陡丘陵林區(qū)應(yīng)用水肥一體化技術(shù)探討

黃凌志 李金懷

摘 要：文章立足于水肥一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析陡丘陵林區(qū)應(yīng)用水肥一體化技術(shù)存在的問題，探討陡丘陵林區(qū)合理利用水、肥的途徑和形式，并有針對性地提出相關(guān)解決對策，以期為使用者提供有價值的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：水肥一體化;陡丘陵;林區(qū);探討

中圖分類號：S72 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200330018

丘陵是指地球表面形態(tài)起伏，絕對高度在500m以內(nèi)，相對高度不超過200m，由各種巖類組成的坡面組合體。中國丘陵大約有100萬km2，占全國總面積的1/10。丘陵自北向南主要有東南丘陵、遼東丘陵和山東丘陵，其中，坡度>25°以上的丘陵叫做陡丘陵。在陡丘陵林區(qū)，不能使用大型器械工作，勞動成本高，全面機械化生產(chǎn)難以實現(xiàn)。近幾年，水肥一體化技術(shù)在我國丘陵林區(qū)中逐步得到普及，但該技術(shù)在陡丘陵地區(qū)的應(yīng)用仍存在一定的問題，現(xiàn)就這些問題進行詳盡分析和論述。

1 我國水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

水肥一體化技術(shù)是集節(jié)水灌溉和高效施肥于一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理技術(shù)，最早起源于無土栽培。該技術(shù)主要是根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律及特點，合理調(diào)整水和肥料的比例，借助壓力系統(tǒng)或地形自然落差，在滿足植物生長的情況下，通過管道系統(tǒng)準確地將灌溉水或肥液輸送到植物根部，以達到減少水肥的目的。目前，我國設(shè)施灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用還處于起步階段，正處于小范圍試點向大范圍普及推廣的發(fā)展狀態(tài)，灌溉水利用率和經(jīng)濟發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，水肥一體化技術(shù)的經(jīng)濟和社會效益尚未得到足夠重視。自2012年起，農(nóng)業(yè)部門先后發(fā)布《水肥一體化技術(shù)指導(dǎo)意見》、《2020年化肥使用量零增長行動方案》等，強調(diào)了水肥一體化技術(shù)在我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、造林、營林中的重要作用[1，2]。

2 適宜丘陵林區(qū)灌溉模式

根據(jù)筆者多年的研究與實踐經(jīng)驗，并查閱相關(guān)文獻結(jié)果以及考慮丘陵林區(qū)高坡度地形地貌、交通不便、水電不通等因素影響，丘陵林區(qū)適用的水肥一體化技術(shù)主要表現(xiàn)為自壓微重力灌溉施肥和移動式灌溉施肥等形式。

2.1 自壓微重力灌溉

自壓微重力灌溉系統(tǒng)是利用丘陵林區(qū)特殊地形的一種節(jié)能水肥灌溉方式，在不需要借助外在動力的情況下，利用自重來實現(xiàn)有效施肥的方法。如，引用高海拔林區(qū)上部的山泉水或者在丘陵林區(qū)下部應(yīng)用水泵，將水抽至高處的蓄水池，同時在蓄水池旁設(shè)置配肥池。施肥前根據(jù)不同植物的水肥需求情況，將肥料倒入配肥池溶解，通過配肥池下部出水管道的球閥控制，在自重條件下，將水肥供應(yīng)給作物。水肥在管道流動過程中保證了混合的均勻性[3]，缺點是蓄水池占地面積大，水頭壓力可控性小。由于陡林區(qū)高海拔，適宜丘陵林區(qū)自壓微重力滴灌施肥系統(tǒng)的灌溉方式主要有溝灌、噴灌和滴灌。

2.1.1 溝灌

溝灌是指在作物行距之間開溝，把水肥輸入灌水溝，水肥從溝底和溝壁向四周滲透而濕潤土壤的方法。適宜陡丘陵林區(qū)的溝灌形式主要是順著坡度的直行溝形式。溝灌的優(yōu)點是不會破壞作物根部附近的土壤結(jié)構(gòu)，減輕土壤板結(jié)，能減少蒸發(fā)損失。

2.1.2 噴灌

噴灌是借助水泵和管道系統(tǒng)或利用自然水源的落差，把水噴灑到空中，散成小水滴，并降落到作物上和地面上的灌溉方式。噴灌的優(yōu)點是可以控制噴水量，避免噴灌水產(chǎn)生地面徑流和深層滲透，可以省水;噴灌容易實現(xiàn)機械化、自動化，并混施化肥和農(nóng)藥，可以省工。

2.1.3 滴灌

滴灌是按照作物的需水要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在毛管上的灌水器，將水肥均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)土壤中的灌水方法。滴灌的特點是節(jié)水、節(jié)肥、省工，需要的工作壓力低，不破壞土壤結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)損失小，不產(chǎn)生地面徑流，可減少病蟲害的發(fā)生，滴灌還能實現(xiàn)自動化管理。

2.2 移動式灌溉施肥

移動式灌溉施肥是指動力機、水泵、干管、支管和噴頭設(shè)備等都可以移動的灌溉系統(tǒng)。移動式灌溉施肥技術(shù)的設(shè)備利用率高，但勞動力消耗較大，在丘陵林區(qū)表現(xiàn)出較高的適用性、靈活性，且前期的成本投入也較少。

3 存在問題

合理、高效的水肥管理是提高造林水平的重要前提，相較于平原地區(qū)，丘陵地帶造林更為復(fù)雜、勞動量更大，盡管水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提高了林區(qū)造林的效率，但該技術(shù)的應(yīng)用仍存在諸多問題，具體表現(xiàn)如下。

3.1 丘陵林區(qū)自然條件限制先進水肥技術(shù)的發(fā)展

我國多數(shù)丘陵地區(qū)坡度大、林下雜草多、土壤肥力低、礦物質(zhì)含量參差不齊，物理性狀不相同，且土壤的保水能力、保肥能力也不同。地勢低洼區(qū)的肥力、水分較地勢高區(qū)良好，這就形成了差異化問題，水肥一體化技術(shù)需要根據(jù)地塊來調(diào)整具體的灌溉水和肥料的利用，直接影響了水肥一體化技術(shù)在丘陵地區(qū)應(yīng)用的有效性，在一定程度上阻礙了水肥一體化技術(shù)的發(fā)展，也增加了應(yīng)用成本[4]。

3.2 高坡度丘陵限制水肥輸送

在坡度大于25°的陡丘陵，當(dāng)揚程過高，線路過長時，會受到地形的走向、彎頭和閥門管件數(shù)量等影響，從山下泵送水肥到山頂?shù)男钏?，阻力增大，無法正常供應(yīng)水肥，從而影響整套水肥一體化設(shè)備的正常使用。

3.3 水肥設(shè)備自身缺點影響安全使用

溝灌在坡度較大的陡丘陵林區(qū)實施直行溝灌，水流速度快，容易造成土肥流失，控制不好易造成環(huán)境污染。

林區(qū)實施噴灌形式一般為立管噴灌形式，受林區(qū)樹木枯枝的掉落和砍伐周期的影響，容易損壞噴灌系統(tǒng)。另外在林區(qū)，噴灌水滴受風(fēng)速和氣候的影響，會降低噴灌均勻性。

滴灌水肥灌水時間長，由于物理因素、生物因素或化學(xué)因素等，容易引起滴頭堵塞。在含鹽量高的土壤上進行滴灌或利用咸水滴灌時，容易引起鹽分積累;在林區(qū)安裝滴灌，容易受到機械損傷或動物的撕咬和破壞。

移動式灌溉施肥道路占地多，移動過程容易損壞作物，一次施肥量不多，不能大面積灌溉，丘陵坡度大時，設(shè)備無法進入作業(yè)。

3.4 水質(zhì)和肥料容易引起設(shè)備堵塞

丘陵林區(qū)水源一般直接取用于山泉水或從山下水源抽取，水源中懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)粒度大，容易堵塞噴頭流道。同時，肥料用于水肥一體化設(shè)備，攪拌溶解不均勻，顆粒大或雜質(zhì)多時，也會引起堵塞。

3.5 野外林區(qū)造林，設(shè)備安全無保障

目前開荒造林，一般都是在人跡罕至的地方，交通不便，水肥設(shè)備安裝在野外，在無人看管的情況下，容易失竊或受到人為破壞，安全沒有保障，以致一些精密設(shè)備無法安裝應(yīng)用，如氣象監(jiān)測站設(shè)備和蟲情監(jiān)測站設(shè)備等。

3.6 專業(yè)技術(shù)人才缺乏，管理水平低

我國丘陵地區(qū)受制于特殊的地形地貌條件，交通網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達，生產(chǎn)效率低下，經(jīng)濟發(fā)展也相對落后。大多數(shù)從事林業(yè)造林的人員沒有接受過正規(guī)的培訓(xùn)、教育，只憑借長期積累的經(jīng)驗進行生產(chǎn)勞作;再加上水肥一體化技術(shù)是新興的技術(shù)，缺乏深入的了解;推廣手段落后，普及力度不高。尤其是水肥一體化技術(shù)是在丘陵地帶的林區(qū)操作，需要消耗一定的人力、財力、物力，所以水肥一體化技術(shù)的實施遭遇多重困難[5]，以致于不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

4 對策探討

4.1 充分調(diào)查土壤情況，合理使用水肥技術(shù)

丘陵林區(qū)土壤理化性質(zhì)存在差異，在短期內(nèi)無法得到有效改善，若林區(qū)想要高效應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，必須要深入勘察林區(qū)土壤理化性狀，根據(jù)不同地塊的土壤情況，采取差異化的技術(shù)方法。

4.2 選擇合理水肥輸送方式

輸送水肥盡量選擇揚程和距離參數(shù)合適的輸送泵，確保一次泵送到位。當(dāng)遇到高揚程、遠距離的丘陵需要輸送水肥時，可以實施多臺輸送泵串聯(lián)，接力輸送;也可以在輸送路程中選擇合適位置，建立多個蓄水池，通過多泵實施多級分段輸送。

4.3 優(yōu)選合適灌溉方式和設(shè)備

在選擇灌溉方式和設(shè)備時，應(yīng)針對具體種植作物的灌溉特點和需水需肥量，從經(jīng)濟、技術(shù)和社會的適宜性進行綜合評價，從而優(yōu)選出好的設(shè)備。低矮的植物宜采用射程較遠的噴灌;自然型灌木宜采用滴灌方式;大型喬木可用根部灌水器或直接用溝灌方式。

4.4 優(yōu)選合適雜質(zhì)過濾設(shè)備

過濾防堵塞在灌溉當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用。過濾器設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)的不同進行選擇，水源只漂浮少量雜質(zhì)或有少許粗顆粒雜質(zhì)時，可以選擇120目的疊片過濾器;當(dāng)水質(zhì)渾濁，泥沙顆粒多時，可以選擇砂石過濾器。除此之外，水泵吸水頭和肥料池出口還可以捆綁80目以上不銹鋼網(wǎng)進行粗過濾，當(dāng)水質(zhì)過于渾濁時，應(yīng)在過濾設(shè)備前砌個沉淀預(yù)處理池，以減輕過濾設(shè)備的負擔(dān)，減少清洗次數(shù)。

4.5 健全制度，加強水肥設(shè)備監(jiān)管

制度是管理的基礎(chǔ)。為保證安全，必須建立完善的設(shè)備管理制度，加強值班制度，確保設(shè)備24h內(nèi)都有人看管，定期組織巡查巡修;在條件允許的情況下，安裝動態(tài)監(jiān)控，提升設(shè)備保障能力;適時加大宣傳力度，與周邊群眾搞好人際關(guān)系。

4.6 優(yōu)化水肥設(shè)備使用，政府合理進行引導(dǎo)

設(shè)備匱乏問題的背后其實是丘陵林區(qū)經(jīng)濟不發(fā)達的問題，政府在這方面應(yīng)該根據(jù)地區(qū)的立地條件，有針對性地頒布政策，引導(dǎo)林區(qū)合理應(yīng)用自壓微重力滴灌施肥系統(tǒng)、泵吸肥技術(shù)、移動式灌溉施肥技術(shù)，并給予一定的購入優(yōu)惠以及技術(shù)指導(dǎo)，以為水肥一體化技術(shù)在丘陵林區(qū)的全面應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[6，7]。

4.7 加強政府扶持力度，發(fā)展培養(yǎng)水肥專業(yè)人才，提高水肥管理水準 ?人才是促進林業(yè)發(fā)展的原動力，先進技術(shù)必須有專業(yè)技術(shù)人員來管理和推廣。當(dāng)前應(yīng)該引入水肥相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，讓具有技術(shù)基礎(chǔ)的人才落實技術(shù)推廣措施、技術(shù)指導(dǎo)措施，提高水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的有效性。同時，加強政府宏觀指導(dǎo)，依靠科技發(fā)展戰(zhàn)略，加大技術(shù)培訓(xùn)力度，提高操作人員技術(shù)知識，為大規(guī)模應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

綜上所述，水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用和普及，意味著我國造林、營林、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步走上了現(xiàn)代化的發(fā)展道路。針對水肥一體化技術(shù)在丘陵林區(qū)出現(xiàn)的問題，政府部門應(yīng)支持科研發(fā)展，組織大學(xué)、科研院所、企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，同時，水溶肥配套技術(shù)也需要加強，這樣才能促使丘陵林區(qū)生產(chǎn)模式朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

參考文獻

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（責(zé)任編輯 常陽陽）