葡萄園水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

沈洪偉，魏元甲，張欽波

（臨沂市農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法支隊(duì)，山東臨沂 276000）

1 臨沂市某農(nóng)場(chǎng)葡萄園概況

選擇的案例葡萄種植園位于臨沂市郊區(qū)，占地面積約為1.67 hm2，園區(qū)主要種植兩種葡萄，分別是陽(yáng)光玫瑰和巨峰。種植方式使用連棟設(shè)施栽培，大棚頂部高3.0～3.2 m，肩高1.5～2.2 m，大棚寬約為5.0 m，每個(gè)大棚當(dāng)中都使用雙行種植的方式。臨沂市地勢(shì)較為平坦，葡萄園中的土壤大部分是粘性紅壤土，耕層厚度為17.2 cm，土壤中有機(jī)質(zhì)含量為5%。葡萄園每年的平均氣溫為17℃，降水為1 476 mm，日照總時(shí)長(zhǎng)為 1 766 h，相對(duì)濕度70%，年平均無(wú)霜期260天，氣候條件較為優(yōu)越，適合種植葡萄。葡萄種植園中還建設(shè)有蓄水池，深度達(dá)標(biāo)，水質(zhì)純凈，適合開(kāi)展農(nóng)業(yè)灌溉。

2 葡萄園水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 種植用水需求分析

在整個(gè)葡萄的生長(zhǎng)周期中，對(duì)于水的需求量各不相同。一般來(lái)說(shuō)在采果后期、發(fā)芽開(kāi)花前期、新梢生長(zhǎng)期、幼果生長(zhǎng)期、果實(shí)膨大期，水分需求都比較高。

2.1.1 采果期。采果期在每年的秋季，除了澆水之外，還需要搭配施肥，可以為明年的生長(zhǎng)打下良好的營(yíng)養(yǎng)條件。

2.1.2 發(fā)芽開(kāi)花的前期。此時(shí)，需要保證土壤濕度始終維持在田間持水量的70%左右。

2.1.3 新梢生長(zhǎng)期以及幼果生長(zhǎng)期。這兩個(gè)時(shí)期都屬于葡萄對(duì)水需求的最高峰，土壤濕度需要達(dá)到田間持水量的80%，同時(shí)這一階段根系對(duì)于水的敏感性最高。

2.1.4 果實(shí)迅速膨大期。此時(shí)葡萄對(duì)水的需求量有所下降，和發(fā)芽開(kāi)花期一致，需要保證土壤濕度維持在田間持水量的70%。

2.2 灌溉模式的選擇

2.2.1 微噴灌。是當(dāng)下比較常見(jiàn)的一種技術(shù)，可有效節(jié)約水資源，也可節(jié)約肥料，投資需求也較小。

2.2.2 滴灌。滴灌長(zhǎng)廊形狀的葡萄種植場(chǎng)地使用滴灌模式，滴灌是使用管道系統(tǒng)與灌水器連接在一起的方式，通過(guò)管道內(nèi)外水勢(shì)差來(lái)定時(shí)定量為植物進(jìn)行供水。

2.3 灌溉施肥首部設(shè)計(jì)

2.3.1 電機(jī)水泵。設(shè)備主要是根據(jù)葡萄園區(qū)種植面積以及種植分區(qū)來(lái)進(jìn)行依次灌溉的設(shè)備，目前的設(shè)定參數(shù)為出流量30 t、揚(yáng)程35 m。

2.3.2 比例施肥器。是開(kāi)展水肥一體化的核心所在，并且直接決定了施肥的實(shí)際效果，將會(huì)影響到葡萄園的種植標(biāo)準(zhǔn)化落實(shí)程度，也是高效灌溉施肥過(guò)程中非常重要的一項(xiàng)組成部分。針對(duì)這一情況，比例施肥器可從國(guó)外進(jìn)口購(gòu)買(mǎi)，保證設(shè)備質(zhì)量。主要的工作模式是肥料使用水管來(lái)供入比例施肥器，比例施肥器還可調(diào)節(jié)肥料的濃度，一般可控制在0.2%～2%。

2.3.3 過(guò)濾器。在臨沂市某農(nóng)場(chǎng)葡萄園中具有蓄水池，水質(zhì)優(yōu)良，適合進(jìn)行澆灌?？梢栽谛钏氐某鏊谶B接砂石過(guò)濾器、疊片過(guò)濾器，從而安排兩級(jí)過(guò)濾。疊片過(guò)濾器的最大流量設(shè)計(jì)為33 t/h。

2.3.4 變頻控制器。在臨沂市某葡萄園中，變頻控制器的主要作用是在水肥管道上安裝閥門(mén)，閥門(mén)具有多個(gè)擋位并且可以遙控。種植人員通過(guò)遙控器即可調(diào)整水肥澆灌的多少以及頻率，可根據(jù)葡萄需求開(kāi)展水肥澆灌，避免浪費(fèi)。

2.4 田間微噴管道系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的主要部件是輸水管道。葡萄種植園中不同位置的葡萄種植場(chǎng)地距離采水點(diǎn)距離不同，因此使用的管道粗細(xì)也各不相同，其中包括90 mm、75 mm、50 mm三種，壓力一般保持在0.6 MPa以上，管道材料使用PE管道。同時(shí)，對(duì)于一些葡萄架上的供水，使用了32 mm、25 mm、20 mm的管道，集中通過(guò)蓄水池供水，通過(guò)首部設(shè)備肥料過(guò)濾之后，輸送到田間微噴管道系統(tǒng)。

將整個(gè)葡萄園劃分成為6個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)使用的用水量各不相同，供水速度也各不一致，根據(jù)實(shí)際要求還可以進(jìn)行臨時(shí)調(diào)節(jié)。灌水器是這一部位的最后一處設(shè)備，主要是根據(jù)臨沂市葡萄園種植的行距來(lái)進(jìn)行確定，一般噴射的半徑可控制在1.5 m左右。而這一設(shè)備的安裝間距需要控制在2 m左右，保證噴射無(wú)死角。

3 應(yīng)用結(jié)果分析

3.1 應(yīng)用試驗(yàn)

在本文選擇的案例臨沂市某葡萄園當(dāng)中，葡萄品種屬于陽(yáng)光玫瑰和巨峰，這兩種葡萄樹(shù)的樹(shù)齡為4年，分析期間葡萄生長(zhǎng)正常。使用水肥一體化技術(shù)之后，按照1 300 kg/hm2的產(chǎn)量來(lái)計(jì)算需要的施肥量，購(gòu)買(mǎi)水溶性肥料，按照葡萄的5個(gè)生長(zhǎng)階段來(lái)進(jìn)行水肥一體化施肥。對(duì)照組則是需要尋找沒(méi)有使用水肥一體化的葡萄園，控制其他參照量的變量，對(duì)照組需要使用溝灌的方式來(lái)進(jìn)行灌溉，按照種植戶(hù)日常使用的方式來(lái)進(jìn)行施肥。

水肥一體化系統(tǒng)可根據(jù)葡萄不同的生長(zhǎng)周期，結(jié)合葡萄的生長(zhǎng)特點(diǎn)以及土壤含水量來(lái)進(jìn)行使用，每次灌水1/4，隨后再進(jìn)行施肥。施肥結(jié)束之后，灌水 5 min，達(dá)到清洗噴頭的目的，避免發(fā)生堵塞。對(duì)照過(guò)程中需要保證肥料全部進(jìn)入土壤當(dāng)中，滲透到日常施肥的深度，從而保證提升肥料效率的要求。對(duì)照組需要按照農(nóng)戶(hù)正常種植習(xí)慣來(lái)進(jìn)行澆水施肥，后期隨著葡萄植株的生長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組澆水量需要逐漸擴(kuò)大，對(duì)照組也是如此。

3.2 結(jié)果分析

在水肥一體化技術(shù)使用的過(guò)程中，使用了分區(qū)、分次的灌注方式之后，可以有效地控制系統(tǒng)造價(jià)，節(jié)約20%左右的成本。水肥一體化技術(shù)保證了葡萄園的整體灌注率，整體灌注覆蓋面可達(dá)97%，對(duì)照組的灌注相對(duì)只有77%。對(duì)化肥的施用量來(lái)說(shuō)，相比對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組的化肥施用量減少了20%。對(duì)用水量來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)組的用水量比對(duì)照組節(jié)約了35%的水資源。人工成本方面，水肥一體化技術(shù)使用人工成本較少，但是管道也需要進(jìn)行維護(hù)，正常灌注施肥需要較多的人工成本，但是后期無(wú)需再進(jìn)行投入。經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)，人工成本方面，水肥一體化相較于對(duì)照組節(jié)約了20%。

在葡萄品質(zhì)方面，雖然已經(jīng)控制了其他變量，并且選擇了一樣的品種，但是整體葡萄品質(zhì)的對(duì)比依舊存在一些變量，比如土壤、澆灌水中的有機(jī)物成分等。整體來(lái)看，水肥一體化產(chǎn)出的葡萄質(zhì)量和數(shù)量都超過(guò)對(duì)照組正常種植的葡萄，由此可見(jiàn)，水肥一體化技術(shù)在葡萄種植中具有推廣的價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于本文設(shè)計(jì)的水肥一體化系統(tǒng)，可以給葡萄園帶來(lái)分次灌溉的全新灌溉模式。這種全新灌溉模式不僅整體系統(tǒng)造價(jià)不高，還可以節(jié)約水資源和肥料，達(dá)到控制葡萄種植成本的目的。水肥一體化技術(shù)可以提升葡萄的產(chǎn)量及品質(zhì)，并且節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)約人力的效果較為明顯，化肥施用量節(jié)約20%，用水量節(jié)約35%，人工成本節(jié)約20%，葡萄質(zhì)量與數(shù)量都有所提升。關(guān)鍵是這種方式還可減少土壤中的化肥殘留，有助于產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。