設(shè)施蔬菜水肥一體化技術(shù)

楊文杰 別之龍 黃遠(yuǎn)

1 設(shè)施蔬菜水肥一體化設(shè)施設(shè)備

水肥一體化，又稱灌溉施肥、管道施肥、隨水施肥等，是指利用管道灌溉系統(tǒng)，將液體肥料或可溶性固體肥料配制成的肥液與灌溉水一起定時(shí)、定量輸送到作物生長(zhǎng)區(qū)域的方法。水肥一體化能夠根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況和作物的需肥、需水規(guī)律與特點(diǎn)，做到精準(zhǔn)灌溉、科學(xué)施肥，具有水肥均衡、節(jié)水節(jié)肥，易于控制溫濕度，減輕病害，提高水肥利用率，減少人力與物力的浪費(fèi)，改善產(chǎn)品品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)[1]。因此，應(yīng)用水肥一體化可改善設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中的水肥管理問題，并可用于開發(fā)沙地、陡坡地、鹽堿地等邊緣土地，有利于提高設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能力和農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、規(guī)?；图s化發(fā)展，是一種現(xiàn)代化的施肥方式[2]。本文對(duì)設(shè)施蔬菜水肥一體化的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)設(shè)施蔬菜的優(yōu)質(zhì)高效栽培、減肥增效具有一定的參考價(jià)值。

水肥一體化系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸水管網(wǎng)、施肥器等部分組成。

①水源 可選擇江、河、湖泊、池塘、水庫、溝渠或收集的雨水等地表水以及井水、泉水等地下水。水源應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)處理，去除泥沙和雜質(zhì)，再經(jīng)首部樞紐處理，處理后的水質(zhì)應(yīng)符合GB/T 5084-2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和 GB/T 50485-2009《微灌工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

②首部樞紐 包括水泵及動(dòng)力機(jī)、過濾器、肥料注入裝置、測(cè)量控制儀等多種設(shè)施設(shè)備。

a.水泵。常用的水泵有潛水泵、深井泵、離心泵、管道泵等。根據(jù)水源狀況、灌溉面積選用適宜類型和功率的水泵，有條件時(shí)可配置2臺(tái)泵交替使用。

b.過濾裝置。一般安裝在水源附近。有沉淀池、攔污柵、砂石過濾器、篩網(wǎng)過濾器、離心過濾器和疊片過濾器等。進(jìn)水端直接與水泵出水口相連，出水端與供水管網(wǎng)相連。過濾裝置應(yīng)能夠過濾掉大于灌水器流道尺寸1/10～1/7的粒徑雜質(zhì)。

c.施肥裝置。主要有肥液配制和施肥裝置設(shè)備。肥液配制設(shè)備包括施肥桶或施肥池，應(yīng)選擇抗腐蝕材料，或在內(nèi)壁涂防腐層。施肥裝置包括重力自壓式施肥、壓差式施肥裝置、文丘里施肥器、比例式注肥泵[3]。目前應(yīng)用較多的是文丘里施肥器和比例式注肥泵，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇[4]。

d.控制設(shè)備和儀表。包括控制閥、流量和壓力調(diào)節(jié)器、流量表或水表、壓力表、安全閥、止逆閥、進(jìn)排氣閥、電器控制柜或程序控制器、電磁閥或閘閥、傳感器、控制線路等，可根據(jù)需要選擇安裝。

③灌溉系統(tǒng) 根據(jù)不同作物和栽培設(shè)施選擇不同的灌溉系統(tǒng)，也可以多種灌溉方式并存，主要包含干管、支管、灌水器等設(shè)備。干管鋪設(shè)的間距應(yīng)控制在120 m以內(nèi)，毛管（滴灌帶）可在作物播種噴撒完除草劑后，鋪設(shè)在兩壟中間。灌水器是整個(gè)系統(tǒng)末端的灌水裝置，分為滴灌、微噴和噴灌系列[5]。符合NY/T 2623-2014《灌溉施肥技術(shù)規(guī)范中系統(tǒng)》布設(shè)技術(shù)要求。滴灌管應(yīng)順行鋪設(shè)，距離作物主干基部5～15 cm。

2 水肥一體化的主要類型與模式

水肥一體化的類型應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況以及蔬菜的種類進(jìn)行選擇。目前設(shè)施蔬菜水肥一體化常用的模式有文丘里施肥器+滴灌、文丘里施肥器+微噴灌和比例式施肥器+滴灌。茄果類、瓜類等蔬菜作物生產(chǎn)一般采用施肥器+滴灌模式，綠葉蔬菜生產(chǎn)一般采用施肥器+微噴模式[6，7]。 隨著用戶對(duì)灌溉設(shè)備和灌溉質(zhì)量要求的提高，施肥設(shè)備由文丘里施肥器向比例式注肥泵轉(zhuǎn)變。此外，移動(dòng)式免電源施肥車由于造價(jià)低、使用方便，有較大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)[4]。

施肥模式有半程水肥一體化和全程水肥一體化[8]。半程水肥一體化常應(yīng)用于土壤栽培，施肥采用基施和追施相結(jié)合的方式，基肥在定植前施足，結(jié)合耕地翻入土中，作物生長(zhǎng)過程中采用水肥一體化方式追肥。全程水肥一體化常應(yīng)用于無土栽培，蔬菜整個(gè)生長(zhǎng)過程所需養(yǎng)分和水分全程采用水肥一體化方式供給管理。

3 水肥一體化的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 肥料選擇

水肥一體化肥料選擇標(biāo)準(zhǔn)為溶解度高、養(yǎng)分含量高、肥料間相容性好、對(duì)灌溉水影響小、腐蝕性弱。固體肥包括大量元素、中量元素、微量元素，常用的普通大量元素固體肥有：尿素、硝酸鉀、硝酸銨、硫酸銨、硝酸鈣、磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、氯化鉀等；中量元素肥料有硫酸鎂。液體肥包括氨基酸水溶肥、含腐植酸水溶肥、有機(jī)水溶肥以及大量元素水溶肥、中量元素水溶肥、微量元素水溶肥。根據(jù)作物類型和生長(zhǎng)發(fā)育階段等選擇符合農(nóng)業(yè)部行業(yè)登記的肥料。

在選擇肥料品種時(shí)要考慮以下問題：①肥料與灌溉水間的相互作用，灌溉水的溫度、水質(zhì)、pH值、電導(dǎo)率和可溶性鹽含量等對(duì)肥料溶解度和酸堿度的影響；如硬度高的灌溉水應(yīng)選擇酸性肥料（磷酸或磷酸二氫銨等磷肥）以防沉淀生成；早春低溫季節(jié)少用尿素，多用銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥等防止鹽析現(xiàn)象。②肥料對(duì)灌溉設(shè)備材質(zhì)的腐蝕問題，如硫酸銨、硝酸銨、磷酸及硝酸鈣等避免使用鍍鋅鐵設(shè)備；磷酸二銨、硫酸銨、硝酸銨等避免使用青銅或黃銅設(shè)備。③作物對(duì)氯離子的耐性，對(duì)某些氯敏感作物 （如西瓜、馬鈴薯等）和鹽漬化土壤要控制使用氯化鉀，配合使用硫酸鉀和氯化鉀。④肥料間的相容性，對(duì)混合后會(huì)產(chǎn)生沉淀的肥料采用2個(gè)以上的貯肥罐分別貯存。

3.2 制定灌溉施肥管理制度

①水分管理 設(shè)施滴灌施肥的灌水定額應(yīng)比大棚畦灌減少30%～40%；蔬菜適宜的計(jì)劃濕潤(rùn)深度一般為20～30 cm。根據(jù)種植作物的需水規(guī)律、土壤理化性質(zhì)、土壤墑情、蔬菜的根系分布、設(shè)施環(huán)境條件和技術(shù)措施等因素制定灌溉制度。包括作物不同生育期的灌水量、灌水次數(shù)、灌溉時(shí)間和每次灌水量的確定。以黃瓜為例：每茬春黃瓜的總灌溉量為3000～4500 m3/hm2，定植時(shí)澆足水，定植成活至初花期適當(dāng)控水蹲苗，結(jié)果期供應(yīng)足量的水分[9]。

②施肥制度 確定不同生長(zhǎng)階段的施肥量[9]，可利用施肥量的計(jì)算公式：施肥量=（目標(biāo)產(chǎn)量/1000×每形成1000 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量-2.25×土壤養(yǎng)分測(cè)定值×有效養(yǎng)分系數(shù)）/（肥料中有效養(yǎng)分含量×肥料利用率）。第一步，確定作物的目標(biāo)產(chǎn)量，一般在當(dāng)?shù)亟? a平均產(chǎn)量的基礎(chǔ)上增加5%～10%，或與上季正常產(chǎn)量持平。第二步，計(jì)算達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量的養(yǎng)分理論需求量。第三步，調(diào)整養(yǎng)分理論需求量，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量的分析結(jié)果及有機(jī)肥的施用量進(jìn)行調(diào)整。第四步，根據(jù)養(yǎng)分施吸比計(jì)算應(yīng)施入的肥料量，一般設(shè)施栽培條件下氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）的利用效率分別為55%～68%、30%～35%、70%～80%，可用比傳統(tǒng)栽培方法減少1/3～1/2的肥料用量來確定。第五步，按照作物各生長(zhǎng)階段需肥規(guī)律配置養(yǎng)分。

以設(shè)施栽培黃瓜為例，目標(biāo)產(chǎn)量為 60000 kg/hm2，每生產(chǎn)1000 kg 黃瓜吸收 N 3.2 kg、P2O51.8 kg、K2O 4.4 kg[9]，按照 N、P2O5、K2O平均利用效率分別為62.5%、32.5%、75.0%，在未計(jì)算土壤養(yǎng)分含量和肥料中有效養(yǎng)分含量的情況下，實(shí)現(xiàn)上述產(chǎn)量應(yīng)每1 hm2施 N 192 kg、P2O5108 kg、K2O 234 kg；黃瓜抽蔓期、始瓜期、盛瓜期、結(jié)瓜后期N吸收率分別為 1.52%、14.80%、50.13%、32.70%，P2O5吸收率分別為0.86%、8.70%、46.78%、43.31%，K2O吸收率分別為0.87%、14.00%、47.36%、37.91%[8]， 則可計(jì)算出黃瓜設(shè)施栽培抽蔓期至結(jié)瓜后期肥水一體化的施肥制度。

③水肥耦合 按照總量控制、分段擬合、肥隨水走、少量多次的原則，合理分配作物不同生育階段的總灌溉水量和施肥量[7]。具體內(nèi)容包括基肥與追肥的比例及不同生育期的灌溉施肥次數(shù)、時(shí)間、灌水量和施肥量等，并根據(jù)天氣情況、土壤墑情和作物長(zhǎng)勢(shì)等因素進(jìn)行調(diào)整。

④濃度控制 根據(jù)蔬菜種類、植株大小、生長(zhǎng)階段、栽培方式等確定肥液的濃度，避免肥害或營(yíng)養(yǎng)不足。通?？刂品柿先芤河幸韵路椒?，EC值為1～3 mS/cm，或鹽濃度1～3 g/L，或根據(jù)肥料養(yǎng)分含量稀釋100～800倍，或按照肥料包裝說明書配制[8]。

⑤運(yùn)行模式 一般按照 “清水—肥水—清水”的模式運(yùn)行，即先用清水灌溉10 min，再用肥水灌溉，然后滴20 min左右清水，用于沖洗系統(tǒng)。

4 注意事項(xiàng)

①設(shè)施維護(hù) 使用過程中要對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)，定期檢查、及時(shí)維修系統(tǒng)的各種設(shè)備；過濾器每周拆卸清洗1次；定期清洗肥料罐；按設(shè)備說明書要求保養(yǎng)施肥器；灌溉施肥過程中，若遇到供水中斷，應(yīng)盡快關(guān)閉施肥裝置的進(jìn)水管閥門，防止肥液倒流。

②防堵塞 殘留的肥液會(huì)使滴頭處生長(zhǎng)青苔、藻類等低等植物或微生物，肥料結(jié)晶或沉淀、灌溉水的雜質(zhì)等均會(huì)導(dǎo)致滴頭堵塞。因此，應(yīng)充分考慮不同灌溉方式對(duì)水質(zhì)的要求，根據(jù)雜質(zhì)類型、雜質(zhì)多少進(jìn)行水源凈化和過濾；生產(chǎn)中定期沖洗滴灌管尾端，一般滴完肥，根據(jù)土壤水分狀況滴清水將管道內(nèi)的肥液沖洗干凈。過濾器前后壓差大于0.02 MPa時(shí)應(yīng)清洗過濾器。

③防肥害 肥害可能是一次性過多施肥引起的，會(huì)抑制蔬菜生長(zhǎng)。此外，苗期還會(huì)因?yàn)橐淮涡源罅渴┯娩@態(tài)氮肥而引起氨中毒問題。

④防脫肥 尿素、硝態(tài)氮肥（如硝酸鉀、水溶性復(fù)合肥）易隨水流失，過量灌溉會(huì)造成養(yǎng)分流失到根層以下而造成脫肥，因此避免過量灌溉。

⑤養(yǎng)分平衡 茄果類、瓜類蔬菜除了對(duì)氮、磷、鉀需求量較大外，對(duì)鈣、鎂、硫需求也較高[9]，因此，施肥時(shí)應(yīng)配合施用大量元素、中微量元素及有機(jī)肥、化肥，以達(dá)到養(yǎng)分平衡供給。

⑥灌溉及施肥均勻 無論是滴灌還是噴灌，都要保證灌溉均勻；盡量做到肥水混勻、保證每一植株水量和肥量一致。