华南地区水肥一体化的主要技术模式(以广东为例)

灌溉施肥技术本站原创华南农业大学作物营养与施肥研究室 张承林 李中华2015年06月05日

广东省的地形主要为丘陵山地和沿海平原。珠江三角洲地区为冲积平原。主要种植热带亚热带作物。该地区总体降雨丰沛,但季节分布及区域分布极不平衡。缺乏灌溉条件是农业生产高产高效的限制因素。由于该地区的独特地形、土壤、气候及作物,形成了多种水肥一体化的模式。下面作一介绍。

一、广东的主要灌溉模式

1、船式喷灌机


船式喷灌机目前大量用于地面平整、有充分水源的菜地或其它适于喷灌的作物。在珠江三角洲一带的蔬菜生产中非常普及。其动力为汽油或柴油发动机,连接一个水泵加压,将水喷洒出去。应用时将沟里放满水,然后将喷灌机浮于水面。其吸水口在船底。发动后人拖着喷水管在水沟中前行,对左右两边的作物进行喷水。喷洒范围及射程由软管出水口的花洒的大小及孔径决定,水滴可大可小。总体讲水滴越小,射程越短。一般苗期水滴要小,以免打伤苗,苗长大后水滴宜大,射程远,提高工作效率。国内已有多家企业生产,价格在每台1000元左右。

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2、 固定式喷灌系统



固定式喷灌系统目前只用在集约化的蔬菜基地,特别是港资、台资等外资经营的蔬菜农场比较普及。一些苗木场也采用。水源为井水或河水,喷头间距8-15米,喷头流量1-2/小时。输水管为PVC管,地埋,喷头支撑管为4分或6分镀锌管。喷头通常为塑料制造。一般每个轮灌区6-8亩。对种植叶菜类蔬菜,喷灌是较好的灌溉模式。一些平地茶园也安装了喷灌系统。

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3、移动喷灌




在甘蔗上有试点,但没有推广。主要是能耗大,要行走的路面,要充足的水源。

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4、喷水带





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喷水带也称为水带或微喷带,是目前应用非常广泛的一种灌溉设备。主要用于草本作物的栽培。如香蕉、西瓜、胡萝卜、瓜类蔬菜、草莓等。特别是结合覆膜,应用效果更好。目前在全国范围都有应用。其使用面积可能超过滴灌,是华南最普及的设施灌溉模式。可能80%以上的香蕉都是用喷水带灌溉。内蒙古的胡萝卜也是采用水带灌溉。其原理是在末级管道上直接开0.5~1mm的微孔出水,在一定的压力下(30~100Kpa),水从孔口喷出,高度几十厘米至一米。喷水带无需单独安装出水器,灌水方式大大简化。喷水带规格有φ25、φ32、φ40、φ50四种,单位长度流量为每米50~150L/H。喷水带简单、方便、实用。只要将喷水带按一定的距离铺设到田间就可以直接灌水,收放和保养方便。对灌溉水的要求显著低于滴灌,抗堵塞能力强,一般只需做简单过滤即可使用。工作压力低,能耗少。不受轮灌区面积限制,一般每条水带都安装一个开关,可以根据系统提供压力的大小在现场增加或减少水带的条数,操作非常方便。在生产中,当采用膜下喷水带时则相当于滴灌,目前这种膜下水带的灌溉模式在大棚蔬菜、大田西瓜、草莓、哈密瓜等作物上应用相当普及。在铺喷水带时将出水口朝下,变成类似滴灌湿润作物,这种灌溉形式不仅具有喷水带灌溉本身的主要优点,同时也具有滴灌的优点,如灌水均匀,不伤害作物,并保持良好的土壤性状等。为了保证均匀灌溉,一般要控制水带的铺设长度。总体讲流量越大,管径越小,则铺设长度越短。

喷水带灌溉的局限性:

1)在作物生长初期,由于作物还没有封行,当使用喷水带进行灌溉尤其是将灌溉与施肥结合时,一方面很容易滋生杂草,从而影响作物的正常生长,另一方面又加大了水、肥资源的浪费。

2)喷水带的直径较大,当喷水带的开口数较多时,会使单位长度的流量加大,减少最大铺设长度,同时也影响喷水带出水的均匀性。

3)在高温季节,特别是在南方,在作物生长期间容易形成高温、高湿环境,引发病虫害的发生、传播等。

4)喷水带在田间的应用受地形的影响较大,它要求地块相对平整,否则可能影响出水的均匀性。

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5、 微喷灌






微喷灌目前主要用于平地果园、茶园、苗圃及城市绿化带。应用面积非常有限。应用的微喷头种类多样,流量从20-500L/H不等。

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6、 滴灌







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近些年滴灌在山地果园迅速推广。因滴灌不受地形限制,非常适合丘陵山地。目前应用面积最大的是柑桔、其次是香蕉、葡萄等。其它果树也在示范推广。山地对滴灌有特殊要求,一般用厚壁毛管,壁厚0.9毫米以上,用外置或内置压力补偿滴头,确保出水均匀。目前应用最广的模式是自压重力滴灌系统,特别是缺少三相电的地方,这种模式最适宜推广。常规做法是先在山顶建蓄水池,用220V电压的小水泵将山脚的水抽到山顶,然后自压灌溉。或者引更高山上的泉水灌溉。自压灌溉的轮灌区大小不受限制,非常适合丘陵山地地形复杂的特点。由于对滴灌材料有特殊要求,一次性投资较大。目前有灌溉补贴的地区,滴灌都在快速推广,如脐橙、沙田柚。整个南方地区的果园、茶园、经济林等主要种植在丘陵山地,现在劳力问题是最突出的问题,未来滴灌会有巨大的市场。

7、小管出流灌








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小管出流模式主要用于平地果园。出流管是直接插在薄壁PE支管内,只能在低压下运行。压力稍高,小管就会被挤出。出水也不均匀。目前只有零星应用。

8、拖管淋灌









这是广东山地果园普遍应用的模式。对山地果园,主要在山顶建蓄水池。在田间建立主管及支管输水系统,在支管上一定位置安装快速接头,利用重力自压随时可以拖管淋灌。在平地果园,建蓄水池,用泵加压将水输入主管及支管网。

9、挑水浇灌










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这是广东小规模菜地普遍采用的灌溉模式。通常一个水桶可以装20-25公斤水,水桶连接一个长柄,长柄尾端安装一个花洒。使用时挑着两只水桶,边走边淋水。

10、沟灌











在起垄种植的作物,地形平坦的情况下有应用。华南冬种马铃薯普遍采用这种模式。

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二、广东通过灌溉系统施肥的主要模式

1.淋灌施肥

先把肥料在一个容器内溶解成母液。挑水浇灌时,每桶水加一小勺母液,搅匀淋施。蔬菜的追肥大部分是采用这种模式。当拖管淋灌时,在配肥池中先溶解好肥料,然后通过自压或泵加压将肥液与水按一定比例混匀,淋施到每株作物。果园和马铃薯的追肥大部分用这种模式。

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2.喷灌施肥

喷灌系统大部分时候用于喷水。有时也用于喷施尿素、磷酸二氢钾、硝酸钾、叶面肥料等。

3.喷水带施肥


是一种非常普及的施肥方法。根据加压系统的特点采用不同的施肥方法。主要有泵吸肥法和泵注入法。

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4.滴灌施肥



只要安装有滴灌的地方,现在普遍通过滴灌系统施肥。施肥方法多种多样。目前主要用于荔枝、龙眼、香蕉、柑桔、葡萄、甘蔗等作物。


三、主要灌溉施肥方法

1. 旁通罐法


旁通罐法目前只有零星的应用。主要原因是进口罐价格昂贵,国产罐易生锈。还有旁通罐施肥操作不便,特别是大面积地块,频繁的倒肥耗费劳力。

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2. 泵吸肥法



是目前推广面积最大的施肥方法。广泛用于滴灌、喷水带、拖管淋灌等灌溉模式。该方法施肥准确,操作方便,施肥设施简单,价格低廉。移动灌溉施肥机也是采用泵吸肥法原理。

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3.  泵注肥法




对于有压管道施肥,主要采用泵注肥法。采用的泵有小功率的清水泵,汽油泵及柴油泵。广东的果园及菜园绝大部分配备了喷施农药用的柱塞泵。这种泵很多情况下用于施肥。


4. 自压重力施肥法





在有重力自压灌溉的地方使用,主要用于山地果园、茶园的滴灌、淋灌系统。施肥方便、设施造价低、坚固耐用。

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四、用于灌溉的主要肥料

大部分种植户都已经认识到水肥一体化的好处,知道肥料溶解后施用效果好、见效快,省肥料。根据具体的灌溉模式,种植户选择肥料存在很大区别。通常所有常规肥料都可以用于淋灌。除水溶性肥料外,很多农户将过磷酸钙、普通复合肥、农用磷铵等肥料都溶解后施用。通常是头天晚上将肥料泡在桶内,第二天将上清液倒出淋施。也有现场边溶边用的。近些年冲施肥推广非常快,客观上讲促进了水肥一体化的普及。喷灌只要不堵喷头各种肥料都有人应用。滴灌对肥料的要求最高。目前主要是尿素、氯化钾、水溶性复合肥、溶解性好的液体肥用于滴灌。可以讲肥料不配套及滴灌用的肥料的高价格是限制南方地区滴灌推广的一个因素。

五、灌溉制度的制定

由于南方存在降雨,而降雨在不同地区分布不均,地块小、山地多等因素,导致该地区基本上没有什么灌溉制度。主要是凭经验灌溉。由于张力计只适合用于中壤土及轻质土壤,而南方大部分地区土壤粘重,不适合用张力计。目前指导灌溉主要是用目测法(挖开土壤剖面查看)和指测法(根据土壤质地在不同含水量下的表现判断)。事实上目测法和指测法在南方地区非常实用。

六、施肥制度的制定:以香蕉、荔枝、龙眼、柑桔、马铃薯、甜玉米等为例

1、香蕉合理灌溉施肥制度的建立

  1.1 施肥方案

通常生产1吨香蕉需肥量(公斤)为氮2.0公斤,磷0.5公斤,钾6.0公斤。1亩香蕉营养体需要的养分量(公斤)为氮15公斤,磷4公斤,钾65公斤。滴灌时养分利用率通常为氮80~90%,磷25~75%,钾80~90%。根据数据资料就可以计算出香蕉理论需肥量(表1)。

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香蕉对氮钾养分的需求比例为1:3左右,硝酸钾的氮钾比例刚好接近1:3,正好与香蕉需要的氮钾比例相同。硝酸钾完全溶于水,且无任何副成分,在土壤中也没有残留。因此,在有条件的地方,可以用硝酸钾代替上述施肥方案中的氯化钾。由于硝酸钾提供的氮足够用,尿素可以不用,制定另外一套施肥方案。

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由于香蕉的生长受气温等因素影响,春蕉、夏蕉、秋蕉生育天数也不同,一般春蕉的生育期为11个月左右,而夏蕉和秋蕉的生育期为13个月左右。因此很难确定具体的施肥日期。经过多年的研究及示范,我们提出香蕉的“按叶片数施肥法”,即根据香蕉叶片数量来确定施肥量和施肥次数。在生产上,这种施肥方法可操作性强,容易被农民接受使用。组培苗移栽时出来的第一片花叶为第9叶,用记号笔或油漆在叶柄或叶片上做记号,以后根据叶片数确定施肥时间和施肥量。这种操作模式把非常复杂的香蕉施肥方案变得很简单,一个普通的农户就可以独立完成整个香蕉生育期的施肥管理,他们完全不用担心施肥过多或不够,也不用担心施肥的时间不对,该方法已在多地香蕉产区推广。

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香蕉按叶片数施肥法,每出两片叶施一次肥

过磷酸钙在移苗前全部做基肥施用。每株施有机肥2.5公斤左右,沿滴灌管方向开沟施用,盖少量土。有机肥有土杂肥、禽畜粪等。其它可溶的肥料都通过滴灌施肥系统施入田间,根据每个轮灌区的香蕉株数来确定施肥总量,然后将肥料倒入施肥池,慢慢通过管道施入田间。

   香蕉目前大量采用的是水带灌溉。应用水带灌溉强烈建议采用膜下水带形式。施肥同滴灌的方案类似。可以根据氮磷钾的需要量与目标产量的关系,根据市场上已有的水溶肥料制定多种施肥方案。核心的措施是养分平衡,少量多次。

1.2  灌水量的确定

    研究表明,香蕉在营养体最大时,晴天每株每天耗水约25公斤,多云天耗水约18公斤,阴天耗水约9.5公斤。根据滴灌管滴头的间距和流量,平均每株香蕉有4个滴头,每小时出水11公斤。也就是说,即使在耗水最大的情况下,滴灌2.5小时可以满足香蕉需水要求,通常滴灌时间不超过4小时。滴灌能使深层土壤湿润,香蕉根系分布于更深土层,可以避免夏季高温危害。在多雨季节,滴灌用来施肥,此时应该尽量缩短滴肥的时间,一般控制在1小时内完成,并且尽量避开暴雨天气进行滴肥,以免雨水或过量灌溉将肥料淋失到根系层以下。

2、荔枝及龙眼合理施肥和灌溉制度的建立

2.1  施肥计划

由于木本果树具有贮藏营养的特点,对其定出一个最佳施肥量是非常困难的事。叶片分析虽有一定的帮助,但可操作性差,无法推广应用。由于荔枝及龙眼的营养和荔枝龙眼果园土壤的复杂性,目前还无法给出一个最佳的具体施肥方案。只要遵循一些施肥原则,一般都能达到较好的效果。华南地区的荔枝龙眼园普遍缺乏氮磷钾镁硼锌元素,重点要补充这些养分,要求施肥做到有机肥和无机肥配合,土壤施肥和叶面施肥配合,肥料采用“少量多次”淋施或滴灌施用,主要在开花前后、果实发育及抽梢期施用。根据叶片颜色、厚度、光泽、梢粗度及长度来判断肥料是否足够和平衡。

通常氮、钾等化肥通过灌溉系统用,磷肥和有机肥做基肥用,微量元素用叶面肥补充。通过灌溉系统的施肥原则为“总量减半、少量多次、养分平衡”。对于第一次用灌溉系统施肥的用户,化肥用量在往年的基础上减少一半,减半后每次的施用量遵循少量多次的原则施用,一般“一梢三肥”,果实发育期每十天一次。下表列出了一个大致用量表,这是深圳西丽果场滴灌施肥量。


2.2  滴灌及微喷灌的主要技术参数

在荔枝园或龙眼园适合用安装微喷灌和滴灌。当采用微喷灌时,通常每株树冠下安装一个微喷头,流量为100-500L/H,喷洒半径3-5m。当采用滴灌时,通常每行树拉一条滴灌管,滴头间距60-2000px,流量2-3L/H。不管是微喷灌还是滴灌,都需要一个首部加压系统,通常包括水泵、过滤器、压力表、空气阀、施肥装置等。过滤器是微灌的关键设备,微喷灌一般用60-80目过滤器,滴灌用100-120目过滤器。灌溉与施肥系统的设计和安装由专业公司负责完成。

2.3  水分管理

果实发育期保持均衡的土壤水分可以防裂果。对于不过粘过沙的土壤而言,灌溉计划可以由田间埋设的张力计制定。在田间750px和1500px深度埋两支张力计。当750px张力计读数达15KPa时开始滴灌,滴到1500px张力计读数为零时停止灌溉。下一次滴灌照此进行。主要灌水时期为抽梢期、开花前后和果实生长发育期。整个冬季如无过度干旱一般不灌溉。但张力计埋设有一定技巧,要求与土壤充分接触,否则反映的结果不准确。当对微喷灌或滴灌有一定的使用经验后,可以用简单方法了解土壤水分状况。只要用锄头挖开滴头下的土壤,用手抓捏,能握成团而不粘手表示土壤处于水分正常状态。土壤缺水也可从树体上反映出来,叶片无光泽或发干都表示缺水。  

3  滴灌施肥条件下砂糖橘施肥方案

3.1 施肥方案的制定

通常生产1吨砂糖橘要带走氮约 1.6 公斤,磷 0.24公斤,钾 2.5公斤,钙0.6公斤,镁0.18公斤。1亩成龄砂糖橘园营养体需要的养分量为氮25公斤,磷4公斤,钾7公斤,钙13公斤,镁3.5公斤。

   滴灌时养分利用率通常为氮8090%,磷50-60%,钾8090%。



上述肥料中,过磷酸钙全部做基肥用,可以与有机肥混合堆沤后扩穴改土用。也可以在采果后直接撒在滴灌管下。硫酸镁可以在每次放梢前与氮肥一起施,一年四次,每次二两。硝酸钙主要在果实发育期间施,自座果后至采果前一个月分6次施入,每次一两。每放一次梢施三次尿素,即“一梢三肥”。当采用氯化钾时,一斤尿素约分十次施入,每次一两。氯化钾在果实发育阶段施,分7次施,每次一两半。当采用硝酸钾时,尿素仍然分十次施,硝酸钾在果实发育阶段施,分7次施,每次二两。施肥时,尿素可以与硫酸镁、氯化钾、硝酸钾、硝酸钙一起施。但硫酸镁不能和钾肥混合后一起施。可以先施硫酸镁后施钾肥。

每次打药时,配合打叶面肥,解决微量元素的问题。当有机肥充足时,上面肥料用量可以减少使用。

总体的施肥原则是少量多次。如果新梢生长量过长过大,要减少氮的用量。

对新定植的树,争取“一梢三肥”。肥料用量为成龄树的五分之一到四分之一。肥料种类不变。关键原则是“少量多次”。

上述施肥方案随选择的肥料不同有不同的实施方案。只要考虑到养分的平衡、足够的数量,采用少量多次的方法施用,都能获得显著的效果。其它柑桔类(如贡柑、脐橙、沙田柚、蜜柚、春田桔、潮州柑等)的施肥方案都大同小异。

3.2 灌溉制度

水分管理就是一直保持萌芽至采果前半个月土壤的湿润状态。如一个滴头每小时出水2.3公斤。一棵树安排4个滴头,滴一小时9.2公斤水,两小时18.4公斤,四小时36.8公斤。如滴四小时,深层土壤可以储存很多水,根系下扎。干旱季节每10-15天灌一次。建议滴灌后挖开滴头下的土壤,用手抓捏可知土壤湿度。    

3.3  滴灌及微喷灌的主要技术参数

在柑桔园适合安装微喷灌和滴灌。微喷灌只能在平地果园使用。当采用微喷灌时,通常每株树冠下安装一个微喷头,流量为100-500L/H,喷洒半径3-5m。当采用滴灌时,通常每行树拉一条滴灌管,滴头间距60-2000px,流量2-3L/H。平地柑桔园可以采用普通的滴灌系统,而山地果园必须采用压力补偿式滴灌,以保证出水的均匀性。不管是微喷灌还是滴灌,都需要一个首部加压系统,通常包括水泵、过滤器、压力表、空气阀、施肥装置等。过滤器是微灌的关键设备,微喷灌一般用60-80目过滤器,滴灌用100-120目过滤器。

4、华南冬种马铃薯采用滴灌后施肥制度及灌溉制度的建立

马铃薯生产已在我省形成一定种植规模。其中惠东县及周边面积超过10万亩,是我省马铃薯出口的主要基地。马铃薯生长周期短,产量高,效益好,是许多经济欠发达地区农民脱贫致富的重要途径。高产优质的马铃薯生产与合理的水肥管理有密切关系。滴灌最适合在冬种马铃薯上应用,节工、节肥、增产效果明显。特别是维持苗期均匀水分状况,促进发芽具有显著作用。

4.1  滴灌系统的构成

我省种植马铃薯的规格一般为畦宽1.2米,每畦两行,行距15-17厘米,株距25厘米。理论苗数每亩4400株。对马铃薯而言,滴灌是最佳灌溉方式。一般每畦铺设一条滴灌管,放在两行之间。滴灌管壁厚0.2毫米至0.6毫米,滴头流量为1.38/小时,滴头间距为25-30厘米。滴管最大铺设长度为120米,工作压力为6-8米水压。滴灌管使用寿命1-5年。主输水管可以采用PVC硬管或涂塑软管。根据田间电力供应情况,可以采用固定首部或移动首部。首部包括水泵、过滤器、施肥设备、空气阀、开关等。如采用移动首部,可以选用汽油机或柴油机水泵,将汽油机水泵(或柴油机水泵)、过滤器、施肥桶、水表及开关等组合安装于一个固定支架上,组成移动首部,可以用摩托车载回家。

4.2  施肥计划的制定

制定施肥计划之前取土壤分析,了解土壤的养分供应潜力。根据文献资料,马铃薯每吨块茎含氮3.8公斤,五氧化二磷0.6公斤,氧化钾4.4公斤。以目标产量3吨计算,块茎带走的氮为11.4公斤,磷1.8公斤,钾13.2公斤。根据养分归还学说,要保持原有地力平衡,必须归还至少这么多养分回到土壤。采用滴灌施肥氮磷钾利用率非常高,所以推荐施肥量定为氮每亩12公斤,五氧化二磷2.5公斤,氧化钾15公斤。另外适量补充镁和钙,计划每亩施2.0公斤镁和3.0公斤钙。微量元素硼锌等通过滴施含氨基酸的叶面肥解决。具体通过滴灌应用的肥料及用量(以亩计算)为尿素(N46%14公斤、液体磷铵(含P2O29%N 10%10公斤、硫酸钾(K2O 50%30公斤、硝酸镁(Mg 9.4%, N 10.9%21公斤、硝酸钙(Ca 16.9%, N 11.8%)18公斤。氨基酸液体肥每亩2公斤。

根据马铃薯养分吸收规律及滴灌施肥少量多次的特点,上述肥料在定植后每十天施一次。具体分配比例见下表1


根据上表的养分用量,可选择多种肥料制定多个施肥方案。但总的要求是肥料溶解性好,施肥少量多次,养分平衡。

施肥时先开始滴灌,待滴灌20分钟后开始施肥。每种肥料称量好后倒入施肥桶或肥料池。打开施肥开关与滴灌水一同进入田间。整个施肥时间持续0.5-1小时。滴完肥后要继续滴清水20-30分钟。在土壤湿度大时,施肥时间要在30分钟内完成,否则会造成肥料淋失。

4.3 水分管理

    播种至收获期间一直保持土壤均匀的湿度。对中等质地的土壤来讲,用手抓捏土壤,如果土壤散开,表明水分不足;如果能抓捏成团表明土壤处于适宜水分状况;如果抓捏时流水或成泥浆,表明水分过多。对沙壤土来讲,由于保水性差,需要采取少量多次的办法进行灌溉。水分过多容易导致种薯腐烂,出苗不齐。

4.4  系统维护

   滴灌或施肥时,经常检查田间管道是否漏水。过滤器要及时清洗。汽油机注意及时补充机油。收获前将管回收,下造再用。

5.甜玉米灌溉施肥方案的确定

甜玉米栽培一般选用育苗移栽或者直播,按1.1米开墒,沟500px,墒中央浅开施肥沟,亩施腐熟农家肥10002000kg复合肥50kg,充分混合后耙平。每个垄面上铺设两条滴灌带,滴头间距30厘米,每个滴头每小时出水2.7公斤,根据天气和土壤湿度情况,每次灌溉时间2-3小时。

   由于玉米是短季节作物,玉米收获后还需要轮作其他作物,主管道选择可以回收的PE软带,使用寿命2年左右,田间阀门采用方便开启、闭合的闸阀。田间采用薄壁滴灌带。



 玉米采用滴灌栽培,必须配合使用水溶性较好的肥料,提高肥料利用率,减少施肥人工,提高产量,改善作物品质。具体施肥建议如下:

根据滴灌系统要用水溶肥特点,建议使用10-5-17悬浮水溶肥配方。每亩用量为30公斤,尿素13公斤,氯化钾5公斤。具体分配见下表。


      特别注意土壤湿度与滴肥时间的关系。由于是连续使用,滴灌施肥后要不要滴清水关系不大。






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