李 興 李惠麗 王曉奕 張書奎* 江榮風(fēng)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 北京 海淀 0093；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實驗站 河北 曲周 05750）

葡萄是世界四大水果之一，在全世界得到廣泛種植。冀南地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年均降水量484.5 mm，春季干旱，夏季炎熱多雨，降雨集中在7～8月份，而葡萄以小農(nóng)戶露地種植為主，生長發(fā)育受天氣的影響較大，生育前期干旱少雨，后期高溫多雨。再加上水肥管理不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致葡萄種植管理方面存在很大問題，比如化肥施用比例失衡和過量施用，農(nóng)業(yè)灌水效率不高，水肥資源浪費嚴(yán)重，葡萄爛果裂果，果實品質(zhì)有待提高等，而要提高葡萄的生產(chǎn)效率、實現(xiàn)提質(zhì)增效，水肥管理是關(guān)鍵因素。水肥一體化技術(shù)是將水和肥料混合后，由管道直接輸送到植物根部，葡萄的根系分布較集中，根系分布較其他果樹淺，對水肥的吸收量較大。葡萄水肥一體化技術(shù)在節(jié)水、節(jié)肥、省時省工、提升品質(zhì)和產(chǎn)量方面已經(jīng)有了很好的效果[1]，而且也得到了很好的推廣。在冀南地區(qū)葡萄種植戶以小農(nóng)戶為主體，由于高額的設(shè)備成本，水肥一體化技術(shù)在小農(nóng)戶之中很難應(yīng)用起來。因此，以河北省曲周縣前衙村為例，從設(shè)備安裝、水肥效率、經(jīng)濟(jì)效益等多方面思考，進(jìn)而研究葡萄水肥一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，提出高產(chǎn)高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄的必然要求。

1 灌溉模式的選擇及設(shè)計

1.1 灌溉模式的選擇。水肥一體化灌溉的模式主要有滴灌、微噴灌、膜下滴灌、澆灌等形式，前衙村根據(jù)葡萄實際種植情況主要應(yīng)用了滴灌和園藝地布膜下滴灌2種灌溉模式。葡萄果園應(yīng)控制果園濕度，噴灌會增加果園濕度，高溫高濕容易爆發(fā)真菌性病害，不適合高密度葡萄園，園藝地布覆蓋技術(shù)在抑制雜草、保墑方面有很好的效果，有條件的地區(qū)和農(nóng)戶推薦使用滴灌技術(shù)配套園藝地布覆蓋技術(shù)。

1.2 水肥一體化系統(tǒng)。一般分為水源及首部設(shè)備和管道系統(tǒng)，首部系統(tǒng)由水源、變頻裝置、過濾器、施肥器、壓力表、逆止閥、排氣閥、流量表、管道開關(guān)等幾部分組成。水源的選擇是決定灌溉面積及成本的關(guān)鍵因素，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件進(jìn)行設(shè)計。首部樞紐是整個水肥一體化系統(tǒng)的核心，水肥一體化系統(tǒng)的動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、監(jiān)測與調(diào)節(jié)系都位于系統(tǒng)的首部，首部設(shè)備要根據(jù)系統(tǒng)水源的出水量和灌溉面積選擇安裝。

1.3 水源及首部樞紐

1.3.1 水源。水源要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓喔葪l件進(jìn)行選擇，分為3種情況：一是井水水源，要根據(jù)整個灌溉系統(tǒng)的輪灌區(qū)面積和單位時間需水量來確定水井和水泵的功率，水泵水到達(dá)地面的功率一般是略高于實際灌水量，以滿足一定壓力的灌溉。如果灌溉面積比較大，輪灌區(qū)可以選擇安裝變頻裝置來調(diào)節(jié)水泵的出水量和管道壓力。二是河水水源，有河水灌溉條件的地區(qū)可以考慮使用河水灌溉，水泵的出水量還是選擇略高于灌溉面積的出水量。河水水質(zhì)要檢測達(dá)標(biāo)，河水中雜質(zhì)比較多的，需要多個過濾裝置系統(tǒng)過濾，以保證灌溉系統(tǒng)的壽命。三是蓄水水源，針對沒有河水、井水灌溉或者輪灌區(qū)面積較小的地區(qū)(1～2畝)，可以選擇建立蓄水池或水罐，葡萄滴灌每次用水4～12 t，蓄水池的容量至少設(shè)定為12 t。

1.3.2 首部樞紐。過濾器一般安裝在滴灌系統(tǒng)首部前端。過濾器的作用主要是過濾水源中泥沙、有機物等雜質(zhì)和管道中未溶解的肥料，防止管道和滴灌帶(管)堵塞，保證系統(tǒng)的正常運行。過濾器的類型根據(jù)水質(zhì)設(shè)定，根據(jù)井水、河水等水源的質(zhì)量設(shè)計和選擇過濾器，完整的過濾系統(tǒng)包括2～3層過濾裝置，第1層是水源過濾，過濾裝置為濾網(wǎng)，比較簡易，主要是過濾河道中的大型有機物和垃圾雜質(zhì)，防止堵塞水泵；第2層是泥沙的過濾，針對注入管道中的水要進(jìn)行二次泥沙過濾，通過離心沉降質(zhì)量較大的泥沙；第3層過濾器一般為疊片或網(wǎng)式過濾器，用來過濾未溶解肥料顆粒和直徑大于105 μm的泥沙，一般采用150～200目的疊片和篩網(wǎng)過濾器。

1.4 滴灌施肥模式的選擇。施肥器包括文丘里施肥器、比例式施肥器、重力自壓式、泵注肥法、泵吸肥法等，如表1所示[2～3]。先將肥料溶解于施肥管，通過壓力差將肥料送入管道中與管道水混合送入到植株根部。肥液從施肥設(shè)備與水源水在管道中混勻后送注到各個支管道，施肥器一般安裝在首部，或者與下一級分支管道有一定的距離，保證充分混勻。前衙村單個地塊面積較小，水源以井水和儲水罐為主，一般在灌溉面積較小的地塊配套使用小文丘里施肥器，簡便便宜。在灌溉面積較大的灌溉區(qū)，適合在各個地塊配合使用泵注肥法。

表1 不同類型施肥器特點

2 水肥管理

2.1 水分管理。葡萄不同時期水分吸收規(guī)律如圖1所示[4]。葡萄花前對水分的需求量較小，在實際生產(chǎn)過程中葡萄前期通過水肥管理來控制樹勢過旺，開花坐果期切忌大水大肥，以保證坐果質(zhì)量。葡萄著色成熟期正值華北地區(qū)的集中降雨時期，幼果期和果實膨大期是葡萄水分吸收的高峰期，要滿足水分的供應(yīng)，膨果期水分供應(yīng)不足會導(dǎo)致后期裂果、爛果現(xiàn)象。花前期及花期保持田間持水量為60%，膨果期和成熟期田間持水量應(yīng)保持在65%以上，土壤灌溉的時間和水量可以通過土壤張力計來確定，當(dāng)一定深度(一般為60 cm)張力計的讀數(shù)回零后，即可停止灌水。在壤土地可以通過手握根部土壤土的緊實度來判別土壤是否需要灌溉，握緊后土壤緊實不散開則說明田間持水量在60%以上，不需要灌溉[5]。

圖1 葡萄不同生育期水分需求規(guī)律

2.2 養(yǎng)分管理

2.2.1 肥料選擇。肥料選擇的2個要求：①肥料的溶解率要高，不溶物的含量要低。②肥料的溶解速度要快。溶解性強的肥料：氮肥有尿素、碳酸氫銨、硫酸銨；磷肥有工業(yè)級磷酸一銨和磷酸二銨；鉀肥有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀；鈣肥包括硝酸銨鈣、硝酸鈣；鎂肥包括硫酸鎂；微量元素肥料一般使用商品肥。因此，最好選用葡萄專用水溶肥。

2.2.2 滴灌施肥方案的制定。葡萄是多年生果樹，根系發(fā)達(dá)，其根系主要分布于20～40 cm的土層，在水平方向上，主要分布于距離樹干0～80 cm范圍內(nèi)，根系以0～2 mm直徑的細(xì)根為主[6]。河北地區(qū)巨峰葡萄在3月下旬枝干出土，進(jìn)入傷流期，4月初進(jìn)入萌芽期，5月上旬進(jìn)入開花期，5月中旬進(jìn)入幼果膨大期，幼果膨大期是葡萄產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，硬核期和第2次果實膨大期后，8月上旬進(jìn)入轉(zhuǎn)色期，轉(zhuǎn)色期是葡萄品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期，8月中旬葡萄進(jìn)入成熟期，11月份受天氣影響進(jìn)入休眠期，進(jìn)行葡萄修枝、埋土的農(nóng)事操作[7]。葡萄完整的施肥周期是從葡萄收獲后到第2年的葡萄收獲前。葡萄收獲后秋剪前樹體需要儲藏養(yǎng)分供給第2年果樹的前期生長發(fā)育。花前需要補充B、Zn肥提高坐果質(zhì)量，開花坐果后需要進(jìn)行追肥，補充果實上膨大所需要的氮肥、鉀肥、鈣肥，膨果后期追施高鉀肥促進(jìn)果實品質(zhì)的形成?？梢愿鶕?jù)葡萄養(yǎng)分需求規(guī)律制定施肥套餐。賈名波[7]、史祥賓[8]在關(guān)于巨峰葡萄氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律方面的研究表明，巨峰葡萄每生產(chǎn)1 000 kg葡萄需要N 3.87 kg、P2O51.95 kg、K2O 3.07 kg，其比例為 10∶5.04∶7.92。葡萄養(yǎng)分需求量由于品種和地區(qū)的因素不盡相同，根據(jù)葡萄生長發(fā)育規(guī)律，不同時期使用不同配方比例的肥料，遵循少量多次原則，肥隨水下，每年施肥次數(shù)13次左右。不同地區(qū)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)分投入量和比例，制定施肥套餐。冀南地區(qū)前衙村巨峰葡萄水肥一體化施肥方案如表2所示。

2.3 施肥建議和施肥原則

2.3.1 施肥建議。①磷肥前施。葡萄對磷的需求量較小，秋季做基肥施入，后期少量補充。②中微量元素采用噴滴同補的方式。開花期前沖施或者噴施B和Zn肥促進(jìn)開花坐果，葡萄膨果期對鈣肥的需求量較大，要足量補充，防止后期裂果。③有機肥基施，有機肥在秋季覆土前或春季葡萄出土后配合中微量元素做基肥施用。

2.3.2 施肥原則。在水肥一體化的條件下，施肥與滴灌相結(jié)合，最好做到有水必有肥，肥隨水下。①少量多次。根據(jù)灌水量和灌水次數(shù)在不同生育期配合施肥。②養(yǎng)分平衡原則。根據(jù)最小養(yǎng)分率，遵循氮肥總量控制，磷鉀肥實時監(jiān)控，中微量元素因缺補缺原則。③有機無機相結(jié)合，基肥和追肥相結(jié)合。葡萄是經(jīng)濟(jì)果樹作物，果園的有機質(zhì)決定著葡萄的品質(zhì)形成，需要遵循“斤果斤肥”的原則補充腐熟有機肥，有機肥要與化肥配合施用。

3 滴灌設(shè)備的維護(hù)

水肥一體化系統(tǒng)要發(fā)揮充足的優(yōu)勢，關(guān)鍵在于日常的維護(hù)，日常要做好以下保養(yǎng)工作：

3.1 每次開啟灌溉設(shè)備后，首先檢查管道是否有漏水，管道壓力是否正常，及時修復(fù)漏水和破損的管道。

3.2 每次開啟設(shè)備后和施肥后先沖清水，通常時間為15～30 min，防止有雜質(zhì)和肥料堵塞管道和滴頭。

3.3 定期清洗過濾器和管道。過濾器長時間過濾會有雜質(zhì)積累，長期積累的雜質(zhì)會損失水頭，降低灌水效率。應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)定期清洗過濾器，并將管道的末端打開，沖洗管道中的雜質(zhì)。

3.4 清洗檢查注肥泵。注肥泵吸取肥料水時會有未溶解的小顆粒肥料滯留，長時間不清洗會堵塞水泵的回水閥或者隔膜，而且酸性肥料長時間存留會對設(shè)備有腐蝕，造成設(shè)備的損壞。因此，每次施肥完成后，繼續(xù)注10 min的清水，溶解清除肥料顆粒。定期檢查各種測量設(shè)備，以保證系統(tǒng)正常運行和使用壽命。

4 設(shè)備成本及效益計算

前衙村的15畝葡萄水肥一體化試驗田系統(tǒng)首部設(shè)備費用為13 500元，壽命10～20年，平均每667 m2每年折舊96元；主管管道350元，可用5年，折舊70元/年；滴灌帶150元，可用2～3年，折舊75元/年。總計水肥一體化系統(tǒng)設(shè)備每年折舊和耗損241元/667m2。與傳統(tǒng)農(nóng)戶常規(guī)灌溉施肥相比，水肥一體化試驗田在節(jié)水、節(jié)肥、省時省工方面取得了很好的效果，相對于常規(guī)管理用戶，水肥一體化試驗田用水總計92 t/667 m2，節(jié)水效率45%；氮、磷、鉀投入量分別 為 19.4 kg/667 m2、 18 kg/667 m2、 24.1 kg/667 m2，節(jié)肥效率分別為62%、22.6%、63.9%；水肥一體化灌溉方式免去了中耕農(nóng)事操作，在施肥灌溉和中耕農(nóng)事操作中，省時省工效率達(dá)65%。

5 水肥一體化技術(shù)在前衙村的應(yīng)用前景

前衙村基于目前這一套水肥一體化首部系統(tǒng)，可以供給周圍3 hm2葡萄園輪灌，可以節(jié)省掉首部成本，利用現(xiàn)有的管道進(jìn)行輸水，只需要投入PE支管道和安裝滴灌帶就可以進(jìn)行滴灌施肥，而且每家每戶都有電動噴霧器，進(jìn)行改裝就可以作為簡易注肥器，平均每667 m2的一次性設(shè)備管道成本只有300元，每年折舊合60元/667 m2，而且此技術(shù)節(jié)水、節(jié)肥、省時省工，很適合在前衙村推廣應(yīng)用。