葡萄園水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

王 濤，蔣紅旗，柳國光，張加清，劉 丹

（1.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江金華 321051；2.蘭溪市赤溪街道農(nóng)技站，浙江蘭溪 321104）

0 引言

葡萄產(chǎn)業(yè)作為蘭溪市經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益融為一體的朝陽農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，近幾年其種植規(guī)模得到迅速增長，種植面積約150 hm2。然而，目前蘭溪市葡萄生產(chǎn)上大部分采用傳統(tǒng)漫灌大肥的粗放管理，葡萄處于饑一頓飽一頓的狀態(tài)，不能均勻吸收，造成了葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量雙重下降，更導(dǎo)致了資源浪費、面上污染和生態(tài)環(huán)境惡化。因此，在如何保證葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量的同時，進行合理的水肥管理，減少水肥量的使用，成為蘭溪市葡萄產(chǎn)業(yè)面臨的重要問題。水肥一體化作為一項將滴灌與施肥結(jié)合在一起的現(xiàn)代化先進農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以根據(jù)植物需水需肥規(guī)律隨時供給，近些年得到迅速發(fā)展，具有節(jié)肥、節(jié)水、節(jié)約勞動力等顯著效果[1]，減少水肥使用量，減少對環(huán)境產(chǎn)生的污染，是葡萄產(chǎn)業(yè)水肥管理發(fā)展的趨勢[2]。葡萄園應(yīng)用水肥一體化技術(shù)一般從節(jié)水灌溉設(shè)計著手[3]，選擇性價比高的灌溉施肥設(shè)備組合和便于自動化的水溶性肥料，輔以科學(xué)合理的微灌施肥方案，最終實現(xiàn)減水減肥增效的綜合效益[4]。本文以蘭溪市洹寶家庭農(nóng)場葡萄園為例，對葡萄園水肥一體化系統(tǒng)進行設(shè)計和應(yīng)用，分析系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)水節(jié)肥節(jié)約勞動力效果，為蘭溪市葡萄園大面積應(yīng)用推廣提供可復(fù)制方案，最終促進蘭溪市葡萄產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 農(nóng)場葡萄園概況

農(nóng)場葡萄園位于蘭溪市赤溪街道，占地面積1.67 hm2，園區(qū)主要以陽光玫瑰和夏黑為種植品種，全部為連棟設(shè)施栽培，頂高3.0～3.2 m，肩高1.5～2.2 m，棚寬5.0 m，每棚雙行種植。葡萄園內(nèi)地勢平坦，土壤以粘性紅壤土為主，耕層厚度為17.2 cm，有機質(zhì)含量5.27%。葡萄園年平均氣溫17.6℃，年平均降水1 476.5 mm，年日照總時數(shù)1 766.2 h，年平均相對濕度76%，年平均無霜期264天，具有優(yōu)越的氣候條件。農(nóng)場區(qū)內(nèi)有一不規(guī)則露天水塘，面積約為3 333.33 m2，常年蓄水深度可達2～3 m，水塘水源來自蘭江支流，水質(zhì)和補給情況良好，符合農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。

2 葡萄園水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計

2.1 葡萄用水需求分析

葡萄整個生長周期內(nèi)，需水量各有所不同，需水高峰依次為采果后期、發(fā)芽開花前期、新梢旺長期、幼果膨大期和果實膨大期。采果后期應(yīng)結(jié)合秋施底肥并充分灌溉，為葡萄翌年的生長發(fā)育創(chuàng)造良好條件，尤為重要；在發(fā)芽開花前期，應(yīng)使土壤濕度保持在田間持水量的70%左右；新梢旺長期和幼果膨大期為葡萄的需水臨界期，此時的土壤濕度宜保持在田間持水量的80%左右，這一時期根系對水分和營養(yǎng)狀況最敏感；果實迅速膨大期的土壤濕度應(yīng)保持在田間持水量的70%左右。

2.2 灌溉模式選擇

水肥一體化灌溉的模式主要有微噴灌、滴灌、膜下滴灌、澆灌等形式[5]。微噴灌采用灌溉管道打孔方式，通過壓力將水形成小水滴灑在田間以供給植物所需水分，是目前較易推廣的一種新技術(shù)，具有節(jié)水、節(jié)肥等效果，且投資少；滴灌采用管道系統(tǒng)與灌水器連接的方式，利用管內(nèi)外水勢梯度差，將水定時定量供給植物。因此，農(nóng)場葡萄園根據(jù)葡萄實際種植情況選擇滴灌和微噴灌2種灌溉模式，其中，葡萄長廊采用的是滴灌模式，其它種植區(qū)域采用微噴灌模式。

2.3 灌溉施肥首部設(shè)計

微灌施肥首部布置示意圖如圖1所示，主要包括電機水泵、比例施肥器、過濾器和變頻控制器組成。

電機水泵：根據(jù)葡萄園區(qū)種植面積和分區(qū)依次灌溉方式，采用出流量為30 t，揚程為35 m自吸泵。

過濾器：農(nóng)場葡萄園水肥一體化項目水源為露天水塘，水質(zhì)良好，稍微存在有機物，水塘出水口連接砂石過濾器、疊片過濾器兩級過濾，疊片式過濾器最大過流量32 t/h。

比例施肥器：比例施肥器是水肥一體化系統(tǒng)的核心，決定施肥工效，并影響農(nóng)業(yè)種植標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，是高效灌溉施肥首部的重要組成部分。因此，比例施肥器以色列進口，肥料由比例施肥器輸入水管，可在0.2%～2%之間調(diào)節(jié)肥料濃度。

圖1 微灌施肥首部布置示意圖

2.4 田間微噴管道系統(tǒng)

輸水管道：包括90 mm、75 mm、50 mm，0.6 MPa以上的PE主管道，及32 mm、25 mm、20 mm架上管，由水塘引水，經(jīng)首部配肥過濾到田間微噴管道系統(tǒng)。

微噴管道布置示意圖如圖2所示，全園設(shè)6個分區(qū)，每個分區(qū)用水量為15 t/h，設(shè)計供水水泵每小時30 t，每次灌2個分區(qū)，3次依次灌完。

圖2 微灌管道布置示意圖

灌水器：根據(jù)農(nóng)場葡萄園葡萄種植株距和行距，采用45 L/h全園折射噴頭，噴射半徑1.5 m左右，安裝間距2 m。

3 應(yīng)用結(jié)果分析

3.1 應(yīng)用試驗設(shè)計

應(yīng)用葡萄品種為陽光玫瑰，葡萄樹齡4年，植株生長正常。水肥一體化系統(tǒng)根據(jù)葡萄生長特點，并以產(chǎn)量1 300 kg/667m2設(shè)計施肥量，選用水溶性肥料，按照5個生育時期進行施肥。對照組設(shè)計采用溝灌形式灌溉，按照葡萄種植戶以往習(xí)慣使用沖施肥。水肥一體化系統(tǒng)根據(jù)葡萄不同生長時期營養(yǎng)需要特點和土壤含水量施用，每次先灌水1/4，再進行施肥，施肥結(jié)束后，再灌水5分鐘時間，以清洗微噴管道和噴頭防止堵塞，并保證肥料全部施入土壤，并滲到施肥農(nóng)藝深度，提高肥料效率。對照組溝灌采用種植戶平時習(xí)慣方式進行，定植時全部采用溝灌方式，后期隨著葡萄植株生長需水量加大，對應(yīng)溝灌用水量也隨之增加。

3.2 應(yīng)用結(jié)果

采用分區(qū)、分次灌溉方式，可以降低20%的系統(tǒng)總造價。水肥一體化系統(tǒng)提高了葡萄園灌溉保證率，保證率可以達到97%，各級管道及噴頭工作水壓滿足。采用水肥一體化技術(shù)，減少化肥使用20%以上，減少水量35%以上，減少人工成本20%以上。與傳統(tǒng)溝灌作對比，葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提高。

4 結(jié)語

綜上所述，基于本文設(shè)計的水肥一體化系統(tǒng)，可以供給農(nóng)場1.67 hm2葡萄園分區(qū)依次灌溉，可以節(jié)省系統(tǒng)總造價。水肥一體化技術(shù)可使葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)明顯提高，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)勞等效益顯著，減少化肥使用20%以上，減少水量35%以上，減少人工成本20%以上，肥水利用效率提高，減少環(huán)境污染，可在蘭溪市范圍內(nèi)復(fù)制推廣，促進地區(qū)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展，為農(nóng)業(yè)減肥增效增收提供了科學(xué)依據(jù)，具有廣闊發(fā)展的前景。