冀南地區(qū)巨峰葡萄水肥一體化技術(shù)研究與應(yīng)用

李 興 李惠麗 王曉奕 張書(shū)奎* 江榮風(fēng)（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 北京 海淀 0093；中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實(shí)驗(yàn)站 河北 曲周 05750）

葡萄是世界四大水果之一，在全世界得到廣泛種植。冀南地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年均降水量484.5 mm，春季干旱，夏季炎熱多雨，降雨集中在7～8月份，而葡萄以小農(nóng)戶露地種植為主，生長(zhǎng)發(fā)育受天氣的影響較大，生育前期干旱少雨，后期高溫多雨。再加上水肥管理不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致葡萄種植管理方面存在很大問(wèn)題，比如化肥施用比例失衡和過(guò)量施用，農(nóng)業(yè)灌水效率不高，水肥資源浪費(fèi)嚴(yán)重，葡萄爛果裂果，果實(shí)品質(zhì)有待提高等，而要提高葡萄的生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，水肥管理是關(guān)鍵因素。水肥一體化技術(shù)是將水和肥料混合后，由管道直接輸送到植物根部，葡萄的根系分布較集中，根系分布較其他果樹(shù)淺，對(duì)水肥的吸收量較大。葡萄水肥一體化技術(shù)在節(jié)水、節(jié)肥、省時(shí)省工、提升品質(zhì)和產(chǎn)量方面已經(jīng)有了很好的效果[1]，而且也得到了很好的推廣。在冀南地區(qū)葡萄種植戶以小農(nóng)戶為主體，由于高額的設(shè)備成本，水肥一體化技術(shù)在小農(nóng)戶之中很難應(yīng)用起來(lái)。因此，以河北省曲周縣前衙村為例，從設(shè)備安裝、水肥效率、經(jīng)濟(jì)效益等多方面思考，進(jìn)而研究葡萄水肥一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，提出高產(chǎn)高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄的必然要求。

1 灌溉模式的選擇及設(shè)計(jì)

1.1 灌溉模式的選擇。水肥一體化灌溉的模式主要有滴灌、微噴灌、膜下滴灌、澆灌等形式，前衙村根據(jù)葡萄實(shí)際種植情況主要應(yīng)用了滴灌和園藝地布膜下滴灌2種灌溉模式。葡萄果園應(yīng)控制果園濕度，噴灌會(huì)增加果園濕度，高溫高濕容易爆發(fā)真菌性病害，不適合高密度葡萄園，園藝地布覆蓋技術(shù)在抑制雜草、保墑方面有很好的效果，有條件的地區(qū)和農(nóng)戶推薦使用滴灌技術(shù)配套園藝地布覆蓋技術(shù)。

1.2 水肥一體化系統(tǒng)。一般分為水源及首部設(shè)備和管道系統(tǒng)，首部系統(tǒng)由水源、變頻裝置、過(guò)濾器、施肥器、壓力表、逆止閥、排氣閥、流量表、管道開(kāi)關(guān)等幾部分組成。水源的選擇是決定灌溉面積及成本的關(guān)鍵因素，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件進(jìn)行設(shè)計(jì)。首部樞紐是整個(gè)水肥一體化系統(tǒng)的核心，水肥一體化系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)系都位于系統(tǒng)的首部，首部設(shè)備要根據(jù)系統(tǒng)水源的出水量和灌溉面積選擇安裝。

1.3 水源及首部樞紐

1.3.1 水源。水源要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件進(jìn)行選擇，分為3種情況：一是井水水源，要根據(jù)整個(gè)灌溉系統(tǒng)的輪灌區(qū)面積和單位時(shí)間需水量來(lái)確定水井和水泵的功率，水泵水到達(dá)地面的功率一般是略高于實(shí)際灌水量，以滿足一定壓力的灌溉。如果灌溉面積比較大，輪灌區(qū)可以選擇安裝變頻裝置來(lái)調(diào)節(jié)水泵的出水量和管道壓力。二是河水水源，有河水灌溉條件的地區(qū)可以考慮使用河水灌溉，水泵的出水量還是選擇略高于灌溉面積的出水量。河水水質(zhì)要檢測(cè)達(dá)標(biāo)，河水中雜質(zhì)比較多的，需要多個(gè)過(guò)濾裝置系統(tǒng)過(guò)濾，以保證灌溉系統(tǒng)的壽命。三是蓄水水源，針對(duì)沒(méi)有河水、井水灌溉或者輪灌區(qū)面積較小的地區(qū)(1～2畝)，可以選擇建立蓄水池或水罐，葡萄滴灌每次用水4～12 t，蓄水池的容量至少設(shè)定為12 t。

1.3.2 首部樞紐。過(guò)濾器一般安裝在滴灌系統(tǒng)首部前端。過(guò)濾器的作用主要是過(guò)濾水源中泥沙、有機(jī)物等雜質(zhì)和管道中未溶解的肥料，防止管道和滴灌帶(管)堵塞，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。過(guò)濾器的類型根據(jù)水質(zhì)設(shè)定，根據(jù)井水、河水等水源的質(zhì)量設(shè)計(jì)和選擇過(guò)濾器，完整的過(guò)濾系統(tǒng)包括2～3層過(guò)濾裝置，第1層是水源過(guò)濾，過(guò)濾裝置為濾網(wǎng)，比較簡(jiǎn)易，主要是過(guò)濾河道中的大型有機(jī)物和垃圾雜質(zhì)，防止堵塞水泵；第2層是泥沙的過(guò)濾，針對(duì)注入管道中的水要進(jìn)行二次泥沙過(guò)濾，通過(guò)離心沉降質(zhì)量較大的泥沙；第3層過(guò)濾器一般為疊片或網(wǎng)式過(guò)濾器，用來(lái)過(guò)濾未溶解肥料顆粒和直徑大于105 μm的泥沙，一般采用150～200目的疊片和篩網(wǎng)過(guò)濾器。

1.4 滴灌施肥模式的選擇。施肥器包括文丘里施肥器、比例式施肥器、重力自壓式、泵注肥法、泵吸肥法等，如表1所示[2～3]。先將肥料溶解于施肥管，通過(guò)壓力差將肥料送入管道中與管道水混合送入到植株根部。肥液從施肥設(shè)備與水源水在管道中混勻后送注到各個(gè)支管道，施肥器一般安裝在首部，或者與下一級(jí)分支管道有一定的距離，保證充分混勻。前衙村單個(gè)地塊面積較小，水源以井水和儲(chǔ)水罐為主，一般在灌溉面積較小的地塊配套使用小文丘里施肥器，簡(jiǎn)便便宜。在灌溉面積較大的灌溉區(qū)，適合在各個(gè)地塊配合使用泵注肥法。

表1 不同類型施肥器特點(diǎn)

2 水肥管理

2.1 水分管理。葡萄不同時(shí)期水分吸收規(guī)律如圖1所示[4]。葡萄花前對(duì)水分的需求量較小，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中葡萄前期通過(guò)水肥管理來(lái)控制樹(shù)勢(shì)過(guò)旺，開(kāi)花坐果期切忌大水大肥，以保證坐果質(zhì)量。葡萄著色成熟期正值華北地區(qū)的集中降雨時(shí)期，幼果期和果實(shí)膨大期是葡萄水分吸收的高峰期，要滿足水分的供應(yīng)，膨果期水分供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致后期裂果、爛果現(xiàn)象。花前期及花期保持田間持水量為60%，膨果期和成熟期田間持水量應(yīng)保持在65%以上，土壤灌溉的時(shí)間和水量可以通過(guò)土壤張力計(jì)來(lái)確定，當(dāng)一定深度(一般為60 cm)張力計(jì)的讀數(shù)回零后，即可停止灌水。在壤土地可以通過(guò)手握根部土壤土的緊實(shí)度來(lái)判別土壤是否需要灌溉，握緊后土壤緊實(shí)不散開(kāi)則說(shuō)明田間持水量在60%以上，不需要灌溉[5]。

圖1 葡萄不同生育期水分需求規(guī)律

2.2 養(yǎng)分管理

2.2.1 肥料選擇。肥料選擇的2個(gè)要求：①肥料的溶解率要高，不溶物的含量要低。②肥料的溶解速度要快。溶解性強(qiáng)的肥料：氮肥有尿素、碳酸氫銨、硫酸銨；磷肥有工業(yè)級(jí)磷酸一銨和磷酸二銨；鉀肥有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀；鈣肥包括硝酸銨鈣、硝酸鈣；鎂肥包括硫酸鎂；微量元素肥料一般使用商品肥。因此，最好選用葡萄專用水溶肥。

2.2.2 滴灌施肥方案的制定。葡萄是多年生果樹(shù)，根系發(fā)達(dá)，其根系主要分布于20～40 cm的土層，在水平方向上，主要分布于距離樹(shù)干0～80 cm范圍內(nèi)，根系以0～2 mm直徑的細(xì)根為主[6]。河北地區(qū)巨峰葡萄在3月下旬枝干出土，進(jìn)入傷流期，4月初進(jìn)入萌芽期，5月上旬進(jìn)入開(kāi)花期，5月中旬進(jìn)入幼果膨大期，幼果膨大期是葡萄產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，硬核期和第2次果實(shí)膨大期后，8月上旬進(jìn)入轉(zhuǎn)色期，轉(zhuǎn)色期是葡萄品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，8月中旬葡萄進(jìn)入成熟期，11月份受天氣影響進(jìn)入休眠期，進(jìn)行葡萄修枝、埋土的農(nóng)事操作[7]。葡萄完整的施肥周期是從葡萄收獲后到第2年的葡萄收獲前。葡萄收獲后秋剪前樹(shù)體需要儲(chǔ)藏養(yǎng)分供給第2年果樹(shù)的前期生長(zhǎng)發(fā)育。花前需要補(bǔ)充B、Zn肥提高坐果質(zhì)量，開(kāi)花坐果后需要進(jìn)行追肥，補(bǔ)充果實(shí)上膨大所需要的氮肥、鉀肥、鈣肥，膨果后期追施高鉀肥促進(jìn)果實(shí)品質(zhì)的形成?？梢愿鶕?jù)葡萄養(yǎng)分需求規(guī)律制定施肥套餐。賈名波[7]、史祥賓[8]在關(guān)于巨峰葡萄氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律方面的研究表明，巨峰葡萄每生產(chǎn)1 000 kg葡萄需要N 3.87 kg、P2O51.95 kg、K2O 3.07 kg，其比例為 10∶5.04∶7.92。葡萄養(yǎng)分需求量由于品種和地區(qū)的因素不盡相同，根據(jù)葡萄生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，不同時(shí)期使用不同配方比例的肥料，遵循少量多次原則，肥隨水下，每年施肥次數(shù)13次左右。不同地區(qū)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)分投入量和比例，制定施肥套餐。冀南地區(qū)前衙村巨峰葡萄水肥一體化施肥方案如表2所示。

2.3 施肥建議和施肥原則

2.3.1 施肥建議。①磷肥前施。葡萄對(duì)磷的需求量較小，秋季做基肥施入，后期少量補(bǔ)充。②中微量元素采用噴滴同補(bǔ)的方式。開(kāi)花期前沖施或者噴施B和Zn肥促進(jìn)開(kāi)花坐果，葡萄膨果期對(duì)鈣肥的需求量較大，要足量補(bǔ)充，防止后期裂果。③有機(jī)肥基施，有機(jī)肥在秋季覆土前或春季葡萄出土后配合中微量元素做基肥施用。

2.3.2 施肥原則。在水肥一體化的條件下，施肥與滴灌相結(jié)合，最好做到有水必有肥，肥隨水下。①少量多次。根據(jù)灌水量和灌水次數(shù)在不同生育期配合施肥。②養(yǎng)分平衡原則。根據(jù)最小養(yǎng)分率，遵循氮肥總量控制，磷鉀肥實(shí)時(shí)監(jiān)控，中微量元素因缺補(bǔ)缺原則。③有機(jī)無(wú)機(jī)相結(jié)合，基肥和追肥相結(jié)合。葡萄是經(jīng)濟(jì)果樹(shù)作物，果園的有機(jī)質(zhì)決定著葡萄的品質(zhì)形成，需要遵循“斤果斤肥”的原則補(bǔ)充腐熟有機(jī)肥，有機(jī)肥要與化肥配合施用。

3 滴灌設(shè)備的維護(hù)

水肥一體化系統(tǒng)要發(fā)揮充足的優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵在于日常的維護(hù)，日常要做好以下保養(yǎng)工作：

3.1 每次開(kāi)啟灌溉設(shè)備后，首先檢查管道是否有漏水，管道壓力是否正常，及時(shí)修復(fù)漏水和破損的管道。

3.2 每次開(kāi)啟設(shè)備后和施肥后先沖清水，通常時(shí)間為15～30 min，防止有雜質(zhì)和肥料堵塞管道和滴頭。

3.3 定期清洗過(guò)濾器和管道。過(guò)濾器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)濾會(huì)有雜質(zhì)積累，長(zhǎng)期積累的雜質(zhì)會(huì)損失水頭，降低灌水效率。應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)定期清洗過(guò)濾器，并將管道的末端打開(kāi)，沖洗管道中的雜質(zhì)。

3.4 清洗檢查注肥泵。注肥泵吸取肥料水時(shí)會(huì)有未溶解的小顆粒肥料滯留，長(zhǎng)時(shí)間不清洗會(huì)堵塞水泵的回水閥或者隔膜，而且酸性肥料長(zhǎng)時(shí)間存留會(huì)對(duì)設(shè)備有腐蝕，造成設(shè)備的損壞。因此，每次施肥完成后，繼續(xù)注10 min的清水，溶解清除肥料顆粒。定期檢查各種測(cè)量設(shè)備，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和使用壽命。

4 設(shè)備成本及效益計(jì)算

前衙村的15畝葡萄水肥一體化試驗(yàn)田系統(tǒng)首部設(shè)備費(fèi)用為13 500元，壽命10～20年，平均每667 m2每年折舊96元；主管管道350元，可用5年，折舊70元/年；滴灌帶150元，可用2～3年，折舊75元/年?？傆?jì)水肥一體化系統(tǒng)設(shè)備每年折舊和耗損241元/667m2。與傳統(tǒng)農(nóng)戶常規(guī)灌溉施肥相比，水肥一體化試驗(yàn)田在節(jié)水、節(jié)肥、省時(shí)省工方面取得了很好的效果，相對(duì)于常規(guī)管理用戶，水肥一體化試驗(yàn)田用水總計(jì)92 t/667 m2，節(jié)水效率45%；氮、磷、鉀投入量分別 為 19.4 kg/667 m2、 18 kg/667 m2、 24.1 kg/667 m2，節(jié)肥效率分別為62%、22.6%、63.9%；水肥一體化灌溉方式免去了中耕農(nóng)事操作，在施肥灌溉和中耕農(nóng)事操作中，省時(shí)省工效率達(dá)65%。

5 水肥一體化技術(shù)在前衙村的應(yīng)用前景

前衙村基于目前這一套水肥一體化首部系統(tǒng)，可以供給周圍3 hm2葡萄園輪灌，可以節(jié)省掉首部成本，利用現(xiàn)有的管道進(jìn)行輸水，只需要投入PE支管道和安裝滴灌帶就可以進(jìn)行滴灌施肥，而且每家每戶都有電動(dòng)噴霧器，進(jìn)行改裝就可以作為簡(jiǎn)易注肥器，平均每667 m2的一次性設(shè)備管道成本只有300元，每年折舊合60元/667 m2，而且此技術(shù)節(jié)水、節(jié)肥、省時(shí)省工，很適合在前衙村推廣應(yīng)用。