貴州果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展對策

朱存洲, 王 虎, 韓 威, 鄒 瑋, 陳維榕, 李莉婕, 趙澤英

（貴州省農(nóng)業(yè)科技信息研究所，貴州 貴陽 550006）

水肥一體化是利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)。水肥一體化技術(shù)可將養(yǎng)分和水分在作物需求時期浸潤特定耕層，達到少量高效供給，在滿足作物營養(yǎng)需要的前提下，能給予作物最經(jīng)濟有效的調(diào)控，做到節(jié)約水肥、高產(chǎn)高效的目的［1］，以實現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視，水肥一體化技術(shù)將成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。

國外對水肥一體化技術(shù)的研究與應(yīng)用較早，自20 世紀(jì)70 年代以來，國外著重發(fā)展集約化高效農(nóng)業(yè)以及水肥一體化技術(shù)，用于提高農(nóng)田用水的效率。目前，一些發(fā)達國家依靠完善的基礎(chǔ)設(shè)施體系、精準(zhǔn)的管理控制系統(tǒng)以及現(xiàn)代化的節(jié)水灌溉設(shè)備，已實現(xiàn)較為精準(zhǔn)高效的節(jié)水節(jié)肥灌溉。如以色列，其60%的土地屬于干旱或半干旱地區(qū)，耕地面積僅占其國土總面積的20%，同時人均淡水資源占有量不足370 m3［2］，在耕地和水資源嚴(yán)重缺乏的情況下，通過對水肥一體化技術(shù)的長期研究，目前以色列利用水肥一體化技術(shù)灌溉的土地覆蓋率已達80%，水肥利用率可達95%，高效利用了有限的土地資源與淡水資源。又如美國，其淡水資源總量達2.97億m3，人均水資源占有量居世界前列，但水資源呈現(xiàn)分布不均的特點［3］；為合理配置水資源，美國建立了完備的水肥一體化基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)體系，成為世界上微灌技術(shù)推廣應(yīng)用面積最大的國家［4］。此外，荷蘭、英國、德國等發(fā)達國家通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)，也通過對水肥一體化技術(shù)展開深入研究，并運用先進控制算法實現(xiàn)了對農(nóng)作物的精確和高效節(jié)水灌溉［5］。國外的水肥一體化技術(shù)應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速，且其商業(yè)模式應(yīng)用已非常成熟，對我國水肥一體化技術(shù)的研究與推廣具有較大的借鑒意義。

我國淡水資源占世界總量的6%，居世界第四位，但農(nóng)業(yè)用水占全國總用水量的60%左右，農(nóng)田灌溉水利用率平均僅為0.565［6］，遠低于0.7～0.8 的世界先進水平。同時，我國以年施用量5 191.3 萬t 的化肥總量，成為全世界化肥使用量最多的國家，但化肥利用率僅30%～35%，遠低于發(fā)達國家［7］。20 世紀(jì)70年代，我國從墨西哥首次引入滴灌，但初步應(yīng)用則始于20 世紀(jì)80 年代，且主要應(yīng)用于果樹栽培。由于我國中、西部地區(qū)的淡水資源分布較少，為保證對蘋果、獼猴桃等果村進行高效的水肥管理，主要應(yīng)用滴灌和微噴對果園進行灌溉施肥。目前國內(nèi)的水肥一體化系統(tǒng)可根據(jù)水肥比例及EC/pH 值控制精準(zhǔn)灌溉施肥，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、智能控制、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測作物生長環(huán)境、協(xié)助果農(nóng)決策、精準(zhǔn)灌溉施肥等功能。

貴州省屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，大部分地區(qū)年均溫度高于15 ℃，有效積溫約為5 000 ℃，年日照時數(shù)在1 100℃以上，年降雨量超過1 000 mm，同時山地、丘陵占其國土總面積的92.5%，具有發(fā)展水果產(chǎn)業(yè)的生態(tài)、氣候、資源優(yōu)勢，水果種植歷史悠久。近年來，隨著貴州省農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，貴州水果種植面積增長迅猛，全省水果種植面積由2000 年的7.55 萬hm2增加至2010 年的15.35萬hm2，2020年末進一步增至65.67萬hm2，果園面積從2015 年的全國第18 位迅速躍升至2020 年的第7 位，水果產(chǎn)業(yè)已成為貴州省十二大農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，在助力山區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民增收方面發(fā)揮重要作用。隨著種植規(guī)模的連年擴大，傳統(tǒng)零星種植已向規(guī)模化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化種植模式發(fā)展，但傳統(tǒng)的粗放管理模式成為制約果園優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的主要瓶頸。目前果農(nóng)仍依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗進行種植，自動化與智能化程度低，果樹生長環(huán)境缺乏有效的監(jiān)測監(jiān)管，水肥投放缺乏合理的量化指標(biāo)，致使勞動力投入大，易造成資源浪費和環(huán)境污染。因此，在貴州果園推廣應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，實現(xiàn)水肥同步管理和高效利用，對解決果園粗放管理問題，提升果園管理水平，進而促進水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極意義。為加強貴州果園水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考，通過問卷調(diào)查結(jié)合實地考察、半結(jié)構(gòu)訪談等方式，對貴州果樹種植基地及采用水肥一體化技術(shù)果農(nóng)進行調(diào)研，分析貴州果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及其影響因素，并提出發(fā)展對策。

1 貴州果園水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

通過對貴州省果樹種植基地灌溉設(shè)施現(xiàn)狀和采用水肥一體化技術(shù)的果農(nóng)進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)獼猴桃種植基地都修建有水池，其中，僅修建水池的獼猴桃生產(chǎn)主體占比65.81%，安裝有管道設(shè)施的獼猴桃生產(chǎn)主體占比30.97%，僅修建水溝的獼猴桃生產(chǎn)主體占比0.32%，安裝有水肥一體化系統(tǒng)的獼猴桃生產(chǎn)主體占比2.90%，水肥一體化系統(tǒng)在獼猴桃種植上應(yīng)用較少。在火龍果種植基地，未修建任何灌溉設(shè)施的生產(chǎn)主體占比48.36%，僅修建水池的火龍果生產(chǎn)主體占比18.03%，安裝有管道設(shè)施的火龍果生產(chǎn)主體占比22.95%，安裝有水肥一體化系統(tǒng)的火龍果生產(chǎn)主體占比10.66%，水肥一體化系統(tǒng)在火龍果種植上應(yīng)用較少。未修建任何灌溉設(shè)施的百香果種植基地面積約532.71 hm2，占調(diào)查總面積的11.63%，僅修建水池的百香果生產(chǎn)主體占比3.10%，僅修建水溝的百香果生產(chǎn)主體占比0.10%，安裝有管道設(shè)施的百香果生產(chǎn)主體占比58.69%，安裝有水肥一體化系統(tǒng)的百香果生產(chǎn)主體占比26.47%，水肥一體化系統(tǒng)在百香果種植上應(yīng)用較少。未修建任何灌溉設(shè)施的藍莓生產(chǎn)基地占比50.79%，僅修建水池的藍莓生產(chǎn)主體占比8.59%；安裝有管道設(shè)施的藍莓生產(chǎn)主體占比35.14%；安裝有其他灌溉設(shè)施的藍莓生產(chǎn)主體占比1.10%；安裝有水肥一體化系統(tǒng)的藍莓生產(chǎn)主體占比4.39%，水肥一體化系統(tǒng)在藍莓種植上的應(yīng)用較少。綜合來看，水肥一體化技術(shù)在貴州省果園中的應(yīng)用較少，仍需在全省大力推廣，并通過不斷完善其技術(shù)模式，更好發(fā)揮其經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

2 貴州果園水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用的影響因素

調(diào)研結(jié)果顯示，果農(nóng)采用水肥一體化技術(shù)的意愿受年齡、受教育程度、家庭勞動力人口、技術(shù)改造面積、農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織參與情況等因素的影響。

2.1 年齡

受訪果農(nóng)的年齡集中在35～55 歲，占受訪果農(nóng)總?cè)藬?shù)的78%。隨著果農(nóng)年齡增大，采用水肥一體化技術(shù)的意愿逐漸降低。原因可能是年齡較大的農(nóng)戶觀念相對保守，對新技術(shù)接受能力較弱，更傾向于依賴自身多年生產(chǎn)經(jīng)驗進行生產(chǎn)，而相對年輕的果農(nóng)更關(guān)注新技術(shù)對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益所發(fā)揮的作用，選擇采用水肥一體化技術(shù)的意愿相對更高。

2.2 受教育程度

受教育程度在很大程度上反映了個人對事物的認(rèn)知水平。受教育程度越高的果農(nóng)能更全面把握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體狀況，能夠考慮農(nóng)業(yè)經(jīng)營的長期收益及對土地和環(huán)境的影響，并較早準(zhǔn)確地選擇適合的技術(shù)，且更有能力應(yīng)對新技術(shù)可能帶來的風(fēng)險。大部分受訪果農(nóng)的學(xué)歷為初中水平，對其采用水肥一體化技術(shù)的意愿存在一定影響。

2.3 家庭勞動力人口

受訪果農(nóng)主要利用家庭勞動力進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并依靠農(nóng)業(yè)收入滿足家庭成員生活需求和教育投資。其家庭勞動力人口數(shù)與水肥一體化技術(shù)接受度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即家庭勞動力人口數(shù)越多，采用該技術(shù)的傾向越低。原因是水肥一體化生產(chǎn)是一種技術(shù)密集型生產(chǎn)方式，需要知識與資金的投入，且水肥一體化技術(shù)前期設(shè)備的投資要求過高，對具備充足家庭人力資源的果農(nóng)而言，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)在經(jīng)濟上的比較優(yōu)勢不強，因而不太愿意采用該技術(shù)。

2.4 技術(shù)改造面積

生產(chǎn)規(guī)模對農(nóng)戶的生產(chǎn)管理決策具有較大影響。大面積種植條件下，為保證產(chǎn)量和效益，果農(nóng)會更加注重管理，因而會更加關(guān)注水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用。另外，隨著種植規(guī)模的增大，單位生產(chǎn)成本降低，有利于激勵果農(nóng)采用水肥一體化技術(shù)。因此，技術(shù)改造面積對果農(nóng)采用水肥一體化技術(shù)具有一定影響。

2.5 農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織參與情況

對果農(nóng)個體而言，參加農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織可獲取更多的生產(chǎn)資源支持。在農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織中，果農(nóng)可及時有效地獲取市場信息、技術(shù)和資金渠道等方面的支持和幫助，統(tǒng)一的組織管理可提升整體質(zhì)量管控能力，同時經(jīng)營的組織化程度越高，對產(chǎn)品的議價能力也相應(yīng)提升。因此，參加農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織（如合作社）的果農(nóng)更傾向于采用水肥一體化技術(shù)。

3 水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用的發(fā)展對策

3.1 加強政策引導(dǎo)

提高對水肥一體化技術(shù)模式的重視程度，做好水肥一體化新增面積調(diào)度統(tǒng)計，加大推廣力度。在積極介紹并宣傳該技術(shù)的同時，制定出臺扶持水肥一體化發(fā)展的相關(guān)政策，如設(shè)備資金補貼、購買優(yōu)惠等。繼續(xù)爭取在部分農(nóng)業(yè)項目設(shè)立時增加水肥一體化內(nèi)容，引導(dǎo)各地建立多種模式集成的示范基地，做好技術(shù)模式篩選和集成創(chuàng)新，發(fā)揮示范帶動作用。另外，加大農(nóng)業(yè)保險創(chuàng)新，豐富地方特色農(nóng)業(yè)保險品種，探索新型生產(chǎn)責(zé)任保險機制，提高對新技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險保障，促進農(nóng)民接受并實際應(yīng)用水肥一體化技術(shù)。

3.2 加強科技創(chuàng)新

水肥一體化技術(shù)涉及多個領(lǐng)域，是控制技術(shù)、智能監(jiān)測技術(shù)等多項技術(shù)的結(jié)合，對設(shè)備規(guī)格與性能具有一定要求。為實現(xiàn)更好的技術(shù)應(yīng)用效果，針對水肥一體化作業(yè)中存在的施水量、施肥量監(jiān)測不足、水肥比率控制不達標(biāo)、水肥使用過剩或不足、設(shè)備部件壽命短等問題，加強科技創(chuàng)新，增強水肥一體化技術(shù)的設(shè)備性能，提高應(yīng)用效果，促進水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3.3 強化技術(shù)培訓(xùn)與示范帶動

充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)部門技術(shù)優(yōu)勢和主體作用，開展以水肥一體化技術(shù)為重點的資源節(jié)約型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)培訓(xùn)與推廣應(yīng)用工作，組織專家和技術(shù)人員深入基層一線，對各級農(nóng)業(yè)技術(shù)人員及廣大農(nóng)民進行面對面的現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，及時解決水肥一體化技術(shù)推廣中出現(xiàn)的問題。優(yōu)先對種植大戶、家庭農(nóng)場、專業(yè)合作社和農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體進行全程指導(dǎo)。同時，在培育和推動新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體發(fā)展過程中，可在果園標(biāo)準(zhǔn)化建園體系中設(shè)立水肥一體化示范試點，展示水肥一體化作業(yè)模式及其應(yīng)用效果，引導(dǎo)農(nóng)民進一步了解并接受水肥一體化作業(yè)模式。

4 小結(jié)

貴州省73%的國土面積為典型的喀斯特地貌區(qū)，山地較多而平地較少，果園主要分布在無灌溉條件的旱坡地上，土壤保水保肥能力較差。受配套灌溉設(shè)施條件的制約，果樹灌溉用水仍依賴自然降水。盡管貴州每年降雨量較多，但降雨集中，分布不均，季節(jié)性、區(qū)域性干旱和工程性缺水較為明顯，不利于果樹生長，影響果實品質(zhì)。同時，貴州山地果園的管理水平相對較低，很多果農(nóng)缺乏科學(xué)的管理技術(shù)，在灌溉和施肥等環(huán)節(jié)上多憑經(jīng)驗進行操作，盲目施肥、不平衡施肥誘發(fā)土壤板結(jié)、酸化等問題，不僅影響果實的品質(zhì)和產(chǎn)量，也增加果園管理的成本，灌溉和施肥技術(shù)的不足，共同制約貴州水果產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。為解決水果生產(chǎn)在灌溉和施肥環(huán)節(jié)存在的突出問題，貴州已在獼猴桃、火龍果、百香果、藍莓種植中推廣應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，但選擇采用的生產(chǎn)主體數(shù)量和覆蓋的果園面積仍較小，整體效益發(fā)揮有限，推廣應(yīng)用空間仍較大。未來，在推進水肥一體化技術(shù)應(yīng)用過程中，需通過加強科技創(chuàng)新提高水肥一體化技術(shù)的實用性，同時加大扶持力度，加強政策引導(dǎo)、資金和技術(shù)支持，增強果農(nóng)應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的積極性，并為其應(yīng)用水肥一體化技術(shù)提供有力保障。通過多方面措施促進貴州果園水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，進而推動貴州水果產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。