水肥一體化技術(shù)在新疆滴灌苜蓿生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬 莉，吳玉秀

(新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程分院，新疆昌吉 831100 )

苜蓿是我國重要的優(yōu)良飼草和植物性蛋白飼料的主要來源。隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和全國生態(tài)建設(shè)規(guī)劃的逐步落實(shí)，苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，栽培面積不斷擴(kuò)大。2017年農(nóng)業(yè)部關(guān)于《全國畜牧發(fā)展規(guī)劃(2016—2020)》預(yù)測(cè)2020年全國優(yōu)質(zhì)苜?？傂枨罅窟_(dá)690萬t，據(jù)計(jì)算需求量缺口高達(dá)180萬t。在新疆主要苜蓿的種植區(qū)，灌溉水資源不足以及肥料施用不合理成為阻礙苜蓿行業(yè)發(fā)展的重要原因。筆者介紹了新疆苜蓿的生產(chǎn)現(xiàn)狀、水肥一體化技術(shù)的實(shí)施及管理，并針對(duì)新疆苜蓿存在的問題提出了相應(yīng)對(duì)策，以期為新疆滴灌苜蓿大面積推廣提供理論依據(jù)。

1 苜蓿在新疆的生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1苜蓿生產(chǎn)在新疆的發(fā)展新疆有著悠久的苜蓿種植歷史、豐富的栽培經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)良的苜蓿品種。20世紀(jì)90年代初，新疆苜蓿種植面積不斷擴(kuò)大；20世紀(jì)90年代以后，由于糧食和經(jīng)濟(jì)作物價(jià)格上升，苜蓿生產(chǎn)效益降低，加之無政府補(bǔ)貼，導(dǎo)致苜蓿種植面積逐年下降；2012年，中央啟動(dòng) “實(shí)施振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動(dòng)”，該行動(dòng)提出苜蓿要向規(guī)?；a(chǎn)方向發(fā)展[1]。截至2012年，新疆苜蓿種植面積已達(dá)27.2萬hm2，且近幾年呈逐漸增長的趨勢(shì)。

1.2滴灌苜蓿在新疆的發(fā)展

1.2.1滴灌苜蓿的優(yōu)勢(shì)。在新疆的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，滴灌技術(shù)作為推廣速度最快、應(yīng)用面積最大的節(jié)水灌溉技術(shù)，與傳統(tǒng)的大水漫灌灌溉方式相比增產(chǎn)20%～30%，減少灌溉水量40%～50%[2-3]。苜蓿作為多茬作物，大多采用地下滴灌模式。地下滴灌是區(qū)別于地面滴灌的一種滴灌方式，將滴灌帶全部埋入地下，將灌溉水和肥液直接輸送到作物根區(qū)附近。與地面灌溉技術(shù)相比，地下滴灌在減少地表蒸發(fā)量的同時(shí)，免除了毛管在作物種植和收獲前后安裝和拆卸的工作，不影響田間作物耕作且延長了設(shè)備使用壽命。 截至2015年，新疆地區(qū)滴灌面積已超過293萬hm2(其中新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)滴灌面積超過100萬hm2)[4]，但滴灌技術(shù)在苜蓿生產(chǎn)中的應(yīng)用仍處于起步階段[5]。

1.2.2新疆滴灌苜蓿的研究現(xiàn)狀。近年來，科研工作者對(duì)新疆地下滴灌苜蓿的管道布置、土壤水分分布規(guī)律、灌溉制度[6]、水氮耦合、土壤鹽分運(yùn)移等進(jìn)行了相關(guān)研究，然而滴灌苜蓿水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道較少。

1.2.3新疆滴灌苜蓿的分布。目前，北疆種植苜蓿的主要區(qū)域分布在阿勒泰、石河子、奇臺(tái)、呼圖壁等畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)，主要采用滴灌的方式進(jìn)行灌溉，南疆地區(qū)由于水資源匱乏、土壤貧瘠以及畜牧業(yè)欠發(fā)達(dá)等原因，使得規(guī)?；N植苜蓿較少，滴灌苜蓿大多集中在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)三師、克州等地區(qū)。

2 滴灌苜蓿水肥一體化技術(shù)

水肥一體化技術(shù)是水與可溶性肥料按適當(dāng)比例混合后，通過滴灌體系將水和肥穩(wěn)定、均勻、定量地輸送到作物根部附近的土壤中，使作物在吸收水分的同時(shí)又補(bǔ)充了養(yǎng)分，因此又稱之為“水肥耦合”或“滴灌施肥”[6]。苜蓿是高耗水作物，水肥一體化技術(shù)起到了節(jié)水節(jié)肥的作用，同時(shí)也使苜蓿生產(chǎn)增量、增收、增效。

2.1過濾器的選擇苜蓿為多年生作物，將毛管(滴灌帶)埋于地下可以重復(fù)使用多年，為了保證水質(zhì)清潔，過濾器中的過濾網(wǎng)要選擇100目以上。

2.2管網(wǎng)的布設(shè)當(dāng)水源為井水時(shí)，主干管和分干管大多采用PVC管，管徑分別為200和160 mm，出地處管徑為90 mm，支管間距以60 m為宜。苜蓿采用輪灌的灌溉方式，支管視情況而定，大多采用PE90或PE110軟管，淺埋于土層20 cm處；滴灌帶大多為單一迷宮式滴灌帶或內(nèi)鑲式滴灌帶，按“一管兩行”或“一管四行”布置，滴灌帶間距60 cm鋪設(shè)，入土埋深以3～5 cm為宜。為了防止滴頭堵塞，每年苜蓿的生長期內(nèi)沖洗滴頭1～2次。

2.3施肥裝置施肥裝置使得水肥一體化技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)水肥同步。滴灌施肥裝置按工作過程分為壓差式、吸入式和注入式3種。表1介紹了幾種常用的施肥裝置。

表1 幾種常用的施肥裝置

2.4水肥耦合

2.4.1鉀肥對(duì)苜蓿的影響。作物發(fā)生易生病蟲害、莖較柔弱倒伏等現(xiàn)象時(shí)，大多是由于缺鉀所致。鉀在苜蓿中保持著2.3%～2.5%的臨界濃度[7]。施鉀肥量需要根據(jù)土壤的肥力而定，南疆部分地區(qū)隨著施鉀量的增加，紫花苜蓿有小幅度減產(chǎn)的趨勢(shì)。在北疆的大部分地區(qū)，施加鉀肥有助于提高苜蓿飼草中粗蛋白的含量，從而提高苜蓿的品質(zhì)和產(chǎn)量。

2.4.2磷肥對(duì)苜蓿的影響。磷肥是苜蓿高產(chǎn)必不可少的肥料，其在苜蓿上的臨界范圍為2.6～3.2 g/kg。施用磷肥不僅可以提高苜蓿的抗寒性[8]，而且能增加苜蓿中粗蛋白的含量，從而提高苜蓿品質(zhì)和苜蓿的干草產(chǎn)量。楊浩宏等[7]研究發(fā)現(xiàn)隨著滴施磷肥量的增加，紫花苜蓿的增產(chǎn)幅度更加明顯，增產(chǎn)率達(dá)83.25%。

2.4.3氮肥對(duì)苜蓿的影響。苜蓿作為一種豆科固氮作物，是否需要氮肥一直存在爭議。氮素能大幅度提高作物產(chǎn)量，是禾本科作物在生育期內(nèi)必不可少的元素。研究發(fā)現(xiàn)，合適的灌水量有利于有效根瘤的形成，氮肥用量越多，根系生長根瘤的能力越弱。然而，在夏季高溫、光照強(qiáng)的情況下，苜蓿的生長需要大量的氮，而此時(shí)根瘤菌卻隨時(shí)間推移而逐漸降低，因此作物自身的固氮能力無法滿足生長的需要。此時(shí)，需要通過施用適量的氮肥，給苜蓿提供所需要的養(yǎng)分[7]。王德勝等[9]研究發(fā)現(xiàn)在新疆南疆部分地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥篮闆r及目標(biāo)產(chǎn)量，建議種植苜蓿全年施氮量在37.5～75.0 kg/hm2。

2.4.4適時(shí)滴水和施肥。水對(duì)苜蓿產(chǎn)量起著著決定性因素。苜蓿在分枝期和現(xiàn)蕾期的田間持水量不能低于45%。每年4月20日前后，需要灌第一次水即返青水，滴灌量為300 m3/hm2。刈割前后都需要灌一次水，時(shí)間大多在刈割前7～9 d，刈割后2～5 d。最后一次冬灌是在入冬前20 d，滴水量為225～300 m3/hm2。苜蓿整個(gè)生育期內(nèi)灌水8～10次，一次灌水量450～525 m3/hm2。刈割前灌水要避開大風(fēng)、暴雨等惡劣天氣，以免苜蓿大面積倒伏。低洼處的積水要及時(shí)排出，防止淹苗情況發(fā)生。

春耕時(shí)節(jié)，施追肥磷酸二胺和硫酸鉀，其用量分別為225和75 kg/hm2。刈割苜蓿后，隨水滴施磷酸二氫鉀75 kg/hm2和尿素30 kg/hm2，以達(dá)到高產(chǎn)的目的[10]。

2.5地下滴灌苜蓿土壤含鹽量的變化含鹽量小于0.6%的土壤，可以進(jìn)行苜蓿的滴灌種植。在苜蓿生育期內(nèi)土壤鹽分分布呈“鹽隨水動(dòng)”的規(guī)律，隨著苜蓿生育期內(nèi)灌水次數(shù)的增加，土壤鹽分含量逐漸降低。陳林等[10]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)喂喙嗨砍^3 000 m3/hm2時(shí)，可以起到“驅(qū)鹽”效果。

3 水肥一體化管理

地下滴灌帶壽命一般為3年，為了使其更有效地發(fā)揮作用，需要做好管理和維護(hù)工作。 ①檢修田間管網(wǎng)在第一次灌水前，需要檢修人員深入田間進(jìn)行管道檢查，主要查看支管是否完好、支管與滴灌帶的連接處是否完好、滴灌帶有無裸露在地面上、滴灌帶末端是否綁扎等。檢修結(jié)束后，試通水再次確認(rèn)滴灌系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。②及時(shí)沖洗滴頭。為了防止滴頭堵塞，每次在灌水前需用干凈水源清洗滴灌帶，將其中的沉淀物沖洗干凈，以確保灌水的均勻度。③施肥的注意事項(xiàng)。施肥前，先將肥料預(yù)先攪拌溶解，待充分溶解后靜置， 根據(jù)滴頭和灌水定額確定灌水時(shí)間；滴管前，先灌清水，待系統(tǒng)穩(wěn)定后加入溶解肥料直至溶液用盡。④適時(shí)清洗過濾器。在灌溉施肥后，要注意清洗過濾器，在更換毛管時(shí)要注意防止泥沙進(jìn)入支管中。每次灌水后要注意檢查滴灌帶是否有彎折、直角等阻礙通水的現(xiàn)象，還要仔細(xì)檢查管道的連接處是否有漏水情況，一旦有此類情況需要及時(shí)處理。

4 存在問題與對(duì)策

苜蓿的水肥一體化技術(shù)，通過水肥同步，提高肥料利用率，節(jié)約灌溉用水；通過控制灌溉用水，防止肥料滲透到深層土壤，從而造成地下水的污染；對(duì)于鹽堿地區(qū)的滴灌苜蓿栽培，更有改善土壤鹽分的作用。在此次苜蓿水肥一體化應(yīng)用調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)以下問題較為突出： ①部分地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)推廣人員的培訓(xùn)不足，導(dǎo)致農(nóng)民對(duì)滴灌技術(shù)的認(rèn)識(shí)不到位，許多農(nóng)民滴灌后不洗滴灌帶致使滴頭堵塞情況時(shí)有發(fā)生。②由于農(nóng)民文化程度不高，加之缺乏及時(shí)的專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，過量施肥和灌溉的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成了肥料和節(jié)水的浪費(fèi)。③水壓力設(shè)計(jì)不合理，滴灌帶末端的控制區(qū)域得不到充分地灌溉，影響作物的生長。④在日常的生產(chǎn)中，農(nóng)民并未深刻理解滴灌灌溉制度仍憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行灌溉，有時(shí)人為增加灌水次數(shù)，這在一定程度上違背了滴灌“精良施肥和精良灌溉”的原則。

針對(duì)以上問題，提出以下對(duì)策，以期為苜蓿的規(guī)?；a(chǎn)提供服務(wù)：①加強(qiáng)水肥一體化宣傳工作。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員的責(zé)任和使命感的培訓(xùn)，使其切實(shí)能為農(nóng)民提供及時(shí)、正確的指導(dǎo)，以保證水肥一體化技術(shù)持續(xù)進(jìn)行。此外，利用各種媒體、宣傳講座等形式，加強(qiáng)苜蓿水肥一體化技術(shù)的宣傳，營造良好的輿論氛圍，來促進(jìn)該技術(shù)的推廣。②加強(qiáng)水肥一體化的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。水肥一體化技術(shù)具有專業(yè)性，不僅講解諸如雨后不宜進(jìn)行灌溉施肥操作注意事項(xiàng)，而且要介紹滴頭沖洗、滴灌帶檢查等設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的相關(guān)事項(xiàng)，讓農(nóng)民對(duì)水肥一體化技術(shù)的操作流程、注意事項(xiàng)有詳細(xì)了解，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。③設(shè)計(jì)合理，科學(xué)規(guī)劃。在滴灌帶布置設(shè)計(jì)中，對(duì)于長寬不等的地塊，建議滴灌帶沿地塊寬度方向(橫向)進(jìn)行布設(shè)，供水時(shí)可選用橫向一端供水或者橫向中間供水，且整個(gè)施肥過程中采用溶液濃度衰減較緩慢的低施肥壓差進(jìn)行施肥，這樣避免肥料液濃度迅速衰減，從而導(dǎo)致滴灌帶末端的肥液濃度過小。④利用先進(jìn)技術(shù)，提高水肥效益。研究表明，將磁場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用到大田水肥一體化監(jiān)控系統(tǒng)中，有利于提高水肥耦合效應(yīng)、并在一定程度上提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。此外，滴灌系統(tǒng)嘗試采用自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)有利于提高灌水的均勻度，降低灌溉成本，促進(jìn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

[1] 祖日古麗·友力瓦斯,穆尼熱·買買提,田聰,等.新疆苜蓿生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展研究[J].中國畜牧獸醫(yī)文摘,2016,32(3):24，217.

[2] 張偉,呂新,李魯華,等.新疆棉田膜下滴灌鹽分運(yùn)移規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(8):15-19.

[3] 楊慧娟,張英俊.紫花苜蓿草地地下滴灌與漫灌的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益比較[J].中國奶牛,2016(6):52-55.

[4] 劉莉,琪琪格,李勇.新疆地區(qū)滴灌水肥一體化應(yīng)用推廣的影響因素研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(17):190-192.

[5] 張前兵,于磊,魯為華,等.優(yōu)化灌溉制度提高苜蓿種植當(dāng)年產(chǎn)量及品質(zhì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,32(23):116-122.

[6] 高鵬,簡紅忠,魏樣,等.水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(8):250，257.

[7] 楊浩宏,席琳喬,王棟,等.滴灌條件下氮、磷、鉀肥效應(yīng)對(duì)紫花苜蓿草產(chǎn)量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,53(6):1099-1106.

[8] 王慶鎖,孫東寶,侯向陽.晉北半干旱區(qū)苜蓿灌水次數(shù)與磷肥施用水平優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(14):112-117.

[9] 王德勝,白鐵成,支金虎,等.施氮水平對(duì)新疆地區(qū)苜蓿營養(yǎng)生長和產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2017(12):174-175，178.

[10] 陳林,王海波.新疆主要農(nóng)作物滴灌高效栽培實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2017.