CN107509506A

CN107509506A - 一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法

Info

Publication number: CN107509506A
Application number: CN201710742227.7A
Authority: CN
Inventors: 党红凯; 曹彩云; 郑春莲; 马俊永; 李科江; 李晓爽; 李海山; 李梦; 王笑非
Original assignee: Dry Land Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences
Current assignee: Dry Land Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2017-12-26
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: CN107509506B

Abstract

本发明涉及一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，该方法通过测墒补灌量化灌溉水，通过底墒储水量决定底施氮肥量，拔节期测基部茎秆NO3‑N含量和墒情监测来确定拔节期水肥管理，并且量化中后期追氮肥量，在病虫草害管理上实施杀菌剂和杀虫剂两次拌种量化用药量，从而实现冬小麦水肥药的有效管理，本发明的实施减少了一年两作条件下冬小麦生产对地下水的过量开采，同时也减少肥和药的使用，有利于绿色安全高效的可持续生产，并且该技术方案不但没有增加额外的投入，反而减少了投入的成本，推广应用的前景广阔。

Description

一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法

技术领域

本发明属于冬小麦种植技术领域，具体涉及一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法。

背景技术

冬小麦种植前和生长期间均需要适量水的供应，而土壤肥力的不足可以通过施撒肥料来进行补充，在生长期，为了避免病虫草害，还需要进行药的施加来进行管理，现有的小麦种植生产技术中，通过测量土壤需水量来进行水量供应的方法，也有通过测量不同时期土壤中肥料含量和相应时期所需肥料元素来进行施肥量的控制，但是现有技术中，尤其是在华北平原地区等地下水严重短缺的地域，采用现有技术的灌溉方式和施肥方法不利于节水，并且肥料的施加并不能被小麦完全吸收，因此，需要针对小麦种植过程中水、肥、药三要素相结合来进行绿色高效生产。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的缺点，提供了一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，通过该生产方法的实施，减少了一年两作条件下小麦生产对地下水的过量开采，同时也减少了肥和药的使用，有利于绿色安全高效的可持续生产，该生产方法相比于现有种植生产方法显著减少了投入成本。

本发明的具体技术方案是：

一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，该生产方法依次包括整地、冬小麦播种、播后镇压以及灌溉水、肥料以及病虫草害管理，关键点是，所述的灌溉水管理为拔节期灌水一次，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

公式①中，△W为测量日期至拔节期重度缺水情况下的土壤阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γ_i为第i层土壤干容重，H_i—第i层土壤厚度，θ_i1和θ_i2分别为第i层土壤测量日期和拔节期重度缺水情况下的含水量并且以占干土重的百分数计算；

然后，将土壤阶段耗水量带入如下公式：

△Etc＝△W+P ②

公式②中，△Etc为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段蒸散量，P为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段降水量，△Etc、P均通过常年实际数值的平均值表格查询获得；查表时，满足公式②时的日期即为拔节期一次灌溉日期；

灌水量的确定根据下述公式进行计算：

公式③中，△W₁为拔节期灌水日期至扬花期中度缺水情况下的土壤阶段耗水量，θ_i3是拔节期灌水日期的土壤含水量，θ_i4是扬花期中度缺水时的土壤含水量；

I＝△Etc₁-△W₁-P₁ ④

公式④中，I为灌水量，P₁为拔节期灌溉日期至扬花期的降水量，△Etc₁为拔节期灌溉日期至扬花期的阶段蒸散量；

将公式③计算得到的△W₁值带入公式④中，计算得到的I值即为拔节期一次灌水的灌水量；

所述的肥料管理包括底肥管理和追肥管理，底肥的施氮量为土壤在播种期至拔节期一次灌水期间所需的氮量，施氮量通过以下公式计算：

G＝V_N×t ⑤

公式⑤中，G为底肥用量，V_N为植株对氮的平均吸收速率，t为播种至拔节期一次灌水间隔的天数；

追肥管理包括追肥时间和追肥量的确定，追肥时间为拔节期一次灌水的时间，追肥量通过以下公式进行计算：

G_追＝V_后期d_后期 ⑥

公式⑥中，G_追为追肥量，V_后期为追肥后植株对氮的平均吸收速率，d_后期为追氮至成熟期间隔的天数。

所述的病虫草害管理中包括施药管理，所施药剂为杀菌剂和杀虫剂二次拌种，先拌杀虫剂，闷种晾干后再拌杀菌剂，并且先拌乳剂，待吸收晾干后再拌粉剂，粉剂拌种时进行干拌，根据底墒储水量确定药剂的施用量：

小麦足墒播种时，0-20cm土壤相对含水量为70％-85％，设定该值为x％，则种子药浆比为100：[1.5+0.5×(x％-70％)×100÷15]；

当0-20cm土壤相对含水量≤70％，则种子药浆比为100:1.5；

当0-20cm土壤相对含水量≥85％，则种子药浆比为100:2。

所述的冬小麦播种为足墒播种，0-60cm土壤相对含水量≥70％，此时土壤储水量为Wa，拔节期土壤相对含水量为55％时为灌水的临界值Wb，播种至拔节期的土壤有效储水量即土壤阶段耗水量为△W＝Wa-Wb，将△W带入公式②中，查表推算得到的日期即为拔节期灌水日期。

所述的追肥管理中，在拔节期取植株基部茎，榨汁后测定汁液中NO₃ ^-的含量，在测定含量低于2000ppm的日期与计算得到的拔节期灌水日期之间的中间日期进行拔节期灌水，并随灌水进行追肥。

本发明的有益效果是：本发明通过测墒补灌量化灌水量，通过底墒储水量决定底施氮肥量，拔节期测基部茎秆NO₃ ^-含量和墒情监测来确定拔节期水肥管理，量化中后期追氮肥量；通过实施杀菌剂和杀虫剂2次拌种量化用药量，从而实现冬小麦水肥药三节绿色高效生产。本方法方便农民对绿色高效生产技术的掌握和应用，本发明对合理制定小麦栽培技术、稳定小麦种植面积、促进区域农业可持续发展具有重要的理论意义和应用前景。本发明的实行减少了一年两作条件下小麦生产对地下水的过量开采，同时也减少肥和药的使用，有利于绿色安全高效的可持续生产。该技术不但不增加额外的投入，反而减少了投入的成本，技术推广应用前景广阔。

具体实施方式

本发明涉及一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，该生产方法依次包括整地、冬小麦播种、播后镇压以及灌溉水、肥料以及病虫草害管理，所述灌溉水管理为拔节期灌水一次，需要进行灌水时间和灌水量的精确推算，所述肥料管理包括底肥管理和追肥管理，底肥管理包括底施氮肥量的确定，追肥管理包括追肥时间和追肥量的精确计算，所述病虫草害管理包括杀菌剂和杀虫剂的2次拌种施用，经过本发明中所涉及的水、肥、药三种管理方法能够在保证产量的基础上，减少水、肥、药的施用并且施用量能够完全得到利用，技术方案的具体细节通过具体实施例来进行阐述。

具体实施例，以衡水地区为例，首先测定底墒含水量是否是足墒播种，足墒播种确定标准为0-60cm土壤相对含水量不小于70％，即绝对含水量≥26.04％，2015年10月10日小麦播种，0-60cm播种器的底墒含水量为27.86％，属于足墒播种范围内，无需进行底墒水的补灌。

所述的灌溉水管理为拔节期灌水一次，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

公式①中，△W为测量日期至拔节期重度缺水情况下的土壤阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γ_i为第i层土壤干容重，H_i—第i层土壤厚度，θ_i1和θ_i2分别为第i层土壤测量日期和拔节期重度缺水情况下的含水量并且以占干土重的百分数计算，10为单位换算系数；

拔节期灌水是在0-60cm土壤重度缺水上情况下进行的，对应的相对含水率为55％，即绝对含水率≥19.48％；

小麦播种后至拔节期初期，根系主要活跃在0-100cm土壤中，足墒播种情况下，播种期0-100cm土壤含水率以27.86％计算，拔节期0-100cm土壤含水率以19.48％计算，土壤容重以1.4g/cm³计算，播种期土壤水分含量W_a＝27.86％×1.4g/cm³×100cm÷1g/cm³×10mm/cm，拔节期初期土壤水分含量W_b＝19.48％×1.4g/cm³×100cm÷1g/cm³×10mm/cm，则△W＝W_a-W_b＝117mm；

然后，将△W＝117mm带入如下公式：

△Etc＝△W+P ②

公式②中，△Etc为播种期至拔节期初期阶段蒸散量，P为播种期至拔节期初期阶段降水量，通过表1和表3可以查询、计算不同阶段逐日的蒸散量累进积累量和降雨量累进积累量，△Etc、P通过表1和表3查询、计算可以得到，满足公式②时的日期即为灌溉日期；

表1-小麦生育期日均蒸散量与蒸散量阶段积累量

表2-日均降雨量

表3-降雨阶段积累量和累进积累量

由于从播种到需要灌水期间的△W＝117mm，为定值，根据蒸散量累进积累量和降雨量累进积累量，计算查找满足公式△Etc＝117+P成立的日期，该日期即为拔节期一次灌水的日期，具体操作时，先确定满足公式基本成立的阶段积累量，再根据日均量，微调计算出精确日期，计算过程中还有两个要求：1)不同生育阶段日均蒸散量和日均降雨量不同，预测天数大于前一生育阶段，阶段积累量推延到下一个生育阶段，并逐日计算，确定满足公式成立的时间；2)总蒸散量的值与降雨量+土壤水之间的误差小于该阶段日均蒸散量值。

根据表1、表2和表3得到如下表a

表a中，播种期至拔节期的阶段蒸散量为143.85mm，阶段降雨量为37.38mm，拔节期至孕穗期的日均蒸散量为2.18mm，日均降雨量为0.92，土壤水为定值117mm，当进入拔节期的天数为8天时，总蒸散量为161.29mm，总降雨量+土壤水为161.74mm，两者差值为0.45mm，小于日均蒸散量，因此，在正常年份下，足墒播种时，水分可以维持至次年的4月1日之后的第八天，即为4月8日，灌溉日期应该在4月8日，范围在4月10日前后。

实际操作中，需要在播种期至拔节期初期之间进行多次墒情监测，从而确定是否需要灌溉或具体灌水时间，采用钻土干燥法测定土壤含水量，小麦播种后每隔20d(进入越冬期，麦田封冻后停止监测),第二年返青后每隔10d监测一次，灌水或降雨后加测,同一灌溉畦块钻取0-100cm土层土样，每10cm为一层进行取土测定，判断土壤水分是否在适宜范围内，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

公式①中，△W为测量日期至拔节期重度缺水情况下的土壤阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γ_i为第i层土壤干容重，H_i—第i层土壤厚度，θ_i1和θ_i2分别为第i层土壤测量日期和拔节期重度缺水情况下的含水量并且以占干土重的百分数计算，10为单位换算系数，土壤缺水程度划分通过表5获得；

表5-冬小麦土壤墒情指标

选取3月10日、20日以及30日分别进行土壤阶段耗水量的测定，分别得到△W₁₀＝63.78mm，△W₂₀＝44.35mm，△W₃₀＝16.67mm，为满足公式△Etc＝△W+P，分别进行灌溉日期的确定：

表b

3月10日测定土壤储水量为63.78mm，3月10日到4月22日蒸散量为73.71mm，降水量为28.28mm，73.71＜28.28+63.78，即截止到4月22日(拔节-孕穗为4月1日-4月22日)不能满足公式②成立；

从4月23日开始逐日推算(即下一个生育阶段，孕穗-扬花期4月23日-5月3日)，第t天进行灌溉，建立方程73.71+2.87×t＝28.28+0.93×t+63.78,解方程得t≈9,即在5月1日进行灌溉比较适宜；

表c

3月20日测定土壤储水量为44.35mm，3月20日到4月22日蒸散量为60.41mm，降水量为24.01mm，60.41＜24.01+44.35，即截止到4月22日，不能满足公式②成立；

从4月23日开始逐日推算，第t天进行灌溉，建立方程44.35+2.18×t＝24.01+0.93×t+44.35,解方程得t≈6,即在4月28日进行灌溉比较适宜；

表d

3月30日测定土壤储水量为16.67mm，3月30日到4月1日蒸散量为1.33mm，降水量为0.43mm，从4月1日起开始推算，第t天进行灌溉，建立方程1.33+2.18×t＝0.43+0.92×t+16.67,解方程得t≈13,即4月13日进行灌溉比较适宜；

综合表b、表c以及表d的结果，预测时间越长，可变因素越多，推算的灌溉日期越近、越精准，因此，以最后一次预测作为最终灌溉日期，即4月13日实施拔节期一次灌水。

灌水量根据下述公式进行计算：

I＝△Etc₁-△W₁-P₁ ④

公式④中，I为灌水量，P₁为拔节期灌溉日期至扬花期的降水量，△Etc₁为拔节期灌溉日期至扬花期的阶段蒸散量；将公式③中计算值代入公式④中，最终就能够得到拔节期一次灌溉所需的灌水量；

由于小麦拔节期到扬花期阶段为水分敏感期，因此，该阶段不能出现重度缺水的情况，灌水量应该满足到扬花期土壤水分在中度缺水下限，应该≥60％，所以0-80cm土体≥60％的土壤含水量即为有效含水量，4月13日灌溉，以5月5日为扬花日，结合表1、2、3，并通过取土测墒和公式③得到4月13日土体的实际储水量，即有效含水量，计算过程如下：

取土测墒得到的土壤深度0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm、40-50cm、50-60cm、60-70cm、70-80cm的土壤实际储水量，4月13日测得的上述八个土壤深度的含水量分别为15.8％、16.9％、18.7％、19.4％、18.9％、20.9％、20.1％、22.3％，土壤容重分别为1.48、1.55、1.69、1.57、1.66、1.6、1.52、1.47，单位为g/cm³，然后根据储水量计算公式：含水量×土壤容重×10cm÷1g/cm³×10mm/cm，得到各个土层的储水量分别为23.33mm、26.17mm、31.54mm、30.39mm、31.35mm、33、51mm、30.50mm以及32.74mm，累加后得到0-80cm土壤的实际储水量为239.53mm；扬花期储水下限为中度缺水下限，即5月5日土壤相对含水量为60％，每一土层的绝对含水量分别为22.2％、22.2％、20.88％、20.88％、20.88％、20.88％、20.58％、20.58％，根据储水量计算公式：含水量×土壤容重×10cm÷1g/cm³×10mm/cm，得到各个土层的储水量分别为32.86mm、34.41mm、35.29mm、32.78mm、34.66mm、33.41mm、31.28mm、30.25mm，累加后得到5月5日当天0-80cm土壤储水量预测值为264.94mm，则4月13日至5月日这一阶段0-80cm土壤的有效含水量，即实际储水量为△W₁＝239.53mm-264.94mm＝-25.41mm；

结合查表，得到4月13日至5月5日的降水量累计为P₁＝21.27mm；

结合查表，得到4月13日至5月5日的阶段蒸散量为△Etc₁＝2.18mm×10+31.57mm+3.57mm×2＝60.51mm；

根据公式④：I＝△Etc₁-△W₁-P₁＝60.51mm+25.41mm-21.27mm＝64.65mm，最终得到拔节期一次灌水的精确的灌水量为64.65mm。

G＝V_N×t ⑤

G_追＝V_后期d_后期 ⑥

公式⑥中，G_追为追肥量，V_后期为追肥后植株对氮的平均吸收速率，d_后期为追氮至成熟期间隔的天数；

小麦氮素吸收速率预测参考值的确定过程如下：

1)基础数据为2004年-2005年和2005年-2006年连续2年产量水平为600kg/亩的几个品种氮素吸收速率，如表4所示；

2)校正数值为2014-2015年，节水节肥条件下，亩产470kg/亩小麦氮素吸收速率，品种为衡4399；KcN为高产条件下衡4399限水条件下氮素吸收积累速率与多个品种连续2年氮素吸收积累速率比值；

3)小麦氮素吸收速率预测参考值＝KcN×各阶段多个品种连续2年氮素吸收积累速率平均值，如表4所示。

表4-丰产条件下冬小麦测墒预警小麦植株不同阶段氮素日吸收量预测参考值(kg/ha)

A、底肥管理主要涉及底肥量的确定

根据测定的117mm的土壤有效储水量，可以维持到4月8日前后，施用底肥时，以水定肥，足墒播种时进行底肥的施用，边补墒边进行底肥的施加，氮肥施用量应基本满足4月8日之前的小麦需求，通过查表4，结合下述公式进行计算：

G＝47.70+22.49+52.67+41.62÷21×8＝138.72kg/ha，公式中的“8”为进入拔节期第8天，计算所得的底肥量折合为9.25kg/亩；

B、追肥时间和追肥量的确定

追肥时间的推算过程：

进入4月份，定期监测小麦基部茎秆中NO₃ ^-的含量，一旦发现低于2000ppm，即为需要追肥，4月7日NO₃ ^-含量为1997ppm，低于2000ppm，则该天为需要追肥，结合3月30日计算得到的实际的拔节期一次灌水的日期为4月13日，那么为了兼顾水肥，选择4月7日至13日之间的中间日期，4月10日进行拔节期一次灌水，并且随灌溉水进行追肥，采取水肥同施；

追肥量的推算过程：

追施氮肥原则是，如果在补肥时氮肥已吸收殆尽，补肥量按补肥时间算起，中间缺失的不再补进去，如果氮肥有盈余，按照氮肥吸收完之日起算起，按照上述原则，4月10日进行补肥，补肥量应该为4月10日至成熟期间隔期间所需的氮肥量：

G_追＝41.62÷21×11+8.99+5.94+11.49+28.55＝76.77kg/ha，公式中的“11”代表拔节期还剩余11天，计算所得的追肥量折合为5.11kg/亩。

所述的病虫草害管理中包括施药管理，所施药剂为杀菌剂和杀虫剂二次拌种，先拌杀虫剂，闷种晾干后再拌杀菌剂，并且先拌乳剂，待吸收晾干后再拌粉剂，粉剂拌种时进行干拌，根据底墒储水量确定药剂的施用量，墒情好时施肥量大，小麦苗壮，群体招病虫害系数大，药量适度增多调大，反之，要小一些，具体操作如下：

当0-20cm土壤相对含水量≤70％，则种子药浆比为100:1.5；

当0-20cm土壤相对含水量≥85％，则种子药浆比为100:2。

杀虫剂采用吡虫啉，吡虫啉是烟碱类超高效杀虫剂，具有广谱、高效、低毒、低残留，害虫不易产生抗性，对人、畜、植物和天敌安全等特点，并由触杀、胃毒和内吸等多重作用，害虫接触药剂后，中枢神经正常传导受阻，使其麻痹死亡，产品速效性好，药后1天即有较高的防效，药效和温度呈正相关，温度高，杀虫效果好，主要用于防治刺吸式口器害虫。

吡虫啉正常施用量加倍，药作用可在小麦灌浆期，有效防治蚜虫，小麦籽粒对吡虫啉的积累量极低，不会对小麦籽粒造成污染，吡虫啉在土体中残留期长达25天左右，25天后自然分解，不会污染土体。

吡虫啉施用时的具体操作指标如下：1)100公斤小麦种子用70％吡虫啉种衣剂500g；2)种子药浆比为100：(1.5-2.0)；3)整个生育期无需喷药防治蚜虫，对蚜虫的防控效果达到95％以上；4)控制金针虫、蛴螬、吸浆虫等病虫无明显危害；5)小麦种粒中吡虫啉残留低于国家标准；6)节省喷药用工费可以达到10元/亩；7)吡虫啉种子包衣示范区比常规种衣剂对照产区增产10％以上。

使用吡虫啉种衣剂以及其用法主要有以下优势：1)对动物毒性低；2)不用人为去喷药进行中后期防治蚜虫，省工；3)蚜虫危害，上虫速度极快，通过提高小麦自身对蚜虫的抵抗能力，降低人为发现蚜虫晚而造成生产损失的风险；4)增加产量，通过拌种技术，可以一次性解决小麦苗期病虫害，减轻中后期病虫害，为高产稳产提供保障。

本发明通过拔节期一次灌水的灌溉日期和灌溉水量的精确计算，使得灌溉水得到了最充分的利用，这一灌溉方式实现了春浇一水的精确控制，相比于现有技术的定期灌溉和不确定的春浇一水灌溉方式，不仅大大节省了农民的劳动量，还避免了地下水资源的浪费，同时在拔节期重度缺水情况下进行灌溉，能够促进小麦深扎根至1m以下，而到了生育后期，虽然会存在一定旱情，但此时深层根系就能够充分吸收1m以下土体的水分和养分，维持小麦后期水分供应，小麦生长情况良好，可以促进小麦早收，并避开夏季干热风，同时也可为雨季来临腾出土壤库容，利于周年水分利用效率的提高，适期早收可为下季玉米争取更多的光热资源，为获得周年高产提供了成熟的理论依据和实施过程；同时，通过底墒储水量决定底施氮肥量，拔节期测基部茎秆NO₃ ^-含量和墒情监测来确定拔节期水肥管理，量化中后期追氮肥量并且结合拔节期一次灌水时间来调整追氮时间，实现水肥同施，减少种植工艺工序；通过实施杀菌剂和杀虫剂2次拌种量化用药量，从而实现冬小麦水肥药三节绿色高效生产，本发明的应用能够有效减少地下水的开采量，并且同时减少肥料和药剂的施用量，减小肥料和药剂对土壤质量的长期影响，起到保护土壤质地的作用，水肥药的三个方面的优化设计符合小麦的生长期的需求，能够最大限度促进冬小麦的生长，提高土地的周年亩产量，实现冬小麦种植的最大性价比。

Claims

1.一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，该生产方法依次包括整地、冬小麦播种、播后镇压以及灌溉水、肥料以及病虫草害管理，其特征在于，所述的灌溉水管理为拔节期灌水一次，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

然后，将土壤阶段耗水量带入如下公式：

△Etc＝△W+P ②

灌水量的确定根据下述公式进行计算：

I＝△Etc₁-△W₁-P₁ ④

G＝V_N×t ⑤

G_追＝V_后期d_后期 ⑥

2.根据权利要求1所述的一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，其特征在于，所述的病虫草害管理中包括施药管理，所施药剂为杀菌剂和杀虫剂二次拌种，先拌杀虫剂，闷种晾干后再拌杀菌剂，并且先拌乳剂，待吸收晾干后再拌粉剂，粉剂拌种时进行干拌，根据底墒储水量确定药剂的施用量：

小麦足墒播种时，0-20cm土壤相对含水量为70％-85％，设定该值为x％，则种子与药浆的质量之比为100：[1.5+0.5×(x％-70％)×100÷15]；

当0-20cm土壤相对含水量≤70％，则种子与药浆的质量之比为100:1.5；

当0-20cm土壤相对含水量≥85％，则种子与药浆的质量之比为100:2。

3.根据权利要求1所述的一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，其特征在于，所述的冬小麦播种为足墒播种，0-60cm土壤相对含水量≥70％，此时土壤储水量为Wa，拔节期土壤相对含水量为55％时为灌水的临界值Wb，播种至拔节期的土壤有效储水量即土壤阶段耗水量为△W＝Wa-Wb，将△W带入公式②中，查表推算得到的日期即为拔节期灌水日期。

4.根据权利要求1所述的一种冬小麦水肥药三节绿色高效生产方法，其特征在于，所述的追肥管理中，在拔节期取植株基部茎，榨汁后测定汁液中NO₃ ^-的含量，在测定含量低于2000ppm的日期与计算得到的拔节期灌水日期之间的中间日期进行拔节期灌水，并随灌水进行追肥。