水肥一體化灌溉施肥制度研究

黃文敏 李思訓 武艷榮

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,水肥一體化技術正越來越被應用到各種作物上,達到一定節(jié)水、節(jié)肥及增產(chǎn)的效果。但是，由于水肥一體化技術涉及農(nóng)作物學、土壤肥料學等相關方面的知識，大部分人對水肥一體化技術的施用還滯留在初級階段，即灌水量、施肥量、水肥配比量化模糊等，距離科學化、精準化水肥一體化技術還有一定差距。為縮小這一差距，最大限度地發(fā)揮水肥一體化技術的作用，本文就水肥一體化灌溉施肥制度制定提出相關方法建議。

1 調(diào)查收集相關數(shù)據(jù)資料

1.1 當?shù)厮Y源資料 包括常年降水量、降水月份分布，河庫井常年儲水、出水情況及用水習慣等。

1.2 主要作物種植資料 包括播種期、需水肥特性、需水肥關鍵期及根系發(fā)育特點、種植密度、常年產(chǎn)量水平等。

1.3 土壤資料 包括土壤質(zhì)地、田間持水量、土壤容重、萎蔫系數(shù)等。

2 掌握幾個重要概念

2.1 土壤濕潤比 指在計劃濕潤土層深度內(nèi)，所濕潤的土體面積與灌溉區(qū)域總土體面積的比值。一般土壤濕潤比以地面下20～30 cm處的平均濕潤面積與作物種植面積的百分比表示。蔬菜水肥一體化濕潤比一般為70%～100%，果樹為40%～60%，大田作物為30%～40%。

2.2 濕潤深度 又稱土壤計劃濕潤層深度，是指根據(jù)作物生長發(fā)育要求，進行灌溉時計劃濕潤的土層深度。它取決于作物主要根系的分布深度，并隨生長發(fā)育逐漸加深。一般作物生長初期濕潤深度為0.3～0.4 m，生長末期為0.8～1 m。蔬菜適宜的濕潤深度為0.2～0.3 m,大田作物為0.3～0.6 m，果樹為 0.8～1.2 m。

2.3 灌溉上限 一般為田間持水量的80%～85%,灌溉下限為田間持水量50%～55%。

2.4 灌溉水利用系數(shù)(η） 指一定時期內(nèi)田間所需消耗凈水量（W凈）與渠（管）首進水總量（W供）的比值，即η＝W凈/W供。水肥一體化灌溉水利用系數(shù)一般為0.9～0.95。

2.5 耗水強度 是指作物生育期內(nèi)的每天的蒸騰量。蔬菜水肥一體化耗水強度一般為2～4 mm、果樹為 4～7 mm、大田作物為 5～6 mm。

3 確定灌溉制度

3.1 灌溉定額（W總） 指作物全生育期的需水量 PW（單位 mm 或 m3）與降水量 RW（單位 mm或m3）的差值。即：W總＝PW-RW。作物全生育期需水量PW＝（作物日耗水量×生育期天數(shù)）/η。灌溉定額是灌水量的總控制指標，在生產(chǎn)實際中，天然降水一般不僅在數(shù)量上不能滿足作物生長發(fā)育的需要，在時間上還與作物需水關鍵期相錯位，還要考慮灌溉過程中的損耗等。因此，計算出的灌溉定額應用于生產(chǎn)實際還需進行調(diào)整。一般在試驗中設置3個處理：①1.5×灌溉定額；②1.2×灌溉定額；③灌溉定額。

3.2 灌水定額（W） 指每畝（667 m2）一次灌水的量（單位mm）。每次灌水量因作物生長發(fā)育階段的需水特性和土壤當時的含水量不同而不同，需要計算確定。計算時需要土壤濕潤比、濕潤深度、土壤容重、灌溉上限與下限和灌溉水利用系數(shù)等參數(shù)。

式中：W為灌水定額，ρ為土壤濕潤比，h為計劃濕潤層深度，γ為土壤容重，θmax為灌溉上限（以占田間持水量的百分數(shù)表示），θmin為灌溉下限，η為灌溉水利用系數(shù)。灌水定額的處理設置和灌溉定額一致

3.3 灌水時間間隔（T） 指的是兩次連續(xù)灌水時間相差的天數(shù)。灌水時間間隔一般按作物生育期的需水特性分別計算，同時要考慮降水、氣溫的影響，適當增大或縮小灌水時間間隔。

式中：W為灌水定額（單位mm），E為作物需水強度或耗水強度（單位mm/d），η為灌溉水利用系數(shù)。

同一種作物，在不同質(zhì)地的土壤上要獲得相同的產(chǎn)量，總需水量基本一樣，灌水時間間隔位是粘土最長，壤土次之，砂土最短。

3.4 灌水延續(xù)時間（t） 指完成一次灌水定額時所需要的時間（單位h）。在每次灌水定額W（單位mm）確定之后，灌水延續(xù)時間受灌水器的間距 Se（單位 m）、毛管的間距 Sr（單位 m）和灌水器流量q（m3/h）的影響。

3.5 灌水次數(shù) 指灌溉定額除以灌水定額。灌水次數(shù)受降水量和降水時間影響。要根據(jù)墑情監(jiān)測結(jié)果進行調(diào)整。

由以上的灌溉定額、灌水定額、灌水時間間隔、灌水延續(xù)時間及灌水次數(shù)等參數(shù)就可以形成正常年份的灌溉制度。在生產(chǎn)實際中，灌溉定額、灌水次數(shù)及灌水時間要根據(jù)當年的降水和作物生長情況進行調(diào)整。

4 確定施肥制度

4.1 目標產(chǎn)量 即計劃產(chǎn)量。一般有兩種方法。一是參考作物品種審定時提供的品種特性和產(chǎn)量水平確定。二是參考當?shù)囟嗄攴N植該品種產(chǎn)年獲得的實際產(chǎn)量確定。實施水肥一體化技術的田塊第一年確定的目標產(chǎn)量應該在該田塊上年或上季的產(chǎn)量水平上增長10%以上。

4.2 養(yǎng)分吸收量 計算實現(xiàn)目標所需要的大量元素氮（N）、磷（P2O5）、鉀(K2O)的施用量和比例。部分園藝作物單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量見表1。

表1 部分園藝作物形成1 000 kg鮮重產(chǎn)量時的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量kg

表1列出的各種作物養(yǎng)分吸收量為理論吸收量，在實際生產(chǎn)中，養(yǎng)分理論吸收量還不能直接用于指導施肥，還要根據(jù)肥料利用率、土壤養(yǎng)分狀況、有機肥施用量等進行調(diào)整。對于中微量元素，由于作物需求量少，且移動性小，一般不需要每年施用，如其測定值接近或低于長期實驗確定的臨界值，影響作物正常生長發(fā)育，需有針對性地進行補充，并確定一個合理的施用量。

4.3 調(diào)整養(yǎng)分吸收量

1）根據(jù)土壤養(yǎng)分含量調(diào)整。在設計施肥制度時，要進行土壤養(yǎng)分測試，利用獲得的土壤氮、磷、鉀數(shù)據(jù)，結(jié)合當?shù)仞B(yǎng)分分級指標和目標產(chǎn)量計算出養(yǎng)分吸收量進行調(diào)整。一般有三種情況。一是土壤養(yǎng)分測試值接近分級指標適中水平，不用對計算出的養(yǎng)分吸收量進行調(diào)整；二是土壤養(yǎng)分測試值較低，與分級指標適中值相差較大，要實現(xiàn)目標產(chǎn)量，應調(diào)高養(yǎng)分吸收量；三是土壤養(yǎng)分測試值較高，與分級指標適中值相差較大，要調(diào)低養(yǎng)分吸收量，否則會帶來危害或降低利用率。從實踐經(jīng)驗來看，一般調(diào)整幅度在10%～20%。

2）根據(jù)上季作物施肥量和產(chǎn)量調(diào)整。一般情況下，上季作物施肥量也是根據(jù)目標產(chǎn)量制定的，通過分析，可以看出目標產(chǎn)量與施肥量之間的相關關系。如果上季作物施肥量較大，或作物實際產(chǎn)量較低，說明施肥量偏大，應減少當季作物養(yǎng)分投入量；反之，如果上季作物施肥量較少，目標產(chǎn)量沒有實現(xiàn)，說明施肥量偏少，應增加當季作物養(yǎng)分投入量。

3）根據(jù)養(yǎng)分施吸比調(diào)整。養(yǎng)分施吸比是肥料利用率的倒數(shù)。某種養(yǎng)分的實際用量=養(yǎng)分吸收量×養(yǎng)分施吸比。

4）根據(jù)作物生育期需肥規(guī)律分配養(yǎng)分施用量。同一作物不同生育期的各種養(yǎng)分吸收量及需求比例不同。在進行養(yǎng)分施用量分配時，要充分考慮作物的需肥特點、各種養(yǎng)分敏感期和最大效率期等，科學合理確定該作物各生長時期不同養(yǎng)分的施用比例和施用量。

5）擬定施肥制度。根據(jù)計算出的作物養(yǎng)分吸收量、土壤測試值、上季作物施肥與產(chǎn)量水平、養(yǎng)分施吸比，施用有機肥量的區(qū)域，還要考慮有機肥帶入的養(yǎng)分及作物不同生育期的養(yǎng)分需求比例等，就可以制定包括作物養(yǎng)分需求總量、養(yǎng)分比例、施肥時期和施肥方式等內(nèi)容的施肥制度。

5 擬合水肥一體化灌溉施肥制度

將灌溉制度和施肥制度擬合在一起形成水肥一體化制度。擬合時要堅持肥隨水走、分階段擬合的原則。即根據(jù)灌溉制度將肥料按灌溉的灌水時間和次數(shù)進行分配。特別強調(diào)一點，在灌溉的過程中如果要降水，作物不需要灌溉，但為了施肥也要灌溉，完成施肥后立即停止灌溉。

（參考文獻略）