海南省紅毛丹水肥一體化技術(shù)與應(yīng)用

殷小蘭++臧小平++蔡凱++馬蔚紅++林興娥

摘要 針對(duì)海南丘陵平地紅毛丹果園水肥管理中存在施肥不平衡、養(yǎng)分流失、易引起灼燒、用工量大等問(wèn)題，在分析紅毛丹生理及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)特性基礎(chǔ)上，提出了微灌水肥一體化技術(shù)，發(fā)揮其在減少含水土壤面積、控制灌水深度、減少蒸發(fā)和滲漏損失等方面的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施肥管理策略及方案進(jìn)行了詳細(xì)敘述。建立水肥一體化微灌系統(tǒng)后，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，水肥一體化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)紅毛丹增產(chǎn)、水肥高效耦合、提升果園效益，建議在海南省紅毛丹生產(chǎn)上應(yīng)用水肥一體化技術(shù)。

關(guān)鍵詞 紅毛丹；營(yíng)養(yǎng)特性；水肥一體化

中圖分類(lèi)號(hào) S147.3；S667.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）23-0075-04

Abstract Aiming at the problem of unevenness of application，low fertilizer ulitilization rate and large mount of labour by the traditional fertilization technique on rambutan cultivation in Hainan Province，based on the analysis on the untritional characteristics of rambutan drip fertigation was applied to improve the utilization efficiency of water and fertilizer. Some main points related to the design of engineering and fertilization management were stated. The operation results after fertigation system construction showed that the benefit of rambutan production was increased significantly by fertigation.It also suggested that the method of fertigation was a suitable irrigation and fertilization technique for rambutan production in Hainan Province.

Key words rambutan；nutrion characteristic；fertigation

紅毛丹（Nephelium lappaceum L.）是無(wú)患子科韶子屬的多年生常綠喬木，又名毛荔枝、韶子。原產(chǎn)于馬來(lái)群島，果實(shí)色澤鮮艷，外形美觀，果肉厚，汁多清甜，果品風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，“味似荔枝，勝似荔枝”，品質(zhì)優(yōu)良，是一種著名的熱帶珍稀水果[1]。紅毛丹果品成熟期正常情況下正值我國(guó)水果上市的淡季，是當(dāng)前水果市場(chǎng)的緊俏貨源，有利于提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。海南省是我國(guó)紅毛丹的主要產(chǎn)區(qū)，2015年海南省保亭縣種植面積約1 166.67 hm2，年產(chǎn)量約1.4萬(wàn)t。近年來(lái)，紅毛丹產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，海南三亞、保亭紅毛丹生產(chǎn)基地建設(shè)被列入海南省“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容，成為熱區(qū)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)，亦成為當(dāng)?shù)責(zé)釒мr(nóng)業(yè)的一張名片。紅毛丹生長(zhǎng)速度較快，對(duì)肥水的需求量較大，均衡、及時(shí)的水分、養(yǎng)分供應(yīng)是新梢花序抽生、果實(shí)發(fā)育的重要條件。水肥管理成為紅毛丹生產(chǎn)上與果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)直接相關(guān)的重要措施，而掌握紅毛丹生態(tài)習(xí)性、營(yíng)養(yǎng)特性及營(yíng)養(yǎng)需求是合理水肥管理的前提。傳統(tǒng)的水肥管理模式不僅造成水資源浪費(fèi)和肥料的流失，而且養(yǎng)分過(guò)于充足容易引起植株徒長(zhǎng)，采用滴灌水肥一體化技術(shù)，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物的需肥規(guī)律及特點(diǎn)制備成肥水混合液，通過(guò)可控管道系統(tǒng)輸送到根系周?chē)?，保證水分、養(yǎng)分適時(shí)適量精確供給[2-3]。實(shí)現(xiàn)“以肥調(diào)水、以水促肥”的效應(yīng)，顯著提高水肥利用效率，達(dá)到增加果實(shí)產(chǎn)量、改善果品質(zhì)量、提高施肥效益目標(biāo)[4-6]，滿足規(guī)?；l(fā)展對(duì)肥水管理提出的精準(zhǔn)化、自動(dòng)化技術(shù)要求，加速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，具有良好的應(yīng)用前景。水肥一體化技術(shù)近年來(lái)在南方果園得到迅猛應(yīng)用，粗放式水肥管理模式不利于紅毛丹產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效，因此采用水肥一體化技術(shù)成為必然。筆者在幾年來(lái)課題研究的基礎(chǔ)上，借鑒傳統(tǒng)水肥管理技術(shù)，闡述了紅毛丹營(yíng)養(yǎng)特性、養(yǎng)分需求及水肥一體化技術(shù)要點(diǎn)，以期為種植者提供參考。

1 紅毛丹生態(tài)習(xí)性、營(yíng)養(yǎng)特性與養(yǎng)分需求

1.1 生態(tài)習(xí)性和營(yíng)養(yǎng)特性

紅毛丹為典型熱帶果樹(shù)，要求高溫多濕、靜風(fēng)和低海拔環(huán)境。坡地風(fēng)速一般在1.5 m/s以下，要求年雨量1 800 mm以上，喜濕，并且要求雨量均勻。對(duì)濕度要求較高，開(kāi)花結(jié)果要求空氣濕度要保持在85%～88%[7]。若濕度不足，會(huì)造成落花落果，或果實(shí)發(fā)育不良產(chǎn)生僵果。同時(shí)，忌根區(qū)漬水，既要保持供水充分，又要保持排水通暢、透氣。海南南部地區(qū)全年雨量不平衡，4—10月為雨季，雨量占全年雨量的87%，空氣濕度為85%～90%，10月至翌年4月為旱季，空氣濕度為75%～85%[8]。因此，在選擇定植區(qū)時(shí)，既要做好排灌系統(tǒng)，同時(shí)要注意利用小地形環(huán)境，除建設(shè)防護(hù)林等防風(fēng)避風(fēng)設(shè)施外，還應(yīng)考慮增加噴灌、滴灌設(shè)施，以彌補(bǔ)生態(tài)因子的不足。

土壤以耕層深厚、富含有機(jī)質(zhì)、肥沃疏松、排水和通風(fēng)良好的沖積土或壤土為佳。紅毛丹具有生長(zhǎng)迅速、枝梢修剪量大等特點(diǎn)，果實(shí)產(chǎn)量高，為喜肥果樹(shù)。紅毛丹果園多位于丘陵坡地和低山緩坡地，土壤以磚紅壤為主，且覆蓋較少，高溫多雨風(fēng)化渣淋溶?chē)?yán)重引起養(yǎng)分流失。據(jù)2015年在海南保亭多點(diǎn)采樣分析，土壤理化性狀（平均值）為土壤有機(jī)質(zhì)1.90%，堿解氮92.49 mg/kg，有效磷14.75 mg/kg，速效鉀45.11 mg/kg，交換性鈣205.6 mg/kg，交換性鎂39.3 mg/kg，pH值4.91。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，均處于3～5級(jí)水平，土壤pH值多呈酸性，加之傳統(tǒng)栽培管理、肥料施用等措施不當(dāng)，導(dǎo)致果園土壤普遍貧瘠化和不平衡，在一定程度上限制了產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[9]。endprint

根據(jù)對(duì)海南13個(gè)紅毛丹代表性品系果實(shí)礦質(zhì)元素的測(cè)定結(jié)果可以看出（表1），礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在紅毛丹果實(shí)中的含量為P、K、Mg最高，其次為Ca、Fe。其中，果皮中含P、K、Ca、Mn最高，果核中含Mg、Zn最高，果肉中含F(xiàn)e、Cu最高。相比較于其他熱帶作物，紅毛丹葉含P、N較高，其含P量高于大部分熱帶作物（大部分熱帶作物P含量為8～15 mg/kg），其含N量與香蕉相近[10]。紅毛丹植株在年周期中以開(kāi)花前對(duì)N、P需求最多，隨著對(duì)K需求的增多，N、P的用量減少。在果實(shí)生長(zhǎng)期對(duì)K的需求最多，其次為N。成齡樹(shù)在收果后、開(kāi)花前和小果期應(yīng)適量補(bǔ)充以N、K為主的養(yǎng)分以滿足樹(shù)體生長(zhǎng)及果實(shí)膨大的需求，N、K肥總體分配比率3個(gè)時(shí)期各占施肥總量的1/3。對(duì)P、Mg的需求均以花前較多，P肥一般多作為基肥施用。P肥總體分配比率為采收后與開(kāi)花前后各占50%。鈣素營(yíng)養(yǎng)與果實(shí)品質(zhì)（糖度、裂果）密切相關(guān)，生產(chǎn)上應(yīng)注意在采收完畢至開(kāi)花前土施鈣肥。

1.2 養(yǎng)分需求比例

幼齡紅毛丹（1～3年）肥料三要素養(yǎng)分比例為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶0.4，成齡紅毛丹（≥4年）施肥時(shí)期與肥料氮磷鉀的配比∶果實(shí)采收后為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.0，加施有機(jī)肥；開(kāi)花前為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.3∶1.0；開(kāi)花期為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.4，加施微量元素；坐果初期為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.0，加施微量元素和有機(jī)肥；坐果后第9周為N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.4，加施微量元素[11]。

2 微灌水肥一體化技術(shù)

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1.1 灌溉施肥方式。海南南部及東南部紅毛丹主產(chǎn)區(qū)全年干濕季節(jié)明顯，年降雨量1 800～2 300 mm。而蒸發(fā)量則為降雨量的2倍以上，全年旱季長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月以上，11月至翌年4月少雨，土壤干旱，不利于開(kāi)花和稔實(shí)（保亭地區(qū)花期2—4月）。受熱帶濕潤(rùn)氣候條件影響，立地土壤為經(jīng)過(guò)強(qiáng)富鐵鋁化過(guò)程形成的磚紅壤，土質(zhì)疏松，含沙量大。肥力較低，多為旱坡地。紅毛丹為淺根植物，根系生長(zhǎng)快，側(cè)根良好，對(duì)干旱敏感。因此，選擇滴灌方式進(jìn)行灌溉施肥，滴灌條件下大部分土壤表面保持干燥，且滴頭均勻緩慢地向根系土壤層供水，在土壤中濕潤(rùn)體呈壇狀[12]?？捎行p少水分蒸發(fā)，水分分布范圍能夠覆蓋根系集中區(qū)域，因而更能適應(yīng)根系對(duì)養(yǎng)分的截獲，使養(yǎng)分能充分被吸收和利用，保證樹(shù)體整體的生長(zhǎng)發(fā)育?？諝鉂穸葘?duì)紅毛丹產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響，滿足紅毛丹生長(zhǎng)發(fā)育的濕度要求一般在85%以上[13]。與此同時(shí)，在樹(shù)體頂部安裝微噴系統(tǒng)進(jìn)行樹(shù)體加濕，微噴灌條件下表面半徑和垂直濕潤(rùn)深度更為均衡，能更好、更快地對(duì)作物進(jìn)行降溫加濕灌溉，適合環(huán)境溫度高、蒸發(fā)量大的作物種植區(qū)使用。通過(guò)地面滴灌+樹(shù)頂微噴組合系統(tǒng)，達(dá)到下滴、上噴精準(zhǔn)灌溉施肥的水肥一體化目的；地面滴灌以灌溉施肥為主，樹(shù)上微噴以樹(shù)體腔內(nèi)增濕降溫為主（圖1）。

2.1.2 技術(shù)參數(shù)。微灌土壤濕潤(rùn)比：P=30%、25%；微灌水利用系數(shù)：η=0.90；設(shè)計(jì)灌水均勻度：Eu≥85%；設(shè)計(jì)濕潤(rùn)深度：z≥0.3 m；設(shè)計(jì)日供水強(qiáng)度：Ia=6 mm；設(shè)計(jì)輪灌周期：D=1 d，每次同時(shí)灌溉面積：1.00～1.33 hm2。

2.2 水肥一體化關(guān)鍵設(shè)施

2.2.1 微灌管網(wǎng)系統(tǒng)。對(duì)于1個(gè)10～20 hm2的中等果園，主管道可選用0.63 MPa、外徑為110 mm的PVC給水管，支管選用0.63 MPa、外徑為110/90/63 mm和0.50 MPa、外徑為50 mm的PVC給水管，毛管為Φ16 mm的聚乙烯（PE）管。主支管道近地表鋪設(shè)，覆薄土以保護(hù)，方便檢修。地面灌水器選擇滴頭間距為40 cm，滴頭流量為2.8 L/h的滴灌帶。滴灌帶沿著種植行方向每行紅毛丹鋪設(shè)1條。再在樹(shù)頂用微噴頭進(jìn)行微噴，采用Φ 4 mm的折射式微噴頭，噴嘴直徑1.2 mm，額定工作壓力通常為100～300 kPa，流量85～110 L/h，噴灑半徑為1.2～1.5 m。每株樹(shù)布置1個(gè)微噴頭。

2.2.2 首部樞紐工程。主要由水泵機(jī)組、過(guò)濾器、施肥系統(tǒng)、控制閥門(mén)、保護(hù)裝置等設(shè)備組成。田間灌溉水流量一般為15～60 t/（h·hm2），供水壓力以150～200 kPa為宜。對(duì)于一個(gè)面積10～20 hm2的中等果園，系統(tǒng)動(dòng)力類(lèi)型可選用額定功率18.5 kW的水泵，最大流量94 m3/h，最大揚(yáng)程44 m。

2.2.3 灌溉水源。在水源保證的條件下建立200～300 m3的蓄水池，挖好坑后在上面鋪防滲膜。

2.2.4 安全防護(hù)裝置。為了更好地保護(hù)管道系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)安裝保護(hù)設(shè)備：66 cm進(jìn)氣閥、3.3 cm排氣閥，1.0 MPa壓力表。

2.2.5 施肥系統(tǒng)。采用泵吸肥+電導(dǎo)率儀監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施肥。泵吸肥法施肥通過(guò)球閥開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)施肥時(shí)間和施肥濃度，施肥濃度的監(jiān)測(cè)通過(guò)電導(dǎo)率儀測(cè)定，測(cè)定好后，肥料開(kāi)關(guān)保持不動(dòng)。一般在泵房外設(shè)置敞口容器（肥料桶）盛放肥料溶液，也可在蓄水池旁用水泥建造2.5～3.0 m3的混肥池，將水肥在蓄水池溶解好后進(jìn)行灌溉施肥。

2.2.6 過(guò)濾器。首部可以選擇手動(dòng)自清洗過(guò)濾系器或者自動(dòng)反沖洗過(guò)濾系統(tǒng)。對(duì)于一個(gè)10～20 hm2的中等果園，過(guò)濾器可選擇AZUD或FOSION的5.08 cm、130 μm疊片式過(guò)濾器。通常在吸水管和吸肥管的入口包上100～120目濾網(wǎng)（不銹鋼或尼龍網(wǎng)），防止雜質(zhì)進(jìn)入管道。

3 養(yǎng)分管理方案及效果分析

3.1 肥料選擇與施肥原則

施肥采用傳統(tǒng)施肥與滴灌施肥結(jié)合的模式，即土施有機(jī)肥和部分化肥作為基肥，追肥則通過(guò)水肥一體化系統(tǒng)進(jìn)行施用。水肥一體化滴灌系統(tǒng)對(duì)肥料的選擇要求是具有較好的水溶性。具體而言，包括化學(xué)肥料、水溶性配方肥料及漚腐后的有機(jī)肥液。微肥一般選擇螯合態(tài)微量元素，可通過(guò)葉面噴施與噴農(nóng)藥一起進(jìn)行，也可通過(guò)加入灌溉系統(tǒng)施入根部。endprint

3.2 水肥管理計(jì)劃

3.2.1 施肥方案。以五年生紅毛丹成齡果園為例，單個(gè)生長(zhǎng)季施肥主要分4個(gè)時(shí)期，分別為攻梢肥（采收后修剪前）、花前肥、養(yǎng)花肥、壯果肥（果實(shí)生長(zhǎng)期）?；适展箝_(kāi)溝土施腐熟有機(jī)肥15～20 kg/株+過(guò)磷酸鈣0.4 kg/株。追肥則通過(guò)滴灌系統(tǒng)施用，采用單質(zhì)化肥+復(fù)合水溶肥，均為國(guó)產(chǎn)肥料。單質(zhì)化肥包括2種：尿素（含純N 46%），硫酸鉀鎂（含K2O 40%、Mg 3%、S 18%）。水溶性肥包括2種：起苗型水溶肥（含純N 20%、P2O5 7%、K2O 17%）、膨果型水溶性肥（含純N 13%、P2O5 7%、K2O 22%）。在攻梢前、花期施用起苗型水溶肥、尿素，在坐果前施用硫酸鉀鎂，坐果后施用膨果型水溶性肥，共分8次施入。成齡紅毛丹滴灌施肥詳細(xì)方案如表2所示。

3.2.2 水分管理。主要包括排水、灌水，具體措施如下：

（1）排水。根據(jù)種植基地狀況，在坡地上開(kāi)好梯田及排水溝，主要包括：①環(huán)山阻洪溝。一般深、寬各50 cm，有0.2%～0.3%的比降，并筑成“竹節(jié)狀”，每8～10 m留土墩，地域20～30 cm，以緩沖流速和蓄水。②縱排灌水溝。可在路旁設(shè)置“竹節(jié)式”縱排水溝，深、寬20～30 cm，每6～8 m留一低于10 cm路面的土墩，或在每一梯級(jí)內(nèi)側(cè)設(shè)“消力池”，更好地緩沖水流，蓄水積泥。③橫向排水溝。主要是梯田內(nèi)側(cè)溝，即每一梯級(jí)環(huán)山行兩株間設(shè)土埂消除梯級(jí)內(nèi)多余積水和積蓄雨水，防止沖刷延長(zhǎng)果園濕潤(rùn)時(shí)間。

（2）灌水。紅毛丹為淺根植物，對(duì)干旱敏感，當(dāng)土壤含水量達(dá)到田間持水量的65%時(shí)為紅毛丹生長(zhǎng)受阻水分點(diǎn)[11]。幼苗生長(zhǎng)期、新梢抽發(fā)期、花芽形態(tài)分化期及果實(shí)發(fā)育前中期對(duì)水分需求較多，灌溉頻次為5～7 d灌溉1次。開(kāi)花前6～8周要稍微干旱，以利于紅毛丹提前開(kāi)花和同步開(kāi)花。整個(gè)灌溉季節(jié)可用電子張力計(jì)控制灌溉，監(jiān)測(cè)表層和深層土壤的水勢(shì)，從而制定最優(yōu)的灌溉計(jì)劃。根據(jù)多年試驗(yàn)結(jié)果[14]，使用2支張力計(jì)，埋深分別為30、50 cm。張力計(jì)固定在距離滴頭<10 cm處，在埋深30 cm張力計(jì)的土壤水吸力達(dá)到控制灌溉下限（15 kPa）時(shí)開(kāi)始灌溉，50 cm張力計(jì)讀數(shù)回零時(shí)停止灌溉。

在旱季和高溫天氣需要增濕時(shí)使用微噴灌系統(tǒng)對(duì)樹(shù)膛環(huán)境加濕，可根據(jù)空氣濕度情況分時(shí)段進(jìn)行噴水，每次噴灌時(shí)間20～30 min，用空氣溫濕度計(jì)監(jiān)測(cè)空氣濕度，在距地表1.5 m處進(jìn)行測(cè)量。

3.3 試驗(yàn)效果

2014—2015年在海南保亭BR-7品種紅毛丹上進(jìn)行試驗(yàn)，表明在施純N 220.4 g/株、P2O5 123.8 g/株、K2O 299.8 g/株條件下，采用水肥一體化滴灌技術(shù)的處理紅毛丹較對(duì)照（溝施肥料+澆灌）增產(chǎn)17.8%，同時(shí)在果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)上也表現(xiàn)出積極效果（表3）。經(jīng)濟(jì)效益核算，采用水肥一體化滴灌技術(shù)處理純收益較對(duì)照增加23 205元/hm2，增長(zhǎng)率達(dá)31.2%（表4）。與對(duì)照比較，水肥一體化處理在增加了微灌設(shè)備前期投入的前提下，其經(jīng)濟(jì)效益因產(chǎn)量提高和用工投入減少而出現(xiàn)明顯增加。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)為VCR>2（vario-cost ratio，指純收益增加值與施肥成本增加值的比值）就具有經(jīng)濟(jì)合理性[15]，采用化肥一體化滴灌技術(shù)處理VCR為10.3，從產(chǎn)投比而言也是合算的。

4 結(jié)語(yǔ)

水肥一體化微灌技術(shù)可有效控制灌水及施肥的數(shù)量和頻率，及時(shí)滿足果樹(shù)對(duì)水分及養(yǎng)分的需要，減少無(wú)效損耗，顯著提高水肥利用效率，具有提升產(chǎn)量、減少人工及促進(jìn)增收的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)海南紅毛丹產(chǎn)區(qū)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用的技術(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)可靠，運(yùn)行效果較佳，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用和推廣價(jià)值。

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