水肥耦合技術(shù)模式助推柴達(dá)木枸杞產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

摘 要：柴達(dá)木盆地作為我國(guó)典型的干旱區(qū)，其生態(tài)問(wèn)題歷來(lái)受到高度關(guān)注。枸杞產(chǎn)業(yè)是目前該區(qū)域優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，在防治沙化和水土保持方面發(fā)揮了巨大的生態(tài)作用。水肥耦合技術(shù)模式針對(duì)柴達(dá)木盆地水資源有效化利用、節(jié)水技術(shù)與施肥技術(shù)脫節(jié)、肥料利用效率低下、忽視土壤水分養(yǎng)分基礎(chǔ)條件、對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育特性缺乏了解、灌溉施肥設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)裝備落后等問(wèn)題，在調(diào)查分析柴達(dá)木盆地30000hm2枸杞園土壤條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)枸杞生長(zhǎng)特點(diǎn)及養(yǎng)分吸收特性，研制10余種枸杞現(xiàn)蕾期、花果期、幼齡期不同階段枸杞水溶性滴灌肥配方;結(jié)合創(chuàng)新集成的滴灌施肥設(shè)施，集成了枸杞水肥耦合技術(shù)模式，獲得多項(xiàng)科研成果，實(shí)現(xiàn)了枸杞產(chǎn)業(yè)節(jié)水、節(jié)肥、水肥高效耦合和環(huán)境友好、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)，為青海省柴達(dá)木枸杞產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：水肥耦合;柴達(dá)木盆地;枸杞產(chǎn)業(yè);提質(zhì)增效

中圖分類(lèi)號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190715006

1 項(xiàng)目背景

柴達(dá)木盆地是一個(gè)水資源短缺，但可開(kāi)發(fā)土地資源相對(duì)豐富的地區(qū)，盆地年均降雨量不足250mm，是我國(guó)典型的大陸性荒漠氣候干旱區(qū)，柴達(dá)木干旱區(qū)的生態(tài)問(wèn)題也一直受到國(guó)家的高度重視[1-2]。該地區(qū)土地面積為2530.15×104hm2，占青海省國(guó)土面積的36.32%，其中耕地面積3.97×104hm2，占柴達(dá)木地區(qū)土地面積的0.16%。有限的耕地資源需要相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)提高單位面積的產(chǎn)出和收益。枸杞作為當(dāng)?shù)匦屡d的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)[3]，截止2018年底，柴達(dá)木盆地人工營(yíng)造枸杞經(jīng)濟(jì)林面積已達(dá)30000hm2。由于枸杞具有抗旱、耐鹽堿的特性，是理想的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)兼用樹(shù)種，在防治沙化和水土保持方面發(fā)揮了巨大的環(huán)保作用，改善了盆地的生態(tài)環(huán)境。目前枸杞產(chǎn)業(yè)是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要手段，也是改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)業(yè)和農(nóng)民收入的有效途徑[4-5]。

2 枸杞生產(chǎn)中面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

隨著柴達(dá)木干旱區(qū)枸杞種植面積的不斷增大，發(fā)展速度不斷加快，產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題也隨之出現(xiàn)。主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 水資源有效化利用問(wèn)題

干旱缺水是當(dāng)前青海省枸杞各產(chǎn)區(qū)所面臨的新問(wèn)題[6]。枸杞種植依靠雪水灌溉，但近年來(lái)冬季降雪量減少，也影響了枸杞的正常灌溉，加之近幾年栽培面積的迅速增大，灌溉用水越來(lái)越緊缺。漫灌方式下枸杞全年用水量為800～900m3/667m2，節(jié)水滴灌條件下大幅減少為230～300m3/667m2，節(jié)水率達(dá)60%以上[7]。種植30000hm2枸杞年可節(jié)水2.7億m3。枸杞投入產(chǎn)出比方面適宜采用節(jié)水灌溉，但在水資源十分稀缺的柴達(dá)木盆地，漫灌方式仍然占絕大部分，因而枸杞節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。

2.2 節(jié)水技術(shù)與施肥技術(shù)脫節(jié)問(wèn)題

現(xiàn)有節(jié)水滴灌設(shè)施僅用于灌水[8]，施肥繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的“人工近株多點(diǎn)埋肥法”，導(dǎo)致枸杞施肥時(shí)人工成本高居不下，且工作效率低下，兩人一組每日施肥完成面積僅在2668～3335m2，其主要原因是缺乏適合的水溶肥產(chǎn)品及相關(guān)科學(xué)施肥技術(shù)的指導(dǎo)[9]。

2.3 肥料利用效率低下問(wèn)題

傳統(tǒng)施肥方式下肥料選擇以尿素、磷酸二銨為主，極少數(shù)種植戶(hù)會(huì)添加有機(jī)肥和鉀肥等品種。由于肥水不同步，土壤剖面中次年還可挖出未完全溶解的肥料顆粒，以2a苗為主體的種植園為例，盡管每667m2投入的化肥商品量達(dá)到300kg以上，但肥料利用效率極低，造成肥料資源的浪費(fèi)，大量的肥料投入會(huì)造成潛在的環(huán)境危機(jī)[3，8]。使用高含量水溶性全元肥可大幅提高肥料利用率，水肥同步，減少施肥人工投入。

2.4 忽視土壤水分養(yǎng)分基礎(chǔ)條件

盆地耕作土壤母質(zhì)多屬洪積物，枸杞種植區(qū)多分布于盆地細(xì)土帶上，由于多次洪積過(guò)程導(dǎo)致土壤中存在不透水層[10]，即土壤中存在一個(gè)“微型水庫(kù)”，因此，水分供給時(shí)只需要保持表層30cm以上土體濕潤(rùn)即可，干旱時(shí)節(jié)只需根據(jù)情況適當(dāng)增加1～2次水分供給便可滿(mǎn)足生長(zhǎng)需求。此外，柴達(dá)木盆地氣候干旱，土壤瘠薄，速效養(yǎng)分含量普遍較低，老園區(qū)和新開(kāi)墾園區(qū)間土壤養(yǎng)分亦有明顯差異[11]。因此生產(chǎn)中應(yīng)充分考慮土壤水肥條件，依據(jù)土壤測(cè)試結(jié)果，有針對(duì)性進(jìn)行水肥供給。

2.5 對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育特性缺乏了解

枸杞在1a的生長(zhǎng)周期內(nèi)，對(duì)養(yǎng)分的吸收有一定的科學(xué)規(guī)律，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和花果期具有明顯的養(yǎng)分吸收差異，且全生育期對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收也有側(cè)重[12]，一味盲目地采用外省模式進(jìn)行施肥，不能滿(mǎn)足枸杞不同生長(zhǎng)階段對(duì)養(yǎng)分的需求，造成枝旺花多但坐果少，從而影響農(nóng)戶(hù)的經(jīng)濟(jì)收益。

2.6 灌溉施肥設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)裝備落后

針對(duì)性設(shè)備和產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)不足，特別是施肥及配套設(shè)備產(chǎn)品品種規(guī)格少，形式比較單一，技術(shù)含量低，未考慮到與肥料溶解速率兼容問(wèn)題，缺乏不同模式下的灌溉施肥設(shè)備，這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重影響了該項(xiàng)技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用[13]。

[BT（1+1]3 水肥資源合理高效利用是柴達(dá)木產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必然選擇

作為節(jié)水技術(shù)的有效支撐，水肥耦合技術(shù)是實(shí)現(xiàn)枸杞產(chǎn)業(yè)化肥減施增效的重要技術(shù)手段[14]。該技術(shù)可節(jié)省肥料用量和控制肥料的入滲深度，減輕施肥對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn);通過(guò)適時(shí)、適量地供給作物肥料和水分，有利于維持理想的土壤水分、通透性，減少土表蒸發(fā)和滲漏損失，使灌溉水利用率可達(dá)90%以上;由于實(shí)現(xiàn)水、肥同步管理，可有效提高肥料利用率，節(jié)省施肥用工[15]。水肥耦合作為一種主要的灌溉施肥方式，不僅可以有效地節(jié)約寶貴的耕地、水和肥料資源，還可有效調(diào)節(jié)作物水分和養(yǎng)分的供應(yīng)，可在平地、緩坡地廣泛實(shí)施，因而在水資源有限地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，青海省的自然條件又與河西走廊、新疆內(nèi)陸盆地很不相同，海拔遠(yuǎn)高于河西走廊和新疆，很難直接借用其它地區(qū)的成果，因此有針對(duì)性地研發(fā)適合青海省旱區(qū)的水肥耦合技術(shù)模式才能對(duì)癥解決青海省枸杞生產(chǎn)中面臨的各種問(wèn)題。

柴達(dá)木盆地作為典型的綠洲灌區(qū)，干旱缺水是嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的80%左右，且田間生產(chǎn)均以大水大肥為主，水的利用率只有30%～40%，水資源匱乏和肥料利用率偏低的矛盾表現(xiàn)得更為突出，不但浪費(fèi)了水、肥資源，還導(dǎo)致了土壤退化和環(huán)境危機(jī)，推廣水肥耦合技術(shù)成為解決這些問(wèn)題的有效措施[16-17]。因此，針對(duì)柴達(dá)木干旱區(qū)開(kāi)展基于水肥耦合技術(shù)的化肥減施技術(shù)集成和示范十分必要，符合青海省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。

4 水肥耦合新技術(shù)助推枸杞產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

近年來(lái)，省科技廳組織省農(nóng)林科學(xué)院土壤肥料研究所通過(guò)承擔(dān)實(shí)施《枸杞水溶性滴灌肥開(kāi)發(fā)與示范》（2014-NS-513）、《高效節(jié)水集成與示范推廣》（2012-N-A8）等科技項(xiàng)目，分別圍繞水溶性滴灌肥配方研制、水肥耦合技術(shù)及裝備研發(fā)等方面開(kāi)展研究示范并取得了階段性成果。

核心技術(shù)：該項(xiàng)目在調(diào)查分析青海省柴達(dá)木盆地2000hm2枸杞園土壤條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)枸杞年周期內(nèi)生長(zhǎng)特點(diǎn)及養(yǎng)分吸收特性，充分考慮其對(duì)大中微量元素的需求，研制優(yōu)化枸杞滴灌肥基礎(chǔ)配方，并根據(jù)枸杞現(xiàn)蕾期、花果期、幼齡期等不同生育階段研制提出了10余種符合青海省實(shí)際的枸杞水溶性滴灌肥配方;結(jié)合創(chuàng)新集成的滴灌施肥設(shè)施，開(kāi)展了水溶性滴灌肥生產(chǎn)及中試;利用枸杞高效水肥耦合等技術(shù)集成，制定定量供水供肥的灌溉施肥制度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、節(jié)肥、水肥高效耦合、環(huán)境友好、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目標(biāo)。

設(shè)備研發(fā)：此外，根據(jù)枸杞園不同規(guī)模施肥作業(yè)特點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)出適宜于333.33hm2以上的大面積廠(chǎng)房式、333.33hm2以下中型固定式及小型移動(dòng)式3種水肥一體化灌溉系統(tǒng)和生產(chǎn)模式，并建成年生產(chǎn)2萬(wàn)t規(guī)模的水溶性滴灌肥生產(chǎn)線(xiàn)，在德令哈懷頭他拉鎮(zhèn)建立了萬(wàn)畝枸杞水肥耦合技術(shù)示范基地。

技術(shù)應(yīng)用：通過(guò)應(yīng)用水肥耦合新技術(shù)，枸杞營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期葉綠素含量提高了35.2%，葉片厚度、葉面積等指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)枸杞生產(chǎn)較傳統(tǒng)生產(chǎn)模式節(jié)水57%、節(jié)肥63.8%、節(jié)省勞工81.3%，枸杞產(chǎn)量提高22.9%，平均節(jié)本增效達(dá)4550元/667m2，萬(wàn)畝示范基地可增加收入4550萬(wàn)元，真正實(shí)現(xiàn)了枸杞生產(chǎn)“三減一增”的目的，項(xiàng)目取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益，在全省大規(guī)模推廣具有重要的示范意義。

此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，在帶動(dòng)枸杞產(chǎn)業(yè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程起著重要的帶動(dòng)作用，目前柴達(dá)木盆地枸杞種植中有機(jī)、綠色產(chǎn)品中占一小部分，絕大部分枸杞種植仍為習(xí)慣種植方式，產(chǎn)品等級(jí)低，市場(chǎng)價(jià)格難以上升，無(wú)法達(dá)到出口產(chǎn)品外銷(xiāo)。通過(guò)水肥耦合新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)青海省枸杞綠色產(chǎn)品生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用，從而加速產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。

5 取得的科技成果

5.1 “柴達(dá)木盆地枸杞種植區(qū)土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)及空間變異特征研究”（成果登記號(hào)9632016J0081）

2012—2016年，課題組以柴達(dá)木盆地4大枸杞種植區(qū)為研究區(qū)域，采取野外地調(diào)查采樣和室內(nèi)分析的技術(shù)手段，利用典型區(qū)域采集的土壤樣點(diǎn)研究了柴達(dá)木盆地枸杞主產(chǎn)區(qū)土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)的豐缺狀況，明確了土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用GIS技術(shù)制作了養(yǎng)分空間分布圖，直觀呈現(xiàn)了各養(yǎng)分明顯的空間分布格局;利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)青海省枸杞主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異特征進(jìn)行研究，從區(qū)域尺度和鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度分別對(duì)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了半方差函數(shù)模型分析，明晰了不同尺度下土壤養(yǎng)分的空間變異來(lái)源。依據(jù)背景值評(píng)價(jià)法對(duì)柴達(dá)木盆地枸杞主產(chǎn)區(qū)的土壤重金屬進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果對(duì)指導(dǎo)青海省枸杞產(chǎn)業(yè)合理布局具有重要意義。2015年鑒定省級(jí)成果該研究成果，經(jīng)專(zhuān)家委員會(huì)鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

5.2 “柴達(dá)木盆地枸杞養(yǎng)分吸收特性及滴灌肥配方設(shè)計(jì)”（成果登記號(hào)9632014Y0305）

課題組采用田間滴灌試驗(yàn)和室內(nèi)分析的技術(shù)手段，研究了柴達(dá)木盆地典型枸杞種植區(qū)的枸杞養(yǎng)分含量變化規(guī)律，明確了不同生育期養(yǎng)分在枸杞植株內(nèi)的分布特征和年周期內(nèi)枸杞養(yǎng)分吸收量。利用百公斤枸杞干果吸收量，提出了枸杞滴灌肥基本配方，并針對(duì)格爾木、都蘭、烏蘭和德令哈4個(gè)主要枸杞種植區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了配方修正，確定了符合柴達(dá)木盆地土壤條件的滴灌肥配方，對(duì)推動(dòng)當(dāng)?shù)罔坭剿室惑w化技術(shù)推廣具有現(xiàn)實(shí)意義。獲得省級(jí)成果經(jīng)專(zhuān)家委員會(huì)鑒定該研究成果達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

5.3 “枸杞水溶性滴灌肥的研制”（成果登記號(hào)9632017Y0093）

本課題基于處于不同生育階段枸杞對(duì)養(yǎng)分需求規(guī)律的研究，自主研發(fā)了枸杞水溶性滴灌肥。明確了其在柴達(dá)木盆地枸杞營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期的肥效反應(yīng);研發(fā)的滴灌肥氮磷鉀含量為52.52%、水不溶物0.1%和重金屬等指標(biāo)符合國(guó)家相關(guān)水溶肥標(biāo)準(zhǔn)。建立肥料中試生產(chǎn)線(xiàn)1條，滴灌肥生產(chǎn)基地1個(gè)，建立水溶肥應(yīng)用示范基地1個(gè)，累計(jì)示范面積達(dá)到2267hm2，產(chǎn)量提高22.9%。該研究成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

5.4 “柴達(dá)木盆地枸杞水肥耦合技術(shù)模式創(chuàng)建”（成果登記號(hào)9632017Y0094）

本課題針對(duì)柴達(dá)木盆地土壤構(gòu)型，初步構(gòu)建了枸杞水肥耦合的技術(shù)體系，制定了“枸杞水肥耦合技術(shù)規(guī)范”。研發(fā)了廠(chǎng)房式、中型固定式和小型移動(dòng)式水肥一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了枸杞灌溉施肥的“輕簡(jiǎn)化、高效化和低成本化”。枸杞水肥耦合技術(shù)模式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了枸杞產(chǎn)業(yè)的“三減一增”，化肥用量降低63.8%，節(jié)水57%，產(chǎn)量提高22.9%，人工成本節(jié)約81.3%，建立示范基地1個(gè)。

6 結(jié)語(yǔ)

枸杞水肥耦合技術(shù)的應(yīng)用，在帶動(dòng)枸杞產(chǎn)業(yè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程起著重要的帶動(dòng)作用，目前海西地區(qū)枸杞種植中有機(jī)、綠色產(chǎn)品僅占一小部分，絕大部分枸杞種植仍為傳統(tǒng)的“大肥大水”種植方式，產(chǎn)品等級(jí)低，市場(chǎng)價(jià)格難以上升，無(wú)法達(dá)到出口產(chǎn)品外銷(xiāo)。通過(guò)水肥耦合新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)青海省有機(jī)、綠色產(chǎn)品生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐，對(duì)枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用，從而加速產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。

把科學(xué)技術(shù)研究成果與枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，是符合中國(guó)國(guó)情和青海省情并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的可靠途徑，對(duì)青海省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展具有極其重要的戰(zhàn)略意義。通過(guò)以上成果的實(shí)施，有力地增強(qiáng)了枸杞水肥一體化技術(shù)的科技含量，在施肥技術(shù)上應(yīng)用按需施肥、測(cè)土施肥的平衡施肥技術(shù)，提高了肥料利用率，進(jìn)一步改善了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，使枸杞產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步擴(kuò)展。同時(shí)“三減一增”的應(yīng)用效果，節(jié)肥節(jié)水節(jié)省人工的同時(shí)，產(chǎn)量有所提升，對(duì)推動(dòng)青海省“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”農(nóng)業(yè)建設(shè)具有重要作用。因此，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣將極大地推動(dòng)青海省枸杞產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)步發(fā)展，對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效和農(nóng)民增收均具有重要意義?；诓襁_(dá)木盆地綠洲農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)和水肥耦合技術(shù)具有廣闊的前景，下一步希望從政府層面積極推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

李月梅（1974-），女，副研究員，研究方向：農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。