水肥一體化技術(shù)在蘋果生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

劉永富 馬玉婷 王海 李慧峰

摘要：水肥一體化是一種新型農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，具有節(jié)水、省肥、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。綜述水肥一體化技術(shù)在蘋果生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究進(jìn)展、存在問(wèn)題及對(duì)策，以期為進(jìn)一步深化蘋果園水肥一體化技術(shù)研究與推廣應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：水肥一體化;蘋果;應(yīng)用;問(wèn)題;對(duì)策

中圖分類號(hào)：S661.1;S365? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2021）03-0039-03

水肥一體化技術(shù)是指利用水壓將混合溶解的水分和肥料通過(guò)輸送裝置直接輸送到植物根部的一種新型灌溉施肥技術(shù)。該技術(shù)可以根據(jù)不同作物養(yǎng)分需求期對(duì)水分和肥料的需求進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉和精準(zhǔn)施肥，有效提高水肥利用率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。蘋果是我國(guó)重要的水果資源。目前許多蘋果園立地條件差，土壤物理結(jié)構(gòu)不佳、保水保肥能力較弱，造成水肥利用率不高和大量肥料淋失，嚴(yán)重影響樹(shù)體生長(zhǎng)，降低果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，而且果農(nóng)為了豐產(chǎn)和大果又進(jìn)一步增施化肥，形成惡性循環(huán)。鑒于水肥一體化技術(shù)在蘋果生產(chǎn)中節(jié)水節(jié)肥、減氮增效的重要作用，本課題針對(duì)蘋果園水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究進(jìn)展、存在問(wèn)題及對(duì)策等進(jìn)行綜述分析，以期為進(jìn)一步深化蘋果園水肥一體化技術(shù)研究與推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 水肥一體化技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用情況

水肥一體化技術(shù)起源于無(wú)土栽培，隨著高效灌溉技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的廣泛應(yīng)用而得到發(fā)展。以色列三分之二的國(guó)土為沙漠，極度缺水一直是影響其果業(yè)發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題。在經(jīng)歷了大水漫灌、溝灌、噴灌和滴灌幾次改革后，以色列加強(qiáng)了對(duì)水肥一體化的研究，并快速發(fā)展出智能水分管理和水肥一體化系統(tǒng)，將水分利用率提高60%，肥料利用率提高50%。如今以色列90%以上的農(nóng)村已經(jīng)推廣了水肥一體化技術(shù)，能為歐洲提供40%的水果和蔬菜。荷蘭國(guó)土面積小，為了在有限的土地產(chǎn)出更多的農(nóng)產(chǎn)品而大力發(fā)展畜牧業(yè)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的設(shè)施花卉與蔬菜產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)50年代，荷蘭采用了封閉式水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，可有效減少水肥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，澆灌后流失的營(yíng)養(yǎng)液經(jīng)過(guò)消毒后混入一定比例的新鮮營(yíng)養(yǎng)液能夠繼續(xù)使用，水肥利用率達(dá)90%以上。美國(guó)是世界上滴灌范圍最大、發(fā)展速度最快的國(guó)家之一，其60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹(shù)采用水肥一體化技術(shù)，并開(kāi)發(fā)應(yīng)用了新型化肥和農(nóng)藥注入控制裝置等配套裝備。我國(guó)1974年從墨西哥引入第一臺(tái)滴灌設(shè)備，1981年開(kāi)始圍繞水肥一體化進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。20世紀(jì)90年代，農(nóng)業(yè)部建立多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，由科研人員開(kāi)辦多場(chǎng)水肥一體化培訓(xùn)班，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，加大微噴灌的面積。如今水肥一體化技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)展到華北、西北、新疆、內(nèi)蒙古等地，其中西北地區(qū)棉花膜下滴灌技術(shù)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微噴灌用水比例不足農(nóng)業(yè)用水的14%，每年農(nóng)業(yè)化肥使用量保持在5 700萬(wàn)t以上，但化肥利用率不高，進(jìn)一步完善和實(shí)施水肥一體化技術(shù)是全面提升水肥利用率、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

2 水肥一體化技術(shù)主要模式

水肥一體化技術(shù)模式主要包括噴灌、微灌和滲灌等。噴灌施肥是將可溶性肥料溶于水形成水肥混合液，利用水泵等加壓設(shè)備送到目標(biāo)灌溉區(qū)，再用噴頭等噴射到空中形成水霧或小水滴，均勻噴灑在果樹(shù)和土壤上。與普通灌溉模式相比，噴灌模式能夠使果園水分利用率提高50%，肥料利用率提高25%。但風(fēng)力大于3.5 m/s的地區(qū)由于蒸發(fā)原因不適合使用噴灌模式。微灌施肥是通過(guò)管道系統(tǒng)和灌溉設(shè)備將水肥混合液以較小的流量持續(xù)、均勻地輸送到果樹(shù)根系附近土壤。微灌模式可以根據(jù)不同果樹(shù)生長(zhǎng)的需求和特點(diǎn)，隨時(shí)調(diào)節(jié)水分和肥料的供給量，且受環(huán)境風(fēng)力影響小，更加高效節(jié)能。目前微灌技術(shù)發(fā)展出滴灌、微噴灌等水分利用率比噴灌更高的灌溉方式，滴灌水分利用率達(dá)95%，微噴灌比大水漫灌節(jié)水80%。滲灌是在低壓條件下通過(guò)埋在作物根系活動(dòng)層的滲灌系統(tǒng)直接滲水供給作物根系。其優(yōu)勢(shì)在于節(jié)水、省肥、增產(chǎn)、增收和節(jié)約勞動(dòng)力成本，但因?yàn)榈晤^容易堵塞會(huì)影響應(yīng)用效果。滲灌與滴灌和傳統(tǒng)撒施肥料相比，可以促進(jìn)樹(shù)體葉片生長(zhǎng)和氮素利用，并提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。

3 蘋果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

3.1 水肥一體化技術(shù)提高蘋果園水肥利用率

應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以提高蘋果園水肥利用率。張大鵬等人以8 a生嘎啦/八棱海棠為試材，研究常規(guī)施肥與滴灌施肥對(duì)不同物候期各土層硝態(tài)氮分布的影響，結(jié)果表明，滴灌施肥40～60 cm土層硝態(tài)氮含量顯著高于常規(guī)施肥。田歌等人通過(guò)對(duì)比撒施、滲灌、滴灌3種施肥方式對(duì)蘋果氮素吸收利用的影響發(fā)現(xiàn)，滲灌施氮更有利于樹(shù)體對(duì)氮素的吸收利用。任飴華等人利用15N同位素標(biāo)記，滴頭位置為樹(shù)干下方的樹(shù)體氮素利用率顯著高于滴頭位置為樹(shù)冠投影1/2處。

3.2 水肥一體化技術(shù)提高蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)

應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以提高蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)。馬艷萍等人以6 a生首紅蘋果為試材，研究滴灌條件下不同覆蓋物對(duì)蘋果生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明，滴灌條件下覆蓋秸稈可顯著提高果實(shí)品質(zhì)。田蒙等人研究發(fā)現(xiàn)，滲灌條件下，埋管深度為20 cm時(shí)有利于增大葉面積，提高葉綠素含量，從而提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。田歌等人研究發(fā)現(xiàn)，滲灌處理的蘋果單果質(zhì)量、產(chǎn)量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均顯著好于傳統(tǒng)的撒施氮肥處理，滲灌處理可以顯著提高蘋果的產(chǎn)量及品質(zhì)。趙佐平連續(xù)3 a對(duì)蘋果進(jìn)行水肥一化技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)2個(gè)生態(tài)區(qū)蘋果均有顯著增產(chǎn)趨勢(shì)，且能明顯改善果形指數(shù)、硬度和果實(shí)商品率。

3.3 水肥一體化技術(shù)提高蘋果園經(jīng)濟(jì)效益

以機(jī)械化操作為主的水肥一體化技術(shù)可以節(jié)約蘋果園經(jīng)營(yíng)中的人力成本，加上精準(zhǔn)控制的水肥供應(yīng)技術(shù)對(duì)蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的增效作用，可直接增加蘋果園的經(jīng)濟(jì)效益。路永莉等人研究表明，在施用相同肥料的處理中，采用水肥一體化技術(shù)可極顯著地增加蘋果產(chǎn)量，大幅度提高果園的經(jīng)濟(jì)效益;采用水肥一體化技術(shù)和半量施肥技術(shù)，蘋果產(chǎn)量也在一定程度上有所提高，省肥和增產(chǎn)最終大幅度提高了蘋果園的經(jīng)濟(jì)收益。Fatma Pinar等人通過(guò)對(duì)比不同滴灌間隔對(duì)蘋果園經(jīng)濟(jì)效益的影響發(fā)現(xiàn)，滴灌間隔4 d可以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。

4 蘋果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

4.1 專用水溶肥市場(chǎng)不規(guī)范

國(guó)外1998年便有針對(duì)水溶肥的研究，而國(guó)內(nèi)有關(guān)水溶肥的文獻(xiàn)報(bào)道比國(guó)外晚了將近20 a。目前我國(guó)水溶肥還處于起步推廣階段，市場(chǎng)上產(chǎn)品混亂，常有以次充好的情況發(fā)生。另外，水溶肥成本相對(duì)較高，現(xiàn)有產(chǎn)品多用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的蔬菜作物，針對(duì)果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育所需的水溶肥很少。

4.2 配套設(shè)施制造不精密

水肥一體化技術(shù)配套設(shè)施所用材料低廉，加工設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝粗糙，制造精確度較低，在使用中常有堵塞、爆管、漏水等問(wèn)題出現(xiàn)，使用壽命僅為1～2 a，淘汰后還易造成環(huán)境污染。

4.3 技術(shù)應(yīng)用研究不系統(tǒng)

近年來(lái)我國(guó)科研人員在滴頭數(shù)量、滴頭位置、滴灌管長(zhǎng)度和灌溉設(shè)備抗老化性等方面進(jìn)行了大量研究，但綜合應(yīng)用還有待完善和推廣。我國(guó)各地蘋果園氣候差異較大，管理模式不統(tǒng)一，情況較為復(fù)雜，水肥一體化試驗(yàn)研究與實(shí)際應(yīng)用之間缺乏科學(xué)有效的整合與聯(lián)系，也缺少一套完整的技術(shù)體系與應(yīng)用模式。

4.4 專業(yè)推廣指導(dǎo)不到位

蘋果園水肥一體化配套設(shè)施主要有水源、泵房（包括水泵、壓力表、過(guò)濾器、閥門）、首部樞紐（包括施肥器、控制器）和園間設(shè)備（包括主管道、支管道、滴灌管或毛管、滴頭）。這套設(shè)備的安裝運(yùn)行對(duì)專業(yè)性要求較高，但我國(guó)缺乏專業(yè)人員進(jìn)行推廣科普。廠家相對(duì)更追求利益，對(duì)果農(nóng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)的能力較弱，加上配套售后不完善，導(dǎo)致水肥一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不能最大化顯現(xiàn)。

5 提升蘋果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用效果的對(duì)策

5.1 加強(qiáng)水溶肥產(chǎn)品研發(fā)推廣

促進(jìn)灌溉企業(yè)和水溶肥企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，研發(fā)果園灌溉設(shè)施配套使用的高品質(zhì)水溶肥，減少設(shè)備堵塞情況發(fā)生。在學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也要進(jìn)行科技創(chuàng)新，生產(chǎn)適合我國(guó)蘋果園發(fā)展需要的水溶肥，并對(duì)農(nóng)民進(jìn)行推廣宣傳，科普水溶肥的重要作用和正確使用方法，使水溶肥發(fā)揮最大肥效。

5.2 加強(qiáng)設(shè)備開(kāi)發(fā)與技術(shù)示范

提高水肥一體化配套設(shè)施精確度，開(kāi)發(fā)性價(jià)比高、使用年限長(zhǎng)的環(huán)保材料，降低生產(chǎn)成本，提高使用的便捷性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)蘋果園水肥一體化技術(shù)培訓(xùn)，使農(nóng)民能夠合理使用該技術(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。加大政策和資金支持力度，在各地建立蘋果園水肥一體化示范基地，根據(jù)各地實(shí)際情況因地制宜地進(jìn)行研究，整合各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，提高水肥一體化技術(shù)的針對(duì)性和實(shí)用性。

6 結(jié)語(yǔ)

水肥一體化技術(shù)在改善蘋果園生態(tài)環(huán)境、提高水肥利用率和促進(jìn)果農(nóng)增產(chǎn)增收方面起到重要作用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)水肥一體化技術(shù)已經(jīng)取得較大進(jìn)步，今后應(yīng)結(jié)合我國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況，進(jìn)行本土化、精細(xì)化、智能化綜合研究。

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Study on the Application of Integrated Technology of Water and

Fertilizer in Apple Production

LIU Yongfu1， MA Yuting2， WANG Hai3， LI Huifeng3*

（1. Handan Yongnian District Forestry Bureau， Handan Hebei 057150， China; 2. College of Horticulture Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Tai'an Shandong 271000， China; 3. Shandong Institute of Pomology， Tai'an Shandong 271000， China）

Abstract： The integration of water and fertilizer is a new agricultural technical measure， which has the advantages of saving water， saving fertilizer， improving crop yield and quality. This paper reviewed the application status， research progress， existing problems and countermeasures of integrated water and fertilizer technology in apple production， in order to provide reference for further deepening the research and popularization of integrated water and fertilizer technology in apple orchard.

Key words： integration of water and fertilizer; apple; application; problem; countermeasure