79.934＝163.95mm。

16、依据夏玉米播种当日田间地表下0-20cm土层土壤相对含水量Mθ_r-0-20数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例2的Mθ_r-0-20＝23.02％＜60％，则用公式(17)计算夏玉米播种期需补灌水量：

MI_s＝0.4901Mθ_m-0-20²-16.412Mθ_m-0-20+173.29＝0.4901×44.36-16.412×6.66+173.29＝85.73mm。

由于85.73mm＞60mm，所以本实施例2的夏玉米播种期补灌水量MI_s为60mm。

使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统进行精量灌溉。

17、使用从当地气象部门获取的自夏玉米播种至拔节期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量MP_ps＝41.9mm。

18、用公式(18)计算出夏玉米播种至拔节期间的根层主效供水量：

MW_ps＝MS_0-40+MI_s+MP_ps＝38.5+60+41.9＝140.4mm。

19、于夏玉米拔节期，依据MW_ps数值的大小，判断是否需要补灌。

由于本实施例2的MW_ps＝140.4mm，高于130mm，所以无需在夏玉米拔节期补灌。

本实施例2夏玉米拔节期补灌水量为0mm。

20、使用从当地气象部门获取的自夏玉米拔节期至大喇叭口期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的总降水量MP_y1＝58.2mm。

21、用公式(20)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间的自然主效供水量：

MW_y1＝MS_0-40+MP_y1＝38.5+58.2＝96.7mm。

22、于夏玉米大喇叭口期计算需补灌水量。

由于本实施例2夏玉米播种期补灌水量大于0mm，则先用公式(22)计算出夏玉米播种至大喇叭口期期间所需的总补灌水量：

MI_ty1＝-0.534MW_y1+178.09＝-0.534×96.7+178.09＝126.5mm。

再用公式(23)计算出夏玉米大喇叭口期需补灌水量：

MI_y1＝MI_ty1-MI_s-MI_ps＝126.5-60-0＝66.5mm。

本实施例2夏玉米大喇叭口期补灌水量为66.5mm。

23、由于本实施例2播种期使用的底肥是普通尿素、重过磷酸钙和氯化钾，所以在夏玉米大喇叭口期需要追肥。该时期需要追施的普通尿素量为87kg>-2(含40kg>-2纯氮)、氯化钾量为40kg>-2(含24kg>-2K₂O)。

在大喇叭口期灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。

24、使用从当地气象部门获取的自夏玉米大喇叭口期至开花期期间的降水量数据，并计算出夏玉米播种至开花期间的总降水量P_y2＝180.0mm。

25、用公式(24)计算出夏玉米播种至开花期间的自然主效供水量：

MW_y2＝0.7MS_0-100+0.3MP_y2＝0.7×163.95+0.3×180.0＝168.77mm。

26、于夏玉米开花期计算需补灌水量，并随水追肥。

首先用公式(25)计算出夏玉米播种至开花期期间所需的总补灌水量：

MI_ty2＝-1.2039MW_y2+382.42＝-1.2039×168.77+382.42＝179.2mm。

再用公式(26)计算夏玉米开花期需补灌水量：

MI_y2＝MI_ty2-MI_s-MI_ps-MI_y1＝179.2-60-0-66.5＝52.7mm。

由于52.7mm＜60mm，则本实施例2夏玉米开花期补灌水量MI_y2为52.7mm。

在夏玉米开花期补灌水时，使用山东农业大学和山东东禾农业科技有限公司合作生产的肥料精确定量智能搅磨循环溶混系统和小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统，先将需要追施的普通尿素和氯化钾溶解，再将肥液随灌溉水均匀地施入冬小麦根层。本实施例2该时期随水追施的普通尿素用量为174kg>-2(含80kg>-2纯氮)，随水追施的氯化钾用量为40kg>-2(含24kg>-2K₂O)。

如表6所示，本实施例2冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术与传统水肥管理技术相比，两季共节水248.8mm，每公顷节水2488立方米，每公顷减少N、P₂O₅和K₂O投入量分别为126公斤、60公斤和60公斤，每公顷增产粮食1249.2公斤。

表6本发明实施例2冬小麦-夏玉米复种连作根层水肥供需时空耦合调控技术与传统水肥管理技术两季作物全生育期灌水量、施肥量和产量对比