我國葡萄水肥一體化技術(shù)研究與應(yīng)用

李淑紅，王振平*

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021）

我國葡萄水肥一體化技術(shù)研究與應(yīng)用

李淑紅，王振平*

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021）

隨著我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，研究作物對水分、肥料的需求進行科學(xué)合理灌溉已成為共識。水肥一體化技術(shù)則是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，利用灌溉系統(tǒng)，將水肥進行適時、適量、準(zhǔn)確地輸送到作物根部土壤，供給作物吸收，已被廣泛應(yīng)用在葡萄栽培管理中。本文主要回顧水肥一體化技術(shù)的發(fā)展進程，闡述水肥一體化概念、研究進展、關(guān)鍵技術(shù)及在葡萄管理中的應(yīng)用效果和對該技術(shù)的發(fā)展前景進行展望。

水肥一體化技術(shù)；農(nóng)業(yè)新技術(shù)；發(fā)展前景

近幾年來，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的水肥一體化技術(shù)，將水分和養(yǎng)分進行綜合協(xié)調(diào)和一體化管理，實現(xiàn)定時、定量和精準(zhǔn)施肥，不僅有效提高水肥利用效率，減少資源浪費，而且顯著提高糧食產(chǎn)量， 提高了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力。因此，施肥和灌溉相結(jié)合的水肥一體化技術(shù)，實現(xiàn)了全自動化、精準(zhǔn)化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，是加快推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略選擇。水肥一體化具有節(jié)水、節(jié)能、省工、高效、環(huán)保等特點，在我國得以廣泛的推廣應(yīng)用。該技術(shù)不僅在作物方面運用廣泛，在葡萄園的水肥管理方面也受到青睞，對葡萄產(chǎn)量和質(zhì)量都起到了關(guān)鍵性的作用。現(xiàn)從水肥一體化的概念、發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用效果及發(fā)展前景等方面進行了綜述。

1 水肥一體化概念

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。水肥一體化是利用壓力系統(tǒng)，將肥料溶于水后，通過可控管道將肥水均勻、定時、定量的供給植物根部，同時根據(jù)不同的植物不同生長期需水、需肥規(guī)律情況進行不同生育期的需求設(shè)計，把水分、養(yǎng)分定時定量，按比例直接提供給作物。水肥一體化技術(shù)作為一種新型的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的推廣空間。

2 水肥一體化技術(shù)的發(fā)展探究

水肥一體化技術(shù)起源于無土栽培，最早是用土壤的提取液來栽培植物，20世紀(jì)60年代無土栽培技術(shù)在發(fā)達(dá)國家得到廣泛的應(yīng)用，70年代出現(xiàn)了營養(yǎng)液膜技術(shù)（NFT），荷蘭是無土栽培最發(fā)達(dá)國家，后逐漸發(fā)展為人工基質(zhì)。無土栽培技術(shù)的發(fā)展推動了水肥一體化技術(shù)的成型與發(fā)展，該技術(shù)主要在以色列等國家應(yīng)用更廣泛，實現(xiàn)了計算機實時自動測量和自動控制以及保護生態(tài)環(huán)境的有效統(tǒng)一，現(xiàn)在以色列有90%的灌溉區(qū)域運用了水肥一體化灌溉施肥技術(shù)，而我國目前只有8%的灌溉面積應(yīng)用水肥一體化[1]。所以，在水肥一體化的研究和推廣中，我國具有很大的發(fā)揮空間。在20世紀(jì)中期后，微灌技術(shù)在世界各國開始慢慢運行，至70年代，微灌技術(shù)的進步推動了水肥一體化技術(shù)的發(fā)展。我國的水肥一體化技術(shù)的研究起始于1974年，從墨西哥引進滴管設(shè)備，從而進行實驗推廣以及完善，如今在寧夏、西安、河北、內(nèi)蒙古、海南、江西等地區(qū)都在運用水肥一體化技術(shù)。并且在設(shè)施蔬菜、馬鈴薯、香蕉、棉花、西甜瓜、果樹等方面都有研究應(yīng)用。至2015年，我國有530萬 hm2以上的作物都在運用水肥一體化技術(shù)，水肥一體化技術(shù)成為我國建設(shè)高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)的主推技術(shù)[2]。

3 水肥一體化在葡萄應(yīng)用過程中關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 灌溉系統(tǒng)

目前，水肥一體化技術(shù)發(fā)展?jié)u趨成熟，灌溉設(shè)備依據(jù)灌溉方式主要分為噴灌和微灌[3]。不同的灌溉方式對葡萄的品質(zhì)會產(chǎn)生不同的影響[4]。灌溉方式是解決我國大多數(shù)葡萄園面臨的如何節(jié)水節(jié)能提高果實品質(zhì)的灌溉技術(shù)的關(guān)鍵[5]，噴灌、微（滴）灌等，是目前主要的節(jié)水灌溉形式。噴灌主要是用對灌溉管道進行打孔，借助水壓將水形成小水滴，灑在植物表面以供給植物所需水分的灌溉方式。噴灌技術(shù)是目前較易推廣的一種新技術(shù)，具有節(jié)水、節(jié)肥等效果，且投資少，易被人們所接受。滴灌則是利用管道系統(tǒng)與灌水器連接，用泵或在管內(nèi)外水勢梯度差驅(qū)動下，將水均勻、定量供給植物的灌溉技術(shù)。國內(nèi)外的研究普遍認(rèn)為，滴灌是一種最節(jié)水的灌水技術(shù)，而且有利于葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，是提高葡萄質(zhì)量的有益方式[6]。

3.2 水肥一體化技術(shù)下肥料的選擇

根據(jù)水肥一體化技術(shù)要求和特點，對肥料的選擇遵從以下原則：

（1）選擇水溶性肥料：易溶于水且不能堵塞滴管。水溶性肥料是一種可以完全溶于水的多元復(fù)合速效肥料，易被作物吸收，吸收率為普通化肥的2～3倍，且營養(yǎng)更全面；普通肥料的利用率在20.0%～30.0%，而水溶性肥料的利用率高達(dá)70.0%～80.0%[7]。

（2）根據(jù)作物的需肥規(guī)律選擇肥料種類。不同的植物對養(yǎng)分的需求不同，有研究表明，每生產(chǎn)100 kg葡萄漿果約吸收0.3～0.6 kg左右的氮素，需吸收0.1～0.3 kg的磷素，0.3～0.65 kg的鉀素[8]。葡萄萌芽至開花期，滴灌追施氮、磷、鉀的比例為1:0.26:0.12，在果實生長期滴灌追施氮、磷、鉀的比例為1:1.54:1.97，能夠顯著提高葡萄的產(chǎn)量[9]。了解葡萄的需肥規(guī)律且根據(jù)其需肥規(guī)律制定肥料配方，肥料的配方要合理，養(yǎng)分含量高且全面，能滿足作物生長的養(yǎng)分需求，從而獲得高產(chǎn)高質(zhì)的產(chǎn)品。研究發(fā)現(xiàn)，礦質(zhì)營養(yǎng)元素對葡萄的生長發(fā)育具有重要的作用，因此對葡萄全元素的探究至關(guān)重要，為以后的水肥一體化施肥配方具有重要的參考依據(jù)。劉愛玲等[10]針對全營養(yǎng)元素的吸收規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，每667 m2各種營養(yǎng)元素和水的全年凈吸收量為N 18.35 kg、P 1.76 kg、K 15.42 kg、Ca 29.40 kg、Mg 4.97 kg、Fe 106.87 g、Mn 19.73 g、B 32.76 g、Zn 9.78 g、Cu 11.10 g和水210.97 m3。

（3）分析灌溉水與肥料之間的化學(xué)作用。肥料和水中離子是否會形成沉淀，且要了解肥料的溶解度以及肥料間是否會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而防止滴管堵塞。合理的施肥配方和肥料選擇，不僅使作物的養(yǎng)分需求量得到滿足，而且可以提高肥料的利用率從而提高葡萄的產(chǎn)量和質(zhì)量。

4 水肥一體化技術(shù)在我國葡萄種植中的應(yīng)用效果

自從引進水肥一體化技術(shù)以來，我國的水肥一體化技術(shù)制度和機制也日漸成熟和完善，就目前而言在葡萄園中大多采用灌溉和施肥相結(jié)合的水肥一體技術(shù)，也取得了顯著地成效。

4.1 節(jié)水，節(jié)肥，提高水肥利用效率

傳統(tǒng)的施肥技術(shù)缺乏科學(xué)合理依據(jù)，過量的加施肥料，一方面造成產(chǎn)量和質(zhì)量的降低，另一方面導(dǎo)致土壤退化以及養(yǎng)分的流失，使環(huán)境條件失衡。水肥一體化則是利用施肥和灌溉同時進行的方法，借助滴灌系統(tǒng)將水肥結(jié)合，在灌溉時施肥，最大效度的提高了肥料的利用率。與傳統(tǒng)施肥方式相比，水肥一體化技術(shù)可以節(jié)省肥料，減少水分和肥料的流失，以及提高肥料和水分的利用率。有研究表明，運用水肥一體化技術(shù)可使肥料利用率提高30%～50%，水分利用率提高40%～60%[11]。

4.2 控制葡萄的營養(yǎng)平衡，促進葡萄的樹體長勢

傳統(tǒng)的澆水和追肥方式，作物處于饑一頓飽一頓，不能均勻的吸收。而采用科學(xué)的水肥一體化技術(shù)，可以根據(jù)作物需水需肥規(guī)律隨時供給，保證作物供應(yīng)，不饑不飽，從傳統(tǒng)的大水漫灌改為少量多次浸濕植物根部，使養(yǎng)分均勻的供給，從而保證葡萄的營養(yǎng)平衡。陳天祥等[12]研究表明：灌水4950 m3/hm2，施肥960 kg/hm2不僅能顯著增加釀酒葡萄新梢生長、果粒膨大和果穗生長，而且還顯著增加葡萄葉片鮮干比、葉柄鮮干比，該方案下水分有效利用率、氣孔導(dǎo)度、光合速率及蒸騰速率最高；灌水6450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2能顯著增加副梢長、NDV1值、SPDA值，并顯著提高株高、單粒重和產(chǎn)量。周心本[13]在對無核白雞心葡萄的研究表明，土壤含水量較高、氮肥比例大的處理新梢生長量及粗度生長較快。因此合理的施肥灌水，不僅減少肥料的浪費，而且能夠調(diào)控葡萄的營養(yǎng)生長和生殖生長，從而獲得高效高產(chǎn)的產(chǎn)品。

4.3 增加產(chǎn)量，改善質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益

水肥耦合技術(shù)的應(yīng)用，歸根結(jié)底在于研究其對于果實品質(zhì)的影響。研究表明水肥耦合技術(shù)的應(yīng)用可以增加產(chǎn)量，改善質(zhì)量以及提高經(jīng)濟效益。李金旺等[14]在南方紅地球葡萄生產(chǎn)上應(yīng)用水肥一體化滴灌技術(shù)，可節(jié)水31.8%，提高坐果率6%，產(chǎn)量增加10%以上；孫卓玲[15]在針對河北葡萄主產(chǎn)區(qū)水肥一體化技術(shù)研究中表明，滴灌施肥顯著增加葡萄產(chǎn)量，提高果實中可溶性固形物含量，降低了酸度，改善了葡萄品質(zhì)，而且滴灌施肥顯著提高水分利用效率以及提高肥效的利用率；Loveys等[16]研究得出，調(diào)虧灌溉處理水分利用效率比普通滴灌提高59.0%，需水量減少46.0%，產(chǎn)量減少13.8%，但葡萄品質(zhì)大大改善；龔萍[17]在北疆滴灌葡萄水肥耦合效應(yīng)研究中，系統(tǒng)的探究了水肥耦合對葡萄的生長、產(chǎn)量以及肥水利用率以及經(jīng)濟效益的影響，得出合理有效的灌水施肥可以增加產(chǎn)量以及提高葡萄的品質(zhì)。

總之，采用水肥一體化栽培技術(shù)，無論在鮮食葡萄還是釀酒葡萄，均能節(jié)約生產(chǎn)成本，提高葡萄品質(zhì)，增加農(nóng)民收益。

5 水肥一體在葡萄產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展前景

水肥一體化技術(shù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的一項革命性技術(shù)，它使溫室內(nèi)用水方式實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變：一是實現(xiàn)了大水灌溉向局部灌溉轉(zhuǎn)變，水分利用率高；二是由傳統(tǒng)的“澆地”向現(xiàn)代的澆作物轉(zhuǎn)變；三是由過去的單一澆水向現(xiàn)代的水肥同步營養(yǎng)液轉(zhuǎn)變，肥料利用率明顯提高[18]。水肥一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用是非常有必要的，我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，水資源嚴(yán)重短缺，人均占有量僅為世界平均水平的1/4，而且又屬于肥料消費大國，面臨的各種問題都很嚴(yán)峻，必須將該技術(shù)在我國得以應(yīng)用和發(fā)展，該技術(shù)不僅能緩解水資源短缺問題，而且能夠提高肥料利用率，一定程度上對我們的環(huán)境也有保護效應(yīng)[19]，而且該技術(shù)的優(yōu)點遠(yuǎn)不止于此。水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅可以節(jié)水、節(jié)肥，增產(chǎn)、改善品質(zhì)，其引發(fā)的必將是中國農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代化的一場具有深遠(yuǎn)意義的重大變革。

水肥一體化必將作為一種新技術(shù)在葡萄種植中廣泛應(yīng)用，在葡萄的水肥管理進程中發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用，只是目前這種技術(shù)雖然被人們所熟知和接受，但是依然存在很多的問題。首先，因為該技術(shù)的前期投資大，需要完整成套的設(shè)備，且針對這一技術(shù)對肥料的水溶性要求較高，缺乏根據(jù)葡萄不同生長發(fā)育期的專用水溶性肥料，致使該技術(shù)在葡萄生產(chǎn)中難以大面積推廣應(yīng)用；其次，我國缺乏專業(yè)的水肥一體化的技術(shù)指導(dǎo)人員，以及由于地區(qū)的發(fā)展不平衡，農(nóng)民的意識不強，對水肥一體化的重要性認(rèn)識不夠，普及力度偏弱；再次，我國在葡萄水肥一體化資金支持有限，且通過招標(biāo)制度進行材料購買和工程實施，許多施工單位對葡萄需水需肥規(guī)律不甚了解，配套設(shè)施難以滿足葡萄生產(chǎn)，很多設(shè)施建成后沒有得到有效利用，荒置廢棄，改用傳統(tǒng)灌溉方式，造成資源浪費。因此，葡萄水肥一體化技術(shù)要在我國各地全面推廣應(yīng)用還需要一段時間，但隨著其技術(shù)的不斷完善，在我國葡萄生產(chǎn)中將得到全面應(yīng)用。

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10.13414/j.cnki.zwpp.2017.03.017

2017-02-17

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-30），國家自然基金（31360463）

李淑紅（1992-），女，碩士研究生，研究方向：葡萄栽培與釀造。E-mail: 1179661002@qq.com

*通訊作者：王振平（1965-）， 男，碩士導(dǎo)師，研究員，研究方向：葡萄栽培與釀造。 E-mail: dr.wangzhp@163.com