葛順?lè)?，李慧峰，朱占玲，姜遠(yuǎn)茂*

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018；2.山東省果樹(shù)研究所)

水肥一體化技術(shù)是通過(guò)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行施肥，是精準(zhǔn)施肥灌溉的產(chǎn)物，能提高水肥利用率和勞動(dòng)效率[1]，有利于促進(jìn)樹(shù)體生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量和品質(zhì)及效益，還能減少溫室氣體排放和地下水的污染[2-4]，因而成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要組成部分，在發(fā)達(dá)國(guó)家的蘋(píng)果生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[5,6]。目前，中國(guó)正在大力推廣水肥一體化技術(shù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)國(guó)家2020年化肥零增長(zhǎng)目標(biāo)具有重要意義。但在水肥一體化系統(tǒng)建成后，有些果園管理者觀念守舊，依然按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)選擇肥料、確定施肥量和施肥時(shí)期，造成水肥資源浪費(fèi)，也不利于蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。筆者依據(jù)蘋(píng)果養(yǎng)分需求規(guī)律和水肥一體化系統(tǒng)特點(diǎn)，介紹了蘋(píng)果園水肥一體化技術(shù)方案, 供生產(chǎn)者參考借鑒。

1 水肥一體化系統(tǒng)組成

一套完整的水肥一體化系統(tǒng)由水源工程、施肥裝置、部首控制樞紐、輸配水管網(wǎng)、灌水器等部分組成(圖1)。

圖1 水肥一體化系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 水源工程

水源如河流、水庫(kù)、機(jī)井、池塘等，只要水質(zhì)符合微灌要求即可(表1)。

表1 滴灌系統(tǒng)堵塞程度的水質(zhì)臨界值表

1.2 部首控制樞紐

由電機(jī)、水泵、過(guò)濾器、控制和測(cè)量設(shè)備(壓力調(diào)節(jié)閥、分流閥、水表)等組成。自動(dòng)操作時(shí)，部首配備電腦自控系統(tǒng)。過(guò)濾器是灌溉施肥系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，濾除水中雜物防止滴頭阻塞而影響灌水施肥效果。常用的有篩網(wǎng)過(guò)濾器、砂礫石過(guò)濾器、離心式過(guò)濾器等。井水灌溉可選用篩網(wǎng)過(guò)濾器，以濾掉井水中的砂石；如用池塘水、河水、水庫(kù)水或湖水等進(jìn)行灌溉，可選用砂礫石過(guò)濾器，以清除細(xì)砂和水中的飄浮物、藻類、細(xì)菌和幼蟲(chóng)。在施肥裝置之后，應(yīng)安裝二級(jí)過(guò)濾器，以避免灌溉水中因加入肥料形成沉淀而阻礙滴頭。

1.3 施肥裝置

常用的施肥裝置有注入泵和壓差式施肥罐等。注入泵式施肥裝置輸入的肥液濃度均勻，但需要外加動(dòng)力和裝置，成本高，易發(fā)生故障。壓差式施肥裝置是利用壓力管上形成的兩點(diǎn)壓力差，將肥液或化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)。

1.4 輸配水管道

由干管、支管、毛管等組成。

1.5 滴水器

滴水器(滴頭)可分收縮式、長(zhǎng)流道管式、渦流式、壓力補(bǔ)償式、膜片式、多孔毛管式和雙壁管式(或稱滴管帶)等，一般使用流量為每小時(shí)4～8L的單出口滴頭或流量為2～8L的多出口滴頭。目前生產(chǎn)上常用的是滴灌帶，是把滴頭和毛管加工為一體。滴灌帶有壓力補(bǔ)償式和非補(bǔ)償式2種。

2 水肥一體化施肥的頻率和控制

肥料注入微灌系統(tǒng)的頻率視情況而定，以保證養(yǎng)分不發(fā)生淋溶損失及滿足根系的最佳養(yǎng)分需求為準(zhǔn)，掌握少量多次，養(yǎng)分平衡的原則。每次灌溉時(shí)將所需的肥料量注入肥料罐即可。若采用水力、電力驅(qū)動(dòng)的注入泵，則可單獨(dú)設(shè)定施肥量，施肥量由控制器控制，也可通過(guò)計(jì)量表計(jì)量注入泵輸出的肥料溶液來(lái)控制。

若在每次灌溉的一部分時(shí)間里施用化肥，可分3個(gè)階段進(jìn)行控制：第1階段用無(wú)肥水濕潤(rùn)表土，第2階段將肥料和水一同施入土中，第3階段水沖洗系統(tǒng)，使肥料全部分配到所需的土層。對(duì)于易被腐蝕的鋁管，施肥結(jié)束后還要用清水加以沖洗。

3 肥料選擇

在水肥一體化系統(tǒng)中，肥料若是固體形式，必須在灌溉水中完全溶解。適于灌溉施肥的高水溶性肥料有硝酸銨、尿素、磷酸二氫銨(磷酸一銨)、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等。肥料溶解度和溫度有關(guān)，夏季儲(chǔ)存的肥料溶液，隨秋季溫度的降低肥料的溶解度也降低而發(fā)生沉淀。需要先將其稀釋到完全溶解后再灌溉。冬季可用肥料生產(chǎn)商特別配制的低濃度肥料溶液。微量元素肥料應(yīng)是水溶性或螯合態(tài)的化合物。特別指出，不同種類的肥料混合時(shí)，有可能發(fā)生肥料的兼容性問(wèn)題，表2列出了部分可溶性肥料之間的相容性。根據(jù)肥料的兼容性進(jìn)行選用，或者在不同的灌溉時(shí)期施用不同的肥料，比如硝酸鈣和硫酸鉀不能同時(shí)使用，但是可以在不同的灌溉時(shí)間分開(kāi)單獨(dú)使用。

表2 部分可溶性肥料之間的相溶性

不同肥料的灌溉水溶液，對(duì)管道和土壤的pH值影響不同。施用氨水的灌溉水，pH值將會(huì)高于7.5，在管道及滴頭上易形成鈣、鎂的碳酸鹽和磷酸鹽沉淀；且會(huì)降低鋅、鐵、磷等的有效性。施用硝酸鹽和磷酸鹽的灌溉水，pH值會(huì)降低至4～5，則有利于維持磷和微量元素的有效性，但要防止pH值降得過(guò)低可能導(dǎo)致酸害。還有一些肥料為生理酸性肥料，在灌溉施肥過(guò)程中可導(dǎo)致土壤酸化[7]。

4 蘋(píng)果園水肥一體化技術(shù)方案

4.1 幼樹(shù)到初果期樹(shù)水肥一體化方案

幼樹(shù)到初果期樹(shù)(2～7年生)，管理的主要目的是促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)并及時(shí)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，進(jìn)行水肥一體化施肥時(shí)，N∶P2O5∶K2O的比例一般在1∶0.75∶1.4(表3，P，K施用量可根據(jù)N的施用量計(jì)算)，可作為指導(dǎo)性參考數(shù)據(jù)。在蘋(píng)果由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期，針對(duì)樹(shù)體狀況區(qū)別對(duì)待，若營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)較強(qiáng)，應(yīng)以磷肥為主，配合鉀肥，少施氮肥；若營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)未達(dá)到結(jié)果要求，要考慮健壯樹(shù)勢(shì)，施肥應(yīng)以磷肥為主，配合氮鉀肥。水肥一體化施肥計(jì)劃往往取決于樹(shù)體生長(zhǎng)擴(kuò)展所達(dá)到的空間情況，有些品種像喬納金、長(zhǎng)枝富士等生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，每年開(kāi)花后4～8周可能要減少氮肥施用量，尤其是在土質(zhì)肥沃的土壤中更應(yīng)如此，這比減少灌溉次數(shù)更有利于花芽形成和提早結(jié)果。

表3 幼樹(shù)到初果期樹(shù)每666.7m2每次的灌溉施肥計(jì)劃

4.2 盛果期水肥一體化方案

盛果期蘋(píng)果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)矛盾突出，此期管理的目的主要是維持健壯樹(shù)勢(shì)、提高產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量確定養(yǎng)分施用量，中等肥力土壤條件下不同目標(biāo)產(chǎn)量富士蘋(píng)果園氮磷鉀肥推薦施用量如表4，其水肥一體化方案如表5。在具體實(shí)施中還要根據(jù)土壤肥力狀況和樹(shù)勢(shì)調(diào)整肥料用量和比例。

表4 根據(jù)每666.7m2每年目標(biāo)產(chǎn)量確定灌溉施肥肥料用量

表5 盛果期蘋(píng)果樹(shù)灌溉施肥計(jì)劃

應(yīng)用該技術(shù)方案時(shí)，采收后到落葉前必須配合土壤溝施有機(jī)肥。從開(kāi)花前至果實(shí)膨大期一般灌溉5～6次。雨季根據(jù)天氣預(yù)報(bào)選擇無(wú)雨時(shí)進(jìn)行，連續(xù)降雨時(shí)，當(dāng)土壤含水量沒(méi)有下降至灌溉始點(diǎn)，也要注肥灌溉，可適當(dāng)減少灌溉量。

5 展望

目前生產(chǎn)上水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的還有局限性：水溶肥產(chǎn)品概念性高而目標(biāo)性差，質(zhì)量參差不齊，價(jià)格高；設(shè)備重投入輕維護(hù)，缺乏專職管理人員，水肥一體化設(shè)備利用率低，應(yīng)用效果差，縮短了使用壽命；傳統(tǒng)施肥觀念深，化肥施用量大，易引起樹(shù)體旺長(zhǎng)以及因溶液養(yǎng)分濃度過(guò)高而造成肥害。將來(lái)肥料生產(chǎn)商應(yīng)關(guān)注作物專用水溶性肥料的研發(fā)，根據(jù)作物不同生育階段對(duì)養(yǎng)分的需求制定合理的配方?？紤]水溶性肥料的多功能化，除含有多種養(yǎng)分外，還可加入氨基酸、海藻素、黃腐酸、腐殖酸等活性生物物質(zhì)，既能直接提供作物養(yǎng)分，還能刺激生長(zhǎng)，促進(jìn)養(yǎng)分的吸收。

水肥一體化設(shè)備銷(xiāo)售方應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)，提高設(shè)備的使用效率。建立完善的技術(shù)服務(wù)體系，依據(jù)不同蘋(píng)果生產(chǎn)區(qū)域自然氣候特征、立地條件、栽培方式和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)等，因地制宜地制定水肥一體化技術(shù)方案，進(jìn)而簡(jiǎn)化成“傻瓜式”的全程水肥解決方案[8]，還可以與信息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水分-養(yǎng)分的自動(dòng)化管理。