水肥一體化技術(shù)在蔬菜及農(nóng)田種植中的推廣應(yīng)用探討

隨著社會(huì)發(fā)展速度的加快，水肥一體化技術(shù)被大力推廣和應(yīng)用到農(nóng)業(yè)行業(yè)中。該技術(shù)不僅減少了水資源和化肥資源的消耗，在優(yōu)化的過程中又將施肥技術(shù)和灌溉技術(shù)充分融合到一起，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)受益的目標(biāo)。這一技術(shù)從根源上克服了傳統(tǒng)灌溉和施肥存在的不足，推動(dòng)我國(guó)種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文詳細(xì)闡述了山東省聊城市冠縣在設(shè)施蔬菜種植期間推廣水肥一體化技術(shù)的實(shí)況，從而提高了蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量，推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)繼續(xù)往前發(fā)展。

一、水肥一體化技術(shù)概述

該技術(shù)主要是經(jīng)由壓力系統(tǒng)的作用，將可溶性固體肥料或液體肥料按照種植作物品種和土壤養(yǎng)分實(shí)況的肥料需求特征和規(guī)律等因素，將其制成適宜的肥料溶液，再利用可控管道定時(shí)、均勻地追肥，能夠使植物根系發(fā)育更加旺盛，讓根部所在區(qū)域的土壤始終保持足夠的水分含量和灌溉狀態(tài)。此外，可根據(jù)種植農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求、肥料需求規(guī)律和水需求規(guī)律來推廣水肥一體化技術(shù)，定時(shí)定量將作物生長(zhǎng)所需的水分和養(yǎng)分輸送給作物。

二、設(shè)施蔬菜種植水肥一體化技術(shù)的優(yōu)越性分析

1、提高水肥吸收轉(zhuǎn)化率，促使設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)更旺盛

水肥一體化技術(shù)不僅可以加快蔬菜成長(zhǎng)的速度，還能解決設(shè)施蔬菜養(yǎng)分不足的問題，避免葉片變黃甚至枯萎。設(shè)施蔬菜對(duì)水肥的需求和要求均比較高。由于受地理?xiàng)l件和天氣狀況等綜合因素的合力影響，再加上傳統(tǒng)漫灌模式嚴(yán)重影響了蔬菜對(duì)水肥的吸收轉(zhuǎn)化率，因此設(shè)施蔬菜培育、開花和結(jié)果均受到了影響。該技術(shù)可有效減小天氣狀況和地理?xiàng)l件對(duì)設(shè)施蔬菜水肥吸收轉(zhuǎn)化率的不利影響，使其培育、開花和結(jié)果獲得生長(zhǎng)所需的全部營(yíng)養(yǎng)成分。

2、提升設(shè)施蔬菜品質(zhì)

在設(shè)施蔬菜成長(zhǎng)的全過程中推廣和應(yīng)用了水肥一體化技術(shù)，這一技術(shù)為蔬菜打造了極為良好的成長(zhǎng)環(huán)境，不僅能解決原有漫灌模式中水肥資源嚴(yán)重浪費(fèi)的問題，還能避免生態(tài)環(huán)境和土壤被污染的風(fēng)險(xiǎn)，以免出現(xiàn)果實(shí)著色不均和掉落等問題。此外，這一技術(shù)還加快了蔬菜根系發(fā)育的速度，使其和土壤之間的接觸面變得更寬更廣，進(jìn)而使設(shè)施蔬菜地表部分的植株長(zhǎng)勢(shì)更為旺盛，提高了蔬菜防寒和防病蟲害的能力，提高設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。

3、降低設(shè)施蔬菜種植成本

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分對(duì)設(shè)施蔬菜的正常發(fā)育起著決定性的作用，最新研發(fā)的灌溉模式不僅有效節(jié)約了水肥資源，還能為蔬菜正常發(fā)育提供足夠的營(yíng)養(yǎng)成分和水分，以免出現(xiàn)水肥不足或水肥過度浪費(fèi)問題。管理員應(yīng)嚴(yán)格按照蔬菜各時(shí)期的生長(zhǎng)實(shí)況、發(fā)育特點(diǎn)和種植面積等來定時(shí)定向定量定點(diǎn)進(jìn)行灌溉，從根源上解決傳統(tǒng)漫灌模式由于水肥沉淀和水分蒸發(fā)致使的轉(zhuǎn)換率低的問題，使水資源對(duì)培育蔬菜的影響降至最低，在降低管理員工作強(qiáng)度的同時(shí)，還提高了管理員的工作水平，取得良好的管理效果，推動(dòng)設(shè)施蔬菜管理模式走向機(jī)械化和現(xiàn)代化，最終努力實(shí)現(xiàn)減少水肥和管理員等投入經(jīng)費(fèi)的目標(biāo)。

三、設(shè)施農(nóng)業(yè)中水肥一體化應(yīng)用要點(diǎn)

1、基地選址

基地的水源應(yīng)該確保干凈無(wú)污染，因?yàn)榈孛嬗盟脱h(huán)用水并不符合灌溉標(biāo)準(zhǔn)，因此通常不會(huì)使用以上水資源直接進(jìn)行灌溉，應(yīng)積極推廣和應(yīng)用凈化技術(shù)。一般情況下，配套蓄水池若存在雜質(zhì)沉淀的問題，可在池中注入灌溉用水，待水體清澈之后即可用為灌溉水。灌溉水水質(zhì)差、雜質(zhì)多且污染嚴(yán)重，可在檢測(cè)污染物的種類、性質(zhì)和污染程度后，再將適宜的凈化機(jī)放到水池內(nèi)，便可溶解、沉淀和去除污染物。

2、灌溉模式的選擇及設(shè)計(jì)

（1）灌溉模式的選擇

水肥一體化灌溉主要分為澆灌、微噴灌、滴灌和膜下滴灌等多種灌溉形式，冠縣主要按照設(shè)施蔬菜栽種實(shí)況來因地制宜選擇了園藝地布膜下滴灌和滴灌這兩種灌溉形式。設(shè)施蔬菜種植園必須控制好園區(qū)的濕度，噴灌會(huì)使該種植區(qū)域的空氣濕度大幅度提高，再加上溫度和濕度較高的環(huán)境很容易發(fā)生和傳染真菌性病害，若該設(shè)施蔬菜種植密度較大，則不宜引用該技術(shù)。園藝地布覆蓋技術(shù)可有效減緩雜草生長(zhǎng)的速度，并具有極好的保墑能力，若條件許可，設(shè)施蔬菜種植區(qū)域和種植戶可大面積運(yùn)用兩種技術(shù)相結(jié)合的方式。

（2）水肥一體化系統(tǒng)

該系統(tǒng)一般由首部設(shè)備、水源和管道系統(tǒng)這三部分組成，首部系統(tǒng)主要包含了以下幾個(gè)方面：水源、過濾器、變頻裝置、排氣閥、施肥器、壓力表以及逆止閥等。水源對(duì)灌溉成本和灌溉規(guī)模有著決定性的作用，可按照該區(qū)域灌溉的條件來開展設(shè)計(jì)工作。首部樞紐作為水肥一體化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心部位，該系統(tǒng)的安全系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)全都設(shè)置在了首部樞紐所在的位置，因此需按照灌溉規(guī)模與用水?dāng)?shù)量來決定是否加設(shè)首部設(shè)備。

（3）水源及首部樞紐

①水源

水源必須按照當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件來加以抉擇，分為以下3種情況：一是井水水源，要按照全體灌溉系統(tǒng)輪灌區(qū)域的規(guī)模和單位時(shí)間用水?dāng)?shù)量來選擇水泵功率和水井，水泵輸水到地表的功率必須比真實(shí)灌溉用水量高一些，才能在一定壓力下開展灌溉作業(yè)。若灌溉規(guī)模較大，可在輪灌位置加設(shè)變頻設(shè)備，以調(diào)整水泵輸水?dāng)?shù)量與降低輸水管壓力。二是河水水源，若灌溉區(qū)域具有足夠的河水資源，可優(yōu)先選擇使用河水進(jìn)行灌溉，水泵輸水?dāng)?shù)量仍比實(shí)際的灌溉規(guī)模出水量稍微高一些。河水的質(zhì)量必須符合灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，若存在較多雜質(zhì)，必須在多處加設(shè)過濾裝置來進(jìn)行凈化，延長(zhǎng)灌溉系統(tǒng)的使用年限。三是蓄水水源，就沒有河水資源、井水資源或輪灌規(guī)模不大的區(qū)域，可通過設(shè)置水罐或修建蓄水池的方法來進(jìn)行灌溉，每次滴灌用水?dāng)?shù)量在4～12t，蓄水池存儲(chǔ)水的容量至少為12t。

②首部樞紐

過濾器通常被加設(shè)在滴灌系統(tǒng)首部前端。這主要是為了將河水中存在的雜質(zhì)、泥沙和有機(jī)物的完全消解，確保滴灌管、滴灌帶和管道處于暢通狀態(tài)，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。水質(zhì)好壞會(huì)對(duì)過濾器種類的抉擇產(chǎn)生影響，按照河水和井水不同的質(zhì)量級(jí)別來選擇相匹配的過濾器，完整的過濾系統(tǒng)通常包含2～3層過濾設(shè)備，首層是用來對(duì)水源進(jìn)行過濾，其使用較為簡(jiǎn)易的濾網(wǎng)來充當(dāng)過濾裝置，主要是為了將河中較大的垃圾和有機(jī)物完全去除，確保水泵通暢。第2層主要是為了過濾泥沙，若河水會(huì)從管道流過，就須二次對(duì)泥沙進(jìn)行過濾，利用離心來篩除大質(zhì)量大體積的泥沙。第3層通常會(huì)使用150～200目的碟片過濾器或篩網(wǎng)來過濾雜質(zhì)，將直徑在105μm以上的泥沙或未能溶解完畢的肥料篩除。

③滴灌施肥模式的選擇

施肥器主要有比例式、重力自壓式、文丘里、泵吸肥法和泵注肥法等。先在施肥管道中將肥料完全溶解，并利用壓力差將其輸送到管道內(nèi)，便可充分溶解到管道水中，混勻后的肥水即可輸送到蔬菜根部位置。肥水和水源水一般在管道中就已經(jīng)完全融合，并被分散輸送到各支部管道內(nèi)，施肥器通常會(huì)被加設(shè)在首部位置，或和下級(jí)分支管保持合適距離的區(qū)域，保證水肥均勻。

（4）水肥混合設(shè)備

①蓄水池

根據(jù)種植規(guī)模來確定修建后的水池面積，并根據(jù)水中含有的礦物質(zhì)實(shí)況來設(shè)置水池修建數(shù)，水中礦物質(zhì)成分越多，數(shù)量也應(yīng)該隨之增多，確保取得較為良好的礦物質(zhì)沉淀效果和效率。

②肥水池

一般設(shè)置2處即可，一個(gè)起到配制母液的作用，另一個(gè)則對(duì)母液進(jìn)行稀釋，確保水肥濃淡合適。在主管上接通PVC管道，并根據(jù)種植規(guī)模來決定管道的尺寸。

③攪拌機(jī)

目的是拌和母液，使其完全溶解，攪拌機(jī)型號(hào)通常由蓄水池長(zhǎng)寬高來決定。

④過濾設(shè)施

就各種灌溉用水而言，其間必定會(huì)有雜質(zhì)物存在，為了避免管道體系發(fā)生淤塞，可選用疊片式過濾設(shè)施來全面篩除水中的雜質(zhì)，設(shè)施精度必須超過125μm。在蓄水池至吸水管道和母液吸肥管道兩末端時(shí)，可使用尺寸為0.15mm的濾網(wǎng)來將其包裹，確保灌溉系統(tǒng)中沒有多余的雜質(zhì)。在蓄水池吸水的位置加設(shè)超出池底30cm的給水管，便不會(huì)將淤泥吸出。

3、施肥

（1）基肥

在秸稈完全還田后，可追加有機(jī)肥并經(jīng)由高溫悶棚方式來使有機(jī)肥充分腐熟后制成基肥。在7～8月后將蔬菜的秸稈粉碎到長(zhǎng)度約7cm后，將其拌勻在羊糞和豬糞等禽類糞便中，使用1500kg/667m2，隨后進(jìn)行深耕和關(guān)棚干悶處置，待太陽(yáng)暴曬7d后，再開展淡水處理作業(yè)，隨后30d完全關(guān)閉大棚進(jìn)行處理，之后打開大棚晾曬約10d，就會(huì)形成生物菌肥。

（2）追肥

①選用適宜的肥料

這類肥料具有較低的腐蝕性、較高的溶解性、較好的兼容性和對(duì)灌溉用水的pH值影響較小，嚴(yán)禁同一時(shí)間使用微量元素肥料和磷元素肥料，避免磷酸鹽沉積。為了使管節(jié)更通暢，可優(yōu)先使用水溶性肥料或具有較好溶解性能的固體肥料。第一，固體肥料，可選擇追加符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定的氨水、硫酸銨、硫酸鎂、尿素、硝酸鈣、氯化銨和磷酸一銨等肥料。以上肥料具有較少的雜質(zhì)，且純度較高，溶解在水中后也不會(huì)發(fā)生沉積問題，能夠很好地適應(yīng)水肥一體化技術(shù)。第二，水溶性肥料，這種肥料是復(fù)合肥中的一類，可充分、快速地溶解在水中，使蔬菜吸收轉(zhuǎn)化率大幅度上升。一般來說，這類肥料中含有蔬菜生長(zhǎng)所需的多類營(yíng)養(yǎng)成分，且施肥便捷、快速，為蔬菜質(zhì)量和產(chǎn)量提供了有力的保障。第三，有機(jī)肥料，選擇黃腐酸、氨基酸、腐殖酸和其余可溶解肥料。

②制作母液

在加制母液期間，嚴(yán)禁將各種鹽類化合物溶解在母液中，以免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉淀效應(yīng)，從而使?fàn)I養(yǎng)成分損失。此外，嚴(yán)禁將硫酸鹽與碳酸鈣類溶解到母液中，以免產(chǎn)生鈣類沉淀反應(yīng)。在此期間，還應(yīng)和鹽類化合物相結(jié)合來判斷母液濃稠度，將不飽和作為判斷基準(zhǔn)。肥料必須完全溶解且沒有多余的雜質(zhì)，以無(wú)雜質(zhì)和無(wú)懸浮物的母液為準(zhǔn)。一般情況下，水溶性肥料可被稀釋為700倍液，也可制成1kg水和2kg水溶肥的濃度。

③追肥時(shí)間節(jié)點(diǎn)

應(yīng)根據(jù)蔬菜生長(zhǎng)實(shí)況、營(yíng)養(yǎng)供給規(guī)律和天氣條件來進(jìn)行施肥，可利用小鏟來深挖蔬菜根部位置，以便檢查土壤的水分含量，避免灌溉太久導(dǎo)致硝態(tài)氮下滲到根部以下位置。遵循輕施薄施的原則，在天氣較好和蔬菜長(zhǎng)勢(shì)良好時(shí)，可減少水肥用量。

（3）施肥方法

利用泵吸施肥法來施肥，通過離心泵的作用可向輸肥管道中注入肥料溶液，并在吸水管所在區(qū)域加設(shè)逆止閥，以免溶液倒流。根據(jù)蔬菜生長(zhǎng)特點(diǎn)、土塊肥力條件和預(yù)設(shè)產(chǎn)量等來確定用肥總量、用肥方式和基肥配比等，并在此基礎(chǔ)上選擇適宜的基肥類型、使用數(shù)量、施肥模式和頻次等。在實(shí)際生產(chǎn)中，掌握下述流程：第一，利用清水來進(jìn)行滴灌，時(shí)長(zhǎng)約10min。第二，使用肥料溶液。第三，在灌溉用肥后，再次灌溉約15min的清水，并全面清理灌溉系統(tǒng)，以免出現(xiàn)滴頭淤塞問題。

四、水肥一體化技術(shù)進(jìn)一步推廣策略

1、健全完善管理機(jī)制

為了推動(dòng)水肥一體化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在增加研發(fā)經(jīng)費(fèi)和基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)經(jīng)費(fèi)的同時(shí)，還需著重從運(yùn)行模式和管理系統(tǒng)兩方面下功夫，建立完善科學(xué)的管理制度。一是農(nóng)戶不想進(jìn)行流轉(zhuǎn)的種植區(qū)，在建設(shè)該系統(tǒng)時(shí)，首部系統(tǒng)無(wú)需再加配施肥罐，而是利用滴灌系統(tǒng)來一同進(jìn)行灌溉，并將小型追肥設(shè)備加設(shè)在田塊進(jìn)水口位置，農(nóng)戶可自行開展追肥作業(yè)，確保用肥均勻。這一模式也被廣泛運(yùn)用到設(shè)施蔬菜及其他林果栽種地區(qū)，以上區(qū)域很難使用整合方式來整合較小田塊，因此，可在維持原來田塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上打造水肥一體化系統(tǒng)。二是一些機(jī)井配套設(shè)施較差或井水無(wú)法灌溉的區(qū)域，可引導(dǎo)種植戶自發(fā)修建小型蓄水池，并由政府為其統(tǒng)一配置適用于一家一戶使用的系統(tǒng)，施工完畢后由農(nóng)戶自行運(yùn)用和養(yǎng)護(hù)。三是加大對(duì)該技術(shù)托管模式的研發(fā)力度，選擇實(shí)力技術(shù)較為強(qiáng)悍的農(nóng)業(yè)服務(wù)組織，在尊重農(nóng)戶意愿的前提條件下去推廣和應(yīng)用這一模式，并將栽培、追肥、田塊管理和收獲等工作托付到運(yùn)營(yíng)能力強(qiáng)、誠(chéng)信度高和技術(shù)過硬的組織手中，并將該種植地區(qū)的村委會(huì)當(dāng)作中間人，讓農(nóng)戶簽立托管合同，使收入分配確定下來，進(jìn)而更好地提高水肥一體化技術(shù)的服務(wù)水平。

2、研究配套生產(chǎn)技術(shù)

一是改變耕作模式，選擇深耕超過30cm、秸稈完全還田腐熟和拉沙壓堿等方法，來避免土壤表層出現(xiàn)鹽分沉淀問題，使土壤鹽漬化問題有所改善。二是使用最先進(jìn)的灌溉模式，根據(jù)作物發(fā)育周期來適當(dāng)增加用水?dāng)?shù)量，可降低土壤鹽分的含量。而作物未處于生長(zhǎng)發(fā)育期時(shí)，可在春冬兩季進(jìn)行灌溉，如此便可沖刷去除土壤表面的鹽分。三是貫徹落實(shí)土壤改良技術(shù)，如追加有機(jī)肥則可使土壤有機(jī)質(zhì)更加豐富，透氣能力和透水能力也會(huì)有所提高，減輕返鹽和土層板結(jié)問題；也可利用腐質(zhì)酸類肥料和鹽堿改良劑來改良土層物理性狀，避免鹽分沉淀。

3、加大政策扶持力度

在示范區(qū)取得較為良好的種植效果后，可對(duì)后續(xù)的管理工作給予大力地支持。政府可出臺(tái)相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，為滴灌帶與將配套的管件裝置換新提供補(bǔ)貼，降低農(nóng)戶購(gòu)買成本和檢修經(jīng)費(fèi)，使示范區(qū)的模范作用更為突出。同時(shí)，可實(shí)行先建設(shè)后補(bǔ)貼的投資建設(shè)模式，主要是由建設(shè)單位發(fā)布一系列的補(bǔ)貼政策，種植戶自行申報(bào)并進(jìn)行建設(shè)，驗(yàn)收獲得審批后即可下發(fā)補(bǔ)貼。該模式最大的優(yōu)勢(shì)即農(nóng)戶自發(fā)建設(shè)，如此便可解決集中建設(shè)和實(shí)際需求相差過大的問題，同時(shí)也能增強(qiáng)用戶愛護(hù)設(shè)備的意識(shí)，有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

4、探索可持續(xù)發(fā)展路徑

有關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)水肥一體化技術(shù)的扶持與補(bǔ)貼力度，有效提高農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)企業(yè)、示范點(diǎn)和種植大戶推廣該技術(shù)的積極性和熱情，就運(yùn)用該技術(shù)的農(nóng)戶而言，須相關(guān)的扶持政策和補(bǔ)貼貫徹落實(shí)。一是肥料補(bǔ)貼，在使用該技術(shù)的示范點(diǎn)，若農(nóng)戶使用的是水溶性肥料，其中部分可得到補(bǔ)貼。二是鹽堿改良補(bǔ)貼，在示范點(diǎn)農(nóng)戶若使用了鹽堿改良劑來改良土壤質(zhì)量，去除土壤中的鹽分，便可提供更多的物化補(bǔ)貼。三是對(duì)自發(fā)推廣水肥一體化技術(shù)的農(nóng)戶來說，其所使用的水電費(fèi)能夠得到部分補(bǔ)貼，并在各種惠農(nóng)補(bǔ)貼方面給予大力的支持，尤其是改良土壤、檢修設(shè)備和換新設(shè)備等方面更為突出。

（作者單位：252526 山東省聊城市冠縣斜店鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心）