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水分和养分是限制半干旱区玉米产量的主要因素,半干旱区玉米生长季蒸发量大,降雨量小,土壤贫瘠,导致农作物产量不高以及水肥利用效率低等问题。水肥一体化具有提高水分利用效率,提高肥料利用率,改善土壤微环境的作用。本研究在吉林省半干旱区,通过两年大田试验,在自然降水的条件下,研究了不同滴灌方式、不同灌水量、不同施肥量及其相互作用对玉米产量和干物质、氮磷钾吸收积累和利用效率的影响,玉米需水特性及水分利用效率的影响。研究结果如下:1.不同灌水量及施肥量对玉米产量的影响灌水量与施肥量一定的条件下,除不施肥处理外,膜下滴灌处理(mW1F1-mW2F2)的产量显著高于地上滴灌处理(dW1F1-dW2F2)和传统施肥处理(W0F1-W0F2),表明玉米在适宜的供水量与施肥量条件下,覆膜能显著提高玉米产量,以mW1F1(膜下滴灌)为最优处理,在2017年和2018年两年产量分别为12941.9kg/hm~2和12234.5kg/hm~2;与W0F1处理(传统施肥)相比,在2017年和2018年分别增加2565.9kg/hm~2和2094.8 kg/hm~2,增产率分别为24.8%和20.7%;在2017年和2018年mW1F1处理(膜下滴灌)比dW1F1处理(地上滴灌)产量分别增加851.9kg/hm~2和875.1kg/hm~2,增产率分别为7.0%和7.7%。2.不同灌水量及施肥量对玉米干物质积累的影响不同灌水量及施肥量对玉米干物质积累随时间的变化符合“S”型曲线。两年数据表明,在前期生长缓慢,中期迅速增长,后期干物质积累量逐步表现出明显差异,直至完熟期干物质积累量的高低顺序保持着膜下滴灌>地上滴灌>传统施肥。2017年和2018年以mW2F2(膜下滴灌)的干物质积累量最大,分别为385g/株和360g/株,各处理干物质阶段积累量以拔节期-喇叭口期、抽雄期-灌浆期及灌浆期-乳熟期三个阶段较高,其中以抽雄期-灌浆期阶段积累量最高,2017年和2018年分别占总积累量的35.2%和37.5%。3.不同灌水量及施肥量对玉米氮素吸收利用的影响不同灌水量及施肥量养分积累随时间变化符合“S”型曲线,氮素总积累量2017年和2018年均以mW2F2(膜下滴灌)处理最高,分别达到227.72kg/hm~2和215.37 kg/hm~2。两年各处理平均氮素阶段积累量均以抽雄期-灌浆期阶段最高,平均阶段积累量分别为51.5kg/hm~2和41.9 kg/hm~2,占总量的32.7%和26.2%。两年各处理氮素最大积累速率出现在喇叭口-抽雄期,平均积累速率分别为2.55kg/hm~2*d和2.7kg/hm~2*d。氮肥利用率、农学效率和偏生产力以mW2F1(膜下滴灌)处理最高,三项指标整体趋势表现为膜下滴灌>地上滴灌>传统施肥,但mW2F1(膜下滴灌)处理与mW1F1(膜下滴灌)处理差异不显著。4.不同灌水量及施肥量对玉米磷素吸收利用的影响2017年和2018年磷素总积累量均以mW2F2处理最高,分别达到131.9 kg/hm~2和110.14 kg/hm~2。两年各处理磷素阶段积累量均以抽雄期-灌浆期阶段最高,平均阶段积累量分别为30.1 kg/hm~2和27.3 kg/hm~2,占总积累量的29.6%和31.1%。两年各处理磷素最大积累速率均出现在喇叭口-抽雄期,分别为2.11kg/hm~2*d和1.63kg/hm~2*d。磷肥利用率、农学效率和偏生产力以mW2F1处理最高,三项指标整体趋势表现为膜下滴灌>地上滴灌>传统施肥,但mW2F1与mW1F1处理差异不显著。5.不同灌水量及施肥量对玉米钾素吸收利用的影响钾素总积累量在2017年和2018年均以mW2F2处理积累量最大,分别达到175.4kg/hm~2和170.4kg/hm~2。两年各处理钾素阶段积累量均以拔节期-喇叭口期阶段最高,此阶段两年平均阶段积累量分别为48.7kg/hm~2和46.8kg/hm~2,占总积累量的35.8%和39.5%,平均积累速率分别为3.48kg/hm~2*d和3.35kg/hm~2*d。钾肥利用率、农学效率和偏生产力以mW2F1处理最高,整体趋势表现为膜下滴灌>地上滴灌>传统施肥,但mW2F1与mW1F1处理相比差异不显著。6.吉林省半干旱区玉米需水特性及水分利用效率不同灌水量与施肥量对玉米水分利用效率的影响。两年试验中玉米生育期需水量为451.9 mm和411.1mm,需水高峰阶段为抽雄吐丝-灌浆期,需水量达94.2 mm和96.2mm,占总需水量的20.8%和23.4%;玉米生于前期需水量大于生育后期,且基本各占一半,两年试验最大需水强度为喇叭口-抽雄吐丝期,日需水量达5.8mm/d和5.6mm/d。随着供水量的增加,玉米水分利用效率呈降低趋势,除传统施肥外,当灌溉定额为1500m~3/hm~2时,mW1F2水分利用效率最高,为22.1kg/hm~2/mm,比dW1F2(地上滴灌)处理提高6.8%,各处理之间差异显著,膜下滴灌玉米水分利用效率显著大于地上滴灌水分利用效率,提高5.5%-7.0%。