張飛云

（山西省忻州市原平農(nóng)業(yè)學(xué)校 山西原平 034199）

盡管我國(guó)水資源較為豐富，但人均水資源占有量不足世界的1/4，與此同時(shí)近年來我國(guó)水果生產(chǎn)面臨著水資源浪費(fèi)的問題，影響了我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，所以新時(shí)期需要高度關(guān)注如何節(jié)約水肥資源，并在此基礎(chǔ)上提升水果品質(zhì)。常規(guī)的施肥和灌溉模式會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成一定破壞，并且存在著水資源浪費(fèi)問題，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以將水肥混合液定量定時(shí)地輸送到果樹根部，滿足其養(yǎng)分需求。大量實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用果園水肥一體化技術(shù)能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增加水果的產(chǎn)量和品質(zhì)，以下進(jìn)行相關(guān)分析。

1 水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

公元400 年水肥一體化技術(shù)雛形出現(xiàn)，不過在20 世紀(jì)60—70 年代才開始廣泛應(yīng)用。在塑料工業(yè)發(fā)展之后，以色列為提升水資源利用效率開始普遍應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，后期美國(guó)、法國(guó)、新西蘭、墨西哥等國(guó)家飛速推廣滴灌和施肥技術(shù)，有著“歐洲果籃”美譽(yù)的以色列已經(jīng)在果樹、花卉、園林等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到全國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉面積的67.9%，處于世界首位。我國(guó)于1974 年從墨西哥引進(jìn)滴灌設(shè)備，并開始水肥一體化技術(shù)推廣，1980年我國(guó)研制出了第一代滴灌設(shè)備并開始用于規(guī)模化生產(chǎn)[1]。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)將水肥一體化技術(shù)用于中西部地區(qū)以及半干旱地區(qū)的蘋果、柑橘、葡萄等水果種植中并取得良好成效，相較于美國(guó)、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家，盡管我國(guó)推廣速度逐漸加快，應(yīng)用面積已經(jīng)超過1 億畝，不過水肥一體化技術(shù)用于果園的管理水平偏低，并且應(yīng)用面積不足全國(guó)果園總面積的1.25%。

2 水肥一體化技術(shù)在果園中應(yīng)用效果

2.1 提升水肥利用效率

將水肥一體化技術(shù)用于果園能夠顯著提升水肥利用率，助力水果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。相比大水漫灌模式，水肥一體化技術(shù)把適量的水和可溶性肥料加以結(jié)合，之后通過灌溉設(shè)備系統(tǒng)快速、精確地傳輸?shù)焦麡涓扛浇寥?，由此減少水分流失與蒸發(fā)。國(guó)外研究人員發(fā)現(xiàn)將水肥一體化技術(shù)應(yīng)用于蘋果種植，相比普通灌溉水肥用量減少。還有研究人員分析了水肥一體化技術(shù)在香蕉園的應(yīng)用，證實(shí)相比普通灌溉模式節(jié)水率達(dá)到49.6%、肥料節(jié)約22.9%。還有研究人員將水肥一體化技術(shù)用于沙田柚園，發(fā)現(xiàn)每畝節(jié)約肥料15.97%，節(jié)約水資源27.73%，每畝成本節(jié)約395.2 元。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用顯著地節(jié)約了水肥資源，特別是在水資源匱乏、氣候干燥、地形復(fù)雜的地區(qū)效果更加明顯[2]。

2.2 改善果園土壤環(huán)境

水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠減少肥料用量，由此避免出現(xiàn)由于肥料過剩導(dǎo)致土壤鹽堿化，進(jìn)而破壞土壤環(huán)境的情況。水肥耦合能夠防止土壤板結(jié)，對(duì)土壤表層產(chǎn)生的破壞偏小，并且保濕效果好，有助于增加土壤微生物群落多樣性，促進(jìn)微生物生命活動(dòng)，加速有機(jī)質(zhì)分解，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分水分被果樹高效吸收。研究發(fā)現(xiàn)滴灌技術(shù)對(duì)防止土壤酸化有較好效果，能夠增加土壤養(yǎng)分含量，并減少對(duì)環(huán)境的污染。還有研究人員分析了番茄土壤理化性質(zhì)和滴灌之間的關(guān)系，證實(shí)滴灌技術(shù)能夠維持土壤疏松狀態(tài)以及團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為番茄的生長(zhǎng)提供良好環(huán)境[3]。

2.3 促進(jìn)果樹生長(zhǎng)

水肥一體化技術(shù)的利用能夠促進(jìn)果樹根系吸收土壤中的養(yǎng)分和水分，促進(jìn)新梢生長(zhǎng)和開花結(jié)果，同時(shí)有助于對(duì)果樹養(yǎng)分的調(diào)節(jié)。有研究人員分析了對(duì)果樹發(fā)育和水果品質(zhì)的影響，通過對(duì)比漫灌施肥和水肥一體化技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在臍橙果實(shí)發(fā)育過程中應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以起到防止裂果和增加產(chǎn)量的效果。再如香蕉園應(yīng)用滴灌施肥技術(shù)之后相比土壤施肥能夠?qū)崿F(xiàn)香蕉增產(chǎn)24%～46%。還有研究人員分析水肥一體化技術(shù)能夠增大椪柑果個(gè)，每畝增加產(chǎn)量600 千克。

2.4 提升果實(shí)品質(zhì)

隨著人們對(duì)水果品質(zhì)要求的提升，果樹產(chǎn)業(yè)需要加快提質(zhì)增效之路發(fā)展，而關(guān)于果樹產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分和香氣成分的研究也開始增多，不過從果農(nóng)的角度講，依舊存在不合理施肥情況，采用水肥一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥和提升水果品質(zhì)的目的。有研究人員分析水肥一體化技術(shù)用于皇冠梨種植后。葉片光合以及果實(shí)品質(zhì)都要比普通漫灌方式好，其中可溶性固形物含量增加近16%，可滴定酸含量增加近7.8%。還有研究人員分析了水肥一體化技術(shù)用于獼猴桃的種植，能夠顯著提升獼猴桃的硬度，并且可溶性固形物含量以及可溶性糖含量都有不同程度的提升，能夠有效提高果實(shí)中的氮、磷、鉀、鈣含量，使得營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升[4]。

3 果園水肥一體化技術(shù)主要模式

水肥一體化技術(shù)又被稱為水肥耦合，這是一種通過一體化系統(tǒng)壓力，把適合土壤墑情、養(yǎng)分含量、作物需求的水肥加以混合，之后定時(shí)定量地輸送到植物根部，進(jìn)而滿足植物吸收水分和養(yǎng)分的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)水分與養(yǎng)分時(shí)間和空間的同步，進(jìn)而解決果樹種植期間水肥供應(yīng)不協(xié)調(diào)的問題，主要種植模式如下：

3.1 噴灌施肥

這是把一定量可溶性肥料溶在水中并形成水肥混合液，通過水泵加壓將其轉(zhuǎn)移到所需的灌溉區(qū)域，之后通過噴頭噴射到空中并形成水霧或者小水滴，均勻地分布于作物以及土壤表面，進(jìn)而滿足植物生長(zhǎng)所需。有研究人員發(fā)現(xiàn)，水肥一體化技術(shù)相比普通灌溉方式能節(jié)約肥料達(dá)到25%，節(jié)水率達(dá)到50%，同時(shí)能夠減少50%的勞作時(shí)間。水肥一體化技術(shù)對(duì)地形條件要求偏低，可以用于山地果樹的種植，具有省時(shí)、省力和節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。不過容易受到風(fēng)力因素的影響，研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速超過3.5 米/秒會(huì)導(dǎo)致藥物噴灑不均勻，水分蒸發(fā)較快，進(jìn)而影響灌溉效果（圖1）。

圖1 噴灌設(shè)備

3.2 微灌施肥

這是根據(jù)作物生長(zhǎng)需求并應(yīng)用管道系統(tǒng)與灌溉設(shè)備把水分混合液施加于作物根系的灌溉模式，具有流量小、持續(xù)輸送均勻等特點(diǎn)，相較于地面灌溉系統(tǒng)能夠?qū)γ靠霉麡溥M(jìn)行不同時(shí)期水分、養(yǎng)分的供應(yīng)，進(jìn)而讓果樹更加快速準(zhǔn)確地吸收養(yǎng)分和水分，由此促進(jìn)果樹良好生長(zhǎng)，并且有效解決了風(fēng)力影響灌溉不均勻等問題，具有操作便捷和節(jié)約勞動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)。微灌施肥不足之處在于前期投入成本偏高，并且灌溉設(shè)備的出口容易堵塞，因此對(duì)水質(zhì)和管道過濾器有著較高的要求，而后續(xù)的維護(hù)和管理同樣繁瑣。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，微灌技術(shù)細(xì)分成為微噴灌、滴灌等灌溉模式[5]。

滴灌借助塑料管道把水運(yùn)輸?shù)街参锔?，進(jìn)而滿足局部灌溉需求，將其用于干旱地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)水利用效率超過95%。有研究人員分析滴灌技術(shù)對(duì)香蕉生長(zhǎng)的影響，證實(shí)滴灌施肥相較于常規(guī)灌溉施肥效率提高87.36%，節(jié)水率達(dá)28.7%。還有研究人員分析滴灌技術(shù)用于菠蘿種植園，相較于普通施肥方法能節(jié)約氮肥42.84%，產(chǎn)量提升39.04%（圖2）。對(duì)于微噴灌來講，主要是通過旋轉(zhuǎn)或者輻射式的微型噴灌頭把水肥混合液噴灑于作物根系的土壤，由此滿足養(yǎng)分吸收。所以滴灌施肥模式成為目前應(yīng)用最廣泛的模式，在現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)發(fā)展中扮演著重要角色。當(dāng)前微噴灌廣泛用于果樹、花卉、藥材、蔬菜等種植管理當(dāng)中，相較于大水漫灌模式節(jié)水超過80%，而作物產(chǎn)量提升超過40%。有研究人員對(duì)比了不同灌溉模式對(duì)臍橙幼苗產(chǎn)量的影響，相比傳統(tǒng)灌溉施肥模式，采用微噴灌技術(shù)可以讓果樹產(chǎn)量增加36.4%。

圖2 塑料管道敷設(shè)

4 果園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的問題與建議

4.1 解決設(shè)備成本偏高和技術(shù)研發(fā)滯后問題

普通模式下的灌溉用水價(jià)格低廉，而水肥一體化技術(shù)應(yīng)用需要投入一定的設(shè)備設(shè)施，因此成本偏高，這也導(dǎo)致了小型果園資金壓力較大，需要地方政府加強(qiáng)資金扶持。此外，灌溉設(shè)備的管道較細(xì)容易被礦物質(zhì)和有機(jī)物堵塞，因此對(duì)肥料水溶性有著較高要求，現(xiàn)階段高水溶性肥料研究逐漸深入，不過市場(chǎng)中的高水溶性肥料品種偏少，價(jià)格較高，并且高投入限制了其進(jìn)一步推廣。針對(duì)上述問題需要重視相關(guān)設(shè)備與技術(shù)研發(fā)，由此降低前期投入成本。此外，需要實(shí)現(xiàn)灌溉施肥設(shè)備與水溶性肥結(jié)合，促進(jìn)二者對(duì)接，在設(shè)備研發(fā)的同時(shí)推動(dòng)水溶性肥料多樣化以及功能綜合化（圖3）?，F(xiàn)階段果園水肥一體化設(shè)備還存在一些問題，比如分流管道較細(xì)，容易出現(xiàn)堵塞情況，并且對(duì)過濾系統(tǒng)有著較高要求，另外，PVC 管材的耐壓性較差，并且管道密封性不好，水溶性肥料容易在管道中沉淀，因此需要針對(duì)設(shè)備使用中的問題加強(qiáng)相應(yīng)技術(shù)研發(fā)[6]。

圖3 施肥灌溉設(shè)備

4.2 加強(qiáng)技術(shù)研究和提供技術(shù)支持

我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候特征和地理環(huán)境存在差異，而對(duì)不同地區(qū)應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的研究不夠深入，其中新疆地區(qū)關(guān)于水肥一體化技術(shù)的研究主要在葡萄園種植和管理方面，研究重點(diǎn)集中于作物的品質(zhì)、產(chǎn)量以及肥料利用指標(biāo)方面，對(duì)果園微生態(tài)環(huán)境和水肥一體化技術(shù)之間關(guān)系的研究更少。與此同時(shí)，水肥一體化技術(shù)推廣速度較快，在部分果園出現(xiàn)了設(shè)備配套性差和缺乏技術(shù)支撐的問題，一些果農(nóng)未能根據(jù)果樹肥料的需求施肥，并且果樹營(yíng)養(yǎng)元素診斷與土壤養(yǎng)分原位監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)滯后，導(dǎo)致果農(nóng)依舊采取傳統(tǒng)的灌溉模式。從技術(shù)培訓(xùn)的角度講，當(dāng)前農(nóng)技推廣人員未能全面了解果園生產(chǎn)水肥一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，部分廠家只重視設(shè)備安裝，缺乏對(duì)農(nóng)民的技術(shù)指導(dǎo)，所以應(yīng)要求相關(guān)廠家完善售后服務(wù)，以保證水肥一體化技術(shù)作用的充分發(fā)揮[7]。

4.3 重視技術(shù)人員培訓(xùn)和技術(shù)推廣

所謂的水肥一體化技術(shù)并非傳統(tǒng)意義的灌溉施肥技術(shù)，還需要結(jié)合植物營(yíng)養(yǎng)、農(nóng)田水利、信息技術(shù)等方面的知識(shí)。在實(shí)施過程中對(duì)安裝、管理、維護(hù)也有較高的要求，需要加強(qiáng)對(duì)專業(yè)人員的指導(dǎo)和培訓(xùn)。此外，部分農(nóng)民觀念落后，不愿意接受新鮮事物，這也影響了水肥一體化技術(shù)的推廣，所以新時(shí)期需要切實(shí)做好技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，并且通過技術(shù)人員以及新媒體等進(jìn)行宣傳，加強(qiáng)推廣，打造信息共享平臺(tái)，由此轉(zhuǎn)變農(nóng)民思想，讓水肥一體化技術(shù)在我國(guó)得到更大范圍的推廣應(yīng)用[8]。

4.4 建立服務(wù)體系和技術(shù)規(guī)范

在水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用體驗(yàn)推廣過程中要制定完善機(jī)制，進(jìn)而結(jié)合不同地區(qū)情況提供個(gè)性化服務(wù)，主要是推進(jìn)果樹的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?jīng)營(yíng)，分析根系分布、土壤性狀、水肥需求與設(shè)施條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)果樹水分和養(yǎng)分的自動(dòng)化管理。與此同時(shí)，需要結(jié)合果樹的不同生長(zhǎng)周期特點(diǎn)制定灌溉施肥標(biāo)準(zhǔn)，合理分配水肥數(shù)量，控制灌溉時(shí)間、施肥頻次。此外，各地農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門需要在推廣水肥一體化技術(shù)的過程中制定相關(guān)規(guī)范，實(shí)施政策扶持、財(cái)政補(bǔ)貼、技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)等措施[9]。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國(guó)水資源較為匱乏，人均水資源占有量?jī)H為世界的1/4，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可以有效解決我國(guó)水資源浪費(fèi)問題，并且提升肥料利用效率，因此具有良好的應(yīng)用前景。但是，我國(guó)水肥一體化技術(shù)發(fā)展較晚，在推廣面積上還和發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，所以需要繼續(xù)增加資金、技術(shù)等方面的投入，并通過相關(guān)政策積極推廣水肥一體化技術(shù)，由此提高果樹種植效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。