徐秀秀，田麗麗，宋魯彬，姚元濤，賈厚振，劉騰飛

(山東省果樹研究所，山東泰安 271000)

茶樹屬于需水需肥較多的作物，適宜的水肥配比可以達(dá)到節(jié)約水源、增產(chǎn)增質(zhì)的目的。山東省茶園生產(chǎn)中存在水資源日益短缺，對化肥依賴日增、傳統(tǒng)大水漫灌模式弊端多、肥料和水分利用率低等問題，成為限制茶園向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。如何提高肥料和水分利用率，防止不合理施肥造成的土壤和水體污染與肥料流失，使生態(tài)環(huán)境得到良性循環(huán)，成為茶產(chǎn)業(yè)亟待解決的嚴(yán)峻問題。介紹了當(dāng)前山東省茶園水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀，對困擾當(dāng)前茶園全面推廣水肥一體化的主要問題進(jìn)行了分析，并對未來水肥一體化發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

1 發(fā)展水肥一體化的意義

水肥一體化是節(jié)水節(jié)肥、增效優(yōu)質(zhì)、生態(tài)環(huán)保的生產(chǎn)技術(shù)。茶園水肥一體精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用，不僅對實現(xiàn)茶園精準(zhǔn)化生產(chǎn)起到推動作用，也使茶葉生產(chǎn)提質(zhì)、增產(chǎn)、增效，使傳統(tǒng)的粗放生產(chǎn)變?yōu)榫?xì)栽培，優(yōu)化水資源配置，從而提高水肥利用率、降低化肥污染的風(fēng)險、節(jié)約人力成本。

傳統(tǒng)的茶園生產(chǎn)偏施氮肥嚴(yán)重，長期高氮栽培方式導(dǎo)致土壤嚴(yán)重酸化、地下水硝酸鹽超標(biāo)和附近地表水富營養(yǎng)化，土壤氮氧化合物向大氣中過多排放嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。水肥一體化節(jié)水控肥措施可有效降低環(huán)境污染，帶動茶園生產(chǎn)由傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向轉(zhuǎn)變，促進(jìn)人們思想觀念的轉(zhuǎn)變和信息化意識的提高，使茶產(chǎn)業(yè)逐步由傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式向信息產(chǎn)業(yè)型轉(zhuǎn)變。

2 發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

茶葉是山東省重要的特色高效農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，截止2018年全省茶園面積2.31萬 hm2(34.72萬畝)，產(chǎn)值近40億元，666.7m2產(chǎn)值萬元以上，全省11個地市有茶葉種植，包括日照、青島、泰安、臨沂、威海、濟南、煙臺、棗莊、濰坊、淄博和濟寧市，其中日照市茶園面積最大，是山東省的主要產(chǎn)茶區(qū)。

山東省茶區(qū)多屬于半干旱茶區(qū)，自然降水不足，且經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重干旱，生產(chǎn)上采取的大水漫灌、溝灌等方式水分利用率低。同時撒施、溝施肥料的利用率低，養(yǎng)分肥效期短，持續(xù)供肥能力差，灌溉、施肥需要耗費大量勞動力，管理成本高。

當(dāng)前茶園推廣的水肥一體化技術(shù)模式主要有：①微噴灌、滴灌。②單井單棚滴灌模式。③恒壓變頻滴灌模式。水肥一體化技術(shù)由過去局部試驗示范發(fā)展為大面積推廣應(yīng)用。水肥一體化技術(shù)的水平日益提高，涌現(xiàn)了一批設(shè)備配置精良、專家系統(tǒng)智能自動控制的大型示范工程，形成了適合中國國情、有中國特色的水肥一體化技術(shù)體系。但山東省茶區(qū)整體的發(fā)展比較落后。

水肥一體化推廣難度大的主要原因是：①前期設(shè)備投入較大，但設(shè)備使用壽命較短，制約了茶農(nóng)的接受度。據(jù)測算，安裝666.7m2茶樹大棚的滴灌設(shè)備約需材料費2100元左右，安裝及運輸費500元左右，前期設(shè)備總投資約2600元，后期設(shè)備總投資約240～300元。噴滴灌設(shè)備質(zhì)量參差不齊，有的質(zhì)量差、使用壽命短，進(jìn)一步增加了使用成本。②水溶性肥料質(zhì)量參差不齊，價格過高，不利于推廣。近年來，水溶性肥料發(fā)展迅速，已成為繼控釋肥料之后的又一行業(yè)發(fā)展熱點。市面上的三元素水溶性肥料每千克折合純養(yǎng)分含量價格30～40元，是普通復(fù)合肥價格的5～10倍。但很多的水溶性肥料僅采用簡單混配的方式生產(chǎn)，工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量較差。對水溶性復(fù)合肥的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)、提高有效成分濃度、增加體系穩(wěn)定性等研究不夠；缺乏對螯合劑、表面活性劑、新型化合物、功能性物質(zhì)的開發(fā)研究與應(yīng)用。③水肥一體化技術(shù)的系統(tǒng)化研究和技術(shù)集成度不高，目前尚未形成系統(tǒng)的、簡約化的水肥一體化技術(shù)應(yīng)用體系，無最佳灌溉方式、灌水量、施肥配方、施肥量、水肥適期等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。農(nóng)戶憑經(jīng)驗灌水施肥，水肥利用率和節(jié)水節(jié)肥效果達(dá)不到預(yù)期效果。

3 水肥一體化研究展望

目前圍繞茶葉優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆等栽培技術(shù)，相關(guān)研究單位開展了肥料高效利用技術(shù)研究與示范，通過建立茶園施肥技術(shù)方案、茶園科學(xué)施肥技術(shù)流程、茶園水肥一體化技術(shù)體系等，實現(xiàn)氮肥總量控制、少量多次，磷鉀肥恒量監(jiān)控推薦技術(shù)，中微量元素的因缺補缺施肥技術(shù)，促進(jìn)山東茶園肥料高效利用。最新研究表明，“有機肥+水肥一體化”高效施肥技術(shù)模式，可在減少化肥用量47%的情況下，依然增產(chǎn)增收，明顯降低養(yǎng)分的淋溶損失，減小環(huán)境風(fēng)險，獲得良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。應(yīng)從以下幾個方面著重解決水肥一體化推廣進(jìn)程緩慢的問題。

3.1 茶樹水肥一體化模式的參數(shù)研究

根據(jù)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要求，應(yīng)重點研究土壤環(huán)境信息感知技術(shù)。而茶樹生長環(huán)境以土壤基質(zhì)為主，水肥因子在環(huán)境中的運動狀態(tài)和空間分布情況非常復(fù)雜，為了茶園水肥管理的精準(zhǔn)化、智能化，研究應(yīng)選定試驗示范區(qū)域，通過物聯(lián)網(wǎng)部署方案，優(yōu)化科學(xué)組配土壤和地下水等各類傳感器，組成地空一體傳感器簇，構(gòu)建茶樹生長環(huán)境信息智能感知系統(tǒng)，實時采集傳輸各類參數(shù)信息，為將來水肥精準(zhǔn)調(diào)控提供全面數(shù)據(jù)支撐。參數(shù)主要包括：土壤水分、土壤養(yǎng)分、肥料利用率、最高產(chǎn)量及經(jīng)濟效益等指標(biāo)。重點研究噴、滴灌條件下的土壤墑情參數(shù)、水分灌溉參數(shù)和施肥技術(shù)參數(shù)，包括土壤含水量、供肥能力、養(yǎng)分在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、茶樹水肥吸收規(guī)律等；同時開展茶樹水肥診斷指標(biāo)與決策，提出作物水肥耦合高效利用的指標(biāo)體系，形成作物精準(zhǔn)水肥技術(shù)，包括基肥與追肥比例、不同生育期的灌溉施肥的次數(shù)、時間、灌水量、施肥量等，滿足茶樹全年生長期內(nèi)水分和養(yǎng)分需要。

3.2 茶樹水肥需求規(guī)律研究

灌溉施肥制度的變化首先引起水分和養(yǎng)分在土壤中空間分布的變化，進(jìn)而影響茶樹根系吸水、根系生長、蒸騰速率、光合速率等生理過程，并最終反映在茶葉品質(zhì)上。為了能夠制定科學(xué)的灌溉施肥制度，應(yīng)研究不同供水時期、不同供水強度對茶樹生長發(fā)育的影響，確定茶樹適宜的供水量、供水強度；研究不同供肥水平下，不同類型的液體肥料、速溶性肥料、土壤改良劑的效果，確定茶樹適宜的肥料類型及用量，探明茶樹水肥需求規(guī)律，最終結(jié)合目標(biāo)產(chǎn)量形成茶園水肥一體調(diào)控技術(shù)方案。

3.3 茶園水肥一體化技術(shù)集成與示范

全面解決茶園水肥供應(yīng)過程中的各種問題，建立以信息技術(shù)為核心，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為載體的智能化系統(tǒng)管理平臺，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等信息化技術(shù)融入到水肥一體化技術(shù)當(dāng)中。研究應(yīng)采用分層設(shè)計思路構(gòu)建生產(chǎn)茶園水肥精準(zhǔn)調(diào)控平臺，根據(jù)需水需肥規(guī)律選擇合適的輸水設(shè)備、水溶肥產(chǎn)品，對土壤、灌溉水等影響茶樹生產(chǎn)的水肥管理因子進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，形成一套完整的茶園水肥一體化田間管理技術(shù)模式規(guī)程。對水肥設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程精準(zhǔn)調(diào)控，提升其自動化、精準(zhǔn)化和智能化能力，最終達(dá)到茶葉增產(chǎn)提質(zhì)、節(jié)水控肥的目的。