小麦按需补灌水肥一体化技术

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一、技术名称

小麦按需补灌水肥一体化技术

二、技术概述

（一）技术基本情况

黄淮和北部冬麦区自然降水量的区域分布和季节分布不均衡，由东南向西北递减，70%～80% 集中于夏季，小麦季总降水量约150 mm～300 mm，而小麦总耗水量约450 mm左右，亏缺35%～65%。因此在小麦季适时补充灌溉是该地区实现持续高产，保障国家粮食安全的重要技术途径。然而，现行的灌溉方式和设施难以定量，灌水量往往过大，而且肥水不匹配、追肥技术落后，导致水肥浪费严重，制约农业可持续发展，威胁国家粮食和生态安全，急需在生产中推广应用节水节肥高产高效的水肥管理技术。

小麦按需补灌水肥一体化技术是一项节水节肥高产高效栽培技术。不仅能充分利用土壤贮水和自然降水，发挥水肥耦合效应，显著提高水分和肥料利用效率，大幅减少灌溉水和肥料投入，有效解决生产中水肥浪费严重的问题，而且与大田微灌和水肥一体化设施有机融合，填补了传统生产模式中水肥机械化管理的空白。该项技术包括按需补灌技术和基于按需补灌的水肥一体化技术。按需补灌是以小麦高产高效需水进程为依据，根据播前底墒和小麦各生育阶段的自然降水量确定关键生育时期的水分亏缺程度，通过精确灌溉补足高产所需供水，以实现高产和高水分利用效率的调控目标。基于按需补灌的水肥一体化技术则是在按需补灌的基础上，依据小麦需肥规律及水肥耦合关系，在补灌水的同时，按一定比例随水施入氮、钾等水溶性肥料的技术。

（二）技术示范推广情况

该技术已连续多年在河北衡水、河南新乡、安徽凤台、江苏睢宁、山东德州、淄博、泰安、济宁、枣庄、临沂、潍坊、烟台等地大面积示范和推广应用，近三年累计2000余万亩。

（三）提质增效情况

多年多点生产实践证明，采用该技术，与传统水肥管理模式相比，可减少灌溉用水量35%~60%左右，水分利用效率提高15%以上；肥料投入减少10%~15%，肥料利用率提高12%以上，增产幅度达8%左右。

（四）技术受认可与获奖情况

该技术为农业部公益性行业（农业）科研专项经费项目“黄淮流域小麦玉米水稻田间用节水节肥节药综合技术方案”（编号201503130）研发的重要科技成果。其关键技术内容已编制成山东省地方标准“小麦微喷补灌节水技术规程”（DB37/T 3174—2018）和“冬小麦水肥一体化技术规程”（DB 37/T 3558—2019）。2018年10月21日，该技术已连续两年被山东省农业厅和科技厅联合推荐为山东省农业主推技术。

三、技术要点

（一）按需补灌

1. 耕作前测定土壤容重和田间持水率

麦田耕作前测定0～20 和20～40 cm土层土壤容重和田间持水率。由于同一地块各土层土壤容重和持水率相对稳定，可每隔2～3年测定一次。

2. 生育期间监测自然降水量

通过雨量数据采集器或从当地气象局（站），获取冬小麦生育期间的自然降水量。

3. 关键生育时期确定补灌水量

冬小麦一生中一般需要在播种期补灌保苗水，在越冬期补灌促壮水，在拔节期补灌稳产水，在开花期补灌增产水。冬小麦在各关键生育时期是否需要补灌以及所需补灌水量，依据其高产高效耗水特性和自然供水状况确定。具体可采用以下两种方法：

（1）采用专家辅助决策支持系统

① 播种前测定土壤体积含水率

于小麦播种前1 d或当天，测定田间地表下0～20 cm和20～40 cm土层土壤体积含水率。

② 确定补灌时期和补灌水量

利用作物按需补灌水肥一体化管理决策支持系统（http://www.cropswift.com/），输入土壤容重和田间持水率、播种期土壤体积含水率及某生育阶段的自然降水量，即可确定播种期、越冬期、拔节期和开花期是否需要补充灌溉以及所需的补灌水量。

（2）采用阈值判断法

① 播种期

Ⅰ.土壤耕作前5～7 d，测定0～20 cm土层土壤相对含水率(θ_r-0-20，%)。当θ_r-0-20＞75 % 时，无需补灌；当θ_r-0-20≤75 % 时，用公式(1)计算需补灌水量(I, mm)，并于耕作前3～5 d实施灌溉。

I=10×0.2×γ_0-20×(FC_m-0-20-θ_m-0-20………………………………(1)

式中：I 为需补灌水量（mm）；γ0-20 为0～20 cm土层土壤容重(g/cm³)；FCm-0-20为0～20 cm土层土壤田间持水率(m/m，%)；θm-0-20为0～20 cm土层土壤重量含水率(m/m，%)。

Ⅱ.土壤耕作前没灌水的麦田，应于小麦播种前1～2 d测定θ_r-0-20。当θ_r-0-20＞70 % 时，无需补灌；当θ_r-0-20≤70 % 时，用公式(1)计算需补灌水量，并于播种后实施灌溉。

② 越冬期

在日平均气温下降至3 ℃左右、表层土壤夜冻昼消时测定θ_r-0-20。当θ_r-0-20＞60 % 时，无需补灌；当θ_r-0-20≤60 % 时，用公式(1)计算需补灌水量，并及时实施灌溉。

③ 拔节期

Ⅰ.在小麦拔节初期测定θ_r-0-20。当θ_r-0-20＞70 % 时，无需补灌；当θ_r-0-20≤50 %时，用公式(1)计算需补灌水量，并及时实施灌溉。

Ⅱ.当小麦拔节初期50 %<θ_r-0-20≤70 %时，暂不灌溉，于拔节后10 d测定θ_r-0-20。当θ_r-0-20＞70 %时，无需补灌；当θ_r-0-20≤70 % 时，用公式(1)计算需补灌水量，并及时实施灌溉。

④ 开花期

在小麦完花期测定θ_r-0-20。当θ_r-0-20＞50 %时，无需补灌；当θ_r-0-20≤50 % 时，用公式(1)计算需补灌水量，并及时实施灌溉。

（二）水肥一体化管理

1. 分类施

氮、磷、钾肥的施用时期和数量根据土壤质地、耕层主要养分含量和小麦目标产量确定。耕层主要养分含量分级见表1。不同土壤质地、耕层养分级别和目标产量麦田的施肥方案如表2所示。

表1 麦田耕层养分含量分级表

表2 麦田分类施肥表

注：N代表黏土，R代表轻壤土、中壤土和重壤土，S代表砂壤土；B : J : A为底肥 : 拔节肥 : 开花肥。

小麦拔节期和开花期需要追肥的麦田，使用与微灌系统相配套的溶肥和注肥设备，在补灌水的同时，将肥液注入输水管，使其随灌溉水均匀施入田间。如果该时期需要追肥但不需灌水，则需在该时期增灌10 mm，以随水追肥。

2. 随水追肥

肥液的配制和注肥操作流程依据作物按需补灌水肥一体化管理决策支持系统（http://www.cropswift.com/）提供的方案实施。

水肥一体化须采用液体肥料或可溶性固体肥料，如尿素、氯化钾等。

四、适宜区域

黄淮和北部冬麦区水浇地麦田。

五、注意事项

1.采用的微喷头，工作压力为0.15～0.25 Mpa，流量不大于250 L/h。

2.采用的微喷带，最小喷射角70°左右，最大喷射角85°左右；工作压力为0.08～0.12 MPa，流量为80～120 L/（m•h）。微喷带应沿小麦种植行向铺设，铺设间距1.5～1.8 m；当管径为51 mm左右时，铺设长度≤80 m。

3.为防止灌溉水和肥液中的杂质堵塞微灌灌水器的出水孔，需要在微灌系统的首部安装过滤器。

六、依托单位

单位名称：山东农业大学

联系地址：山东省泰安市泰山区岱宗大街61号

邮政编码：271018

联系人：谷淑波

联系电话：0538-8240096

电子信箱：wangd@sdau.edu.cn

单位名称：西北农林科技大学

联系地址：陕西省杨凌区邰城路3号

邮政编码：712100

联系人王东

联系电话：18661310006

电子信箱：1486248493@qq.com