“水肥一體化”技術(shù)在馬鈴薯栽培中的運用研究

羅琛杰，羅旭歌

（1.水發(fā)浩海集團(tuán)有限公司，寧夏 固原 756000；2.固原市職業(yè)技術(shù)學(xué)校，寧夏 固原 756000）

0 引言

“水肥一體化”技術(shù)是灌溉與施肥同步供應(yīng)的一項農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)，按照土壤養(yǎng)分含量和作物根系可耐受肥液濃度，將肥料與水一起灌溉，均勻、定時、定量輸送到作物根系的發(fā)育生長區(qū)。馬鈴薯生長必須要有合理的光照、溫度、空氣、水分和養(yǎng)分，其中只有水分和肥料能夠人為控制。為提高養(yǎng)分利用率和種植效益，馬鈴薯栽培應(yīng)采用“水肥一體化”技術(shù)，減少人工施肥和人工灌溉，使養(yǎng)分精準(zhǔn)輸送到每棵作物的根部，以此真正實現(xiàn)施肥的平衡與集中，減少水分的下滲和蒸發(fā)，有利于實現(xiàn)馬鈴薯栽培的集約化和標(biāo)準(zhǔn)化。

1 “水肥一體化”技術(shù)應(yīng)用效益

1.1 節(jié)水與節(jié)肥增產(chǎn)效果顯著

“水肥一體化”技術(shù)可有效控制灌溉用水量、灌溉時間和肥料用量，提高了水肥利用率和施肥集中化。傳統(tǒng)灌溉方式下的水分利用率只有45%左右，而運用水肥一體化技術(shù)可使水分利用率高達(dá)95%，節(jié)水率為40%～50%。常規(guī)施肥的肥料利用率最高達(dá)40%，而水肥一體化施肥方式的肥料利用率可達(dá)80%，化肥節(jié)省率約為30%～50%，可根據(jù)作物的施肥需求精準(zhǔn)控制肥料用量，使作物根部直接吸收肥料養(yǎng)分，有效減少肥料揮發(fā)與淋失引發(fā)的養(yǎng)分損失，實現(xiàn)了灌溉與施肥的低投入量、高利用率和高產(chǎn)量。

1.2 優(yōu)化生長環(huán)境，改善作物品質(zhì)

水分與肥料的快速吸收，提高了作物根部對營養(yǎng)的吸收量和儲備量，有效避免因土壤潮濕和空氣潮濕造成病蟲大量繁殖，優(yōu)化了作物的生長環(huán)境。病菌、害蟲等有害生物的滋生得到抑制，降低了病蟲害防治農(nóng)藥和勞動力的投入。并且水肥一體化技術(shù)為管網(wǎng)供水，無須開展耕地開溝、挖渠等過程，大大減少了作物生產(chǎn)的工程量和生產(chǎn)成本。同時，水肥一體化技術(shù)能夠為不同生長期的作物提供適時、適量的養(yǎng)料，可縮短農(nóng)作物的生長周期、延長農(nóng)作物的收獲期，作物的營養(yǎng)品質(zhì)和外觀品質(zhì)得到改善，增強對惡劣氣候與環(huán)境的適應(yīng)和抵御能力，全面提升農(nóng)產(chǎn)品綠色化、優(yōu)質(zhì)化與特色化[1]。

1.3 增強土壤微生物活性，促進(jìn)邊緣土地開發(fā)利用

水肥一體化技術(shù)會提高農(nóng)作物大棚內(nèi)的整體溫度，相較于常規(guī)施肥法，滴灌施肥可使低溫提高2～3℃，防止土壤出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，有效改善土壤微生態(tài)環(huán)境和物理性質(zhì)，減輕土壤水漬化、鹽漬化、土傳病害對作物生長造成的傷害。合理的灌溉用水量和化肥施用量能夠避免多余和存積的肥料、農(nóng)藥等物質(zhì)滲透到土壤深層，防止出現(xiàn)地下水污染和農(nóng)業(yè)面源污染。水肥一體化技術(shù)可使農(nóng)作物在沙丘、丘陵地、輕度鹽堿地等持水能力差、土層貧瘠的環(huán)境下生長，使水分在作物根部得到充分?jǐn)U散、肥料集中補給，激發(fā)各類土壤的種植和增產(chǎn)潛力，有助于邊緣土地的開發(fā)利用，為實施“藏糧于地、藏糧于技”提供耕地資源補充。

2 馬鈴薯的需水規(guī)律和灌溉方式

2.1 馬鈴薯需水規(guī)律

在不同氣候、土壤、作物品種的種植條件下，馬鈴薯的需水量也有所差異。比如在肥沃的土壤上生產(chǎn)1kg塊莖耗水量為97kg，而在貧瘠的土壤上則耗水170kg。馬鈴薯的需水量還要按照生產(chǎn)既定指標(biāo)，每生產(chǎn)1kg馬鈴薯耗水量為100～150kg，若每畝地生產(chǎn)塊莖為1000～1500kg，則每畝地空間需要150～200t 水。處于不同生長期馬鈴薯的需水量也不同：幼苗期需水量最少，所需水量只占全生長期的10%；塊莖形成期是馬鈴薯塊莖發(fā)育的關(guān)鍵時期，需水量占總需水量的30%；塊莖增長期需水量最多，占總需水量的50%；淀粉積累期占總需水量的10%。因此，在馬鈴薯栽培灌溉過程中，要依照馬鈴薯生長期的蓄水規(guī)律，特別關(guān)注塊莖的形成期和增長期，確保馬鈴薯的需水高峰期獲取充分營養(yǎng)[2]。

2.2 馬鈴薯的灌溉方式

我國現(xiàn)有常用的馬鈴薯節(jié)水灌溉方法主要為噴灌和滴灌。噴灌水分散布均勻，但依賴噴灌設(shè)備，且會受到風(fēng)力影響，難以灌溉耕地全局。滴灌是最有效的節(jié)水灌溉方式，水分可直接滲入作物根系，避免因冠層潮濕抑制馬鈴薯正常生長，且相較噴灌成本較低，是水肥一體化技術(shù)的主要灌溉方式。與傳統(tǒng)灌溉方式相比，滴灌的節(jié)水率達(dá)47.2%，水的利用率高達(dá)95%，產(chǎn)量可提高2%～4%，收入增加250～650 元/畝，實現(xiàn)馬鈴薯栽培的節(jié)水增產(chǎn)。

3 “水肥一體化”技術(shù)在馬鈴薯栽培中的具體運用

3.1 良種選擇與處理

在東北地區(qū)，馬鈴薯種子播種前需要耕翻整地，對土壤進(jìn)行深耕處理，每畝地施1500～2000g 優(yōu)質(zhì)肥，均勻施肥后用旋耕機整地鋪平。而后選用高產(chǎn)抗旱的優(yōu)良種薯，每畝種植140～150kg 種子，種薯通過催芽、切種、拌種處理后才能正式播種。在西北地區(qū)，馬鈴薯栽培需要選擇1 年以上未種植過同類作物的地塊，需要輸送15～20cm 的土層，將有機肥均勻混合土壤中。根據(jù)馬鈴薯對生長溫度的要求確定播種時期，比如馬鈴薯結(jié)薯期需要在15～25℃的環(huán)境下，所以結(jié)合塊莖生長周期，當(dāng)土壤10cm 處溫度為7～8℃時便可播種。馬鈴薯的種薯應(yīng)選擇生理壯齡的塊莖，但若塊莖過大，需要使用刀口鋒利的道具，按照35～45g 的重量切塊。

3.2 建立滴灌系統(tǒng)及鋪設(shè)方式

在東北地區(qū)，建立滴灌系統(tǒng)需要按照馬鈴薯栽培土壤質(zhì)地、種植規(guī)模、水源、地勢等情況搭建管道系統(tǒng)，確定有效濕潤區(qū)、滴灌間距、滴灌毛管規(guī)格和鋪設(shè)范圍等建立滴灌系統(tǒng)。滴灌系統(tǒng)通常選用薄壁滴灌帶，控制滴灌頭間距為20～30cm，水流量為1～1.5L/h，平直鋪設(shè)在馬鈴薯種植區(qū)域間，露天放置于土面上即可。若有充足的場地空間條件，可在耕田周邊修建泵房，將滴灌系統(tǒng)的首部安裝在泵房里，但如果條件有限，可以運用柴油機或汽油機水泵制作移動式泵房，滴灌灌溉要控制用量，每5～10 畝的耕地區(qū)域灌溉時間應(yīng)為2～4h。滴灌系統(tǒng)要按照南北方向鋪設(shè)，滴灌帶和滴灌頭間距應(yīng)為85cm 和30cm，滴灌頭的水流量為1.2L/h～1.4L/h，滴灌帶需要置于土中，并定期查看滴管系統(tǒng)觀察滴灌帶是否持續(xù)滴水，以此防止因滴灌帶壓扁而延誤作物灌溉[3]。

在西北地區(qū)，滴灌系統(tǒng)的建立也需要根據(jù)種植環(huán)境的基本情況確定滴管系統(tǒng)，運用薄壁滴灌帶，也需要將滴灌頭的間距控制在20～30cm，而水流量需要控制在1.2～1.5L/h，西北地區(qū)泵房的灌溉量為每6～8 畝地需要灌溉2～3h。灌溉系統(tǒng)的灌溉帶也需要按照南北方向鋪設(shè)，滴灌帶和滴灌頭的間距與東北地區(qū)相同，滴灌頭的水流量為1.3～1.5L/h。

3.3 田間管理與水肥管理

在東北地區(qū)，種苗生長前要嚴(yán)格防范牲畜破壞栽培環(huán)境，在種薯發(fā)育全周期都需要運用滴灌管道澆水追肥。通過運用水肥一體化技術(shù)，只需將肥料倒入施肥容器中，打開施肥泵，肥料會被水泵進(jìn)入滴管系統(tǒng)，同步開展灌溉和施肥，滴灌系統(tǒng)會將水分和肥料輸送到種苗根系。在水肥一體化灌溉時，要避免不同種化肥的混合使用，比如應(yīng)在硫酸鎂化肥施肥完畢后，再施磷酸二銨。澆水追肥結(jié)束后，為防止滴管內(nèi)生長藻類物質(zhì)，要及時進(jìn)行沖水洗滌，根據(jù)灌溉面積確定清洗時間，時間一般為10～30min。在馬鈴薯生長過程中，要根據(jù)出苗和發(fā)育情況分階段開展多次滴灌，在馬鈴薯發(fā)育成型的終花期后，要延長滴灌時間，并在作物收獲前的半個月左右停止滴灌。

在西北地區(qū)，馬鈴薯的生育期在4 月中旬，運用覆膜壟作的方式，確定栽培的壟寬和溝寬，若每畝需要生產(chǎn)2500kg 馬鈴薯，則每畝需要種植5000 株種薯。4 月中旬需開展第一次灌溉，每畝灌溉總水量為50m3，在土地起壟前每畝需施2～3t 農(nóng)家肥，以及氮肥21.5kg、磷肥15.9kg、鉀肥5kg，也可選用尿素、過磷酸鈣、硫酸鋅等化學(xué)肥料。在開花期前需灌溉3 次、施肥1 次，開花期后灌溉6 次，施肥1 次，每次施肥選用5kg/畝的尿素化肥。除尿素化肥外，也可根據(jù)不同化肥的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量混合施肥（表1），并要注重西北地區(qū)土壤偏堿性，所以鉀肥盡量選擇硫酸鉀。此外，養(yǎng)分含量低、雜質(zhì)過多、無法溶于水的肥料不適用于“水肥一體化”技術(shù)，可選用硝酸鉀、硝酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化鉀等肥料[4]。

表1 西北地區(qū)馬鈴薯滴管施肥制度

3.4 收獲

東北地區(qū)的馬鈴薯收獲需要將種植田地中的滴灌設(shè)備全部拆除，運用殺秧機殺秧收獲，當(dāng)馬鈴薯植株完全枯死后，在晴天進(jìn)行收獲。馬鈴薯收獲時要防止薯皮出現(xiàn)破皮、缺口等損傷，以免影響馬鈴薯的貯藏和售賣品質(zhì)。西北地區(qū)馬鈴薯的收獲期為植株枝葉枯黃、薯塊周皮發(fā)硬、干物質(zhì)含量增加，需要在升溫前一周收獲。在冬季來臨和雨季來臨前，盡管塊莖未達(dá)收獲標(biāo)準(zhǔn)，也需要早收，避免惡劣氣候影響馬鈴薯品質(zhì)。收貨時，要清除薯塊附近莖葉和枝葉，收獲后立刻放置于筐簍或麻袋中，避免馬鈴薯因戶外暴曬而引起芽眼老化，以此保證馬鈴薯品質(zhì)、口感和薯形[5]。

4 “水肥一體化”技術(shù)在馬鈴薯栽培中實際案例分析

以西吉縣馬鈴薯新優(yōu)品種引種篩選及綠色高效生產(chǎn)技術(shù)示范項目為例，該示范項目致力于研發(fā)與創(chuàng)新馬鈴薯栽培技術(shù)、品種和病蟲害防治，進(jìn)而解決馬鈴薯品種缺乏、先進(jìn)栽培技術(shù)推廣瓶頸問題。該示范項目搭建了馬鈴薯新優(yōu)品種展示區(qū)，用于新優(yōu)品種的種植和比較，探索更優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯品種；馬鈴薯高新技術(shù)展示區(qū)，主要展示馬鈴薯精準(zhǔn)栽培技術(shù)、智能水肥一體化技術(shù)、病蟲害智能監(jiān)測和立體防治技術(shù)等高新技術(shù)；馬鈴薯大田高效節(jié)水灌溉展示區(qū)，運用可控管道系統(tǒng)和滴頭在作物根系進(jìn)行均勻、定時、定量的澆灌，通過水肥一體化技術(shù)提高水資源利用率和馬鈴薯生產(chǎn)效益；綠色馬鈴薯認(rèn)證示范展示區(qū)，在土壤和水分等條件都符合國家綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)要求的地塊種植馬鈴薯，培育具有國家綠色食品認(rèn)證的馬鈴薯[6]。

該項目基于科技示范區(qū)的科技創(chuàng)新優(yōu)勢和已有的“智力資源”，創(chuàng)新了科技服務(wù)和技術(shù)推廣服務(wù)。并根據(jù)不同種馬鈴薯的品質(zhì)指標(biāo)，采用歸一化的處理方式明確各類馬鈴薯的綜合評價指標(biāo)，以此科學(xué)評價馬鈴薯的栽培和加工效果。通過創(chuàng)建馬鈴薯綠色高效生產(chǎn)技術(shù)示范項目，引進(jìn)馬鈴薯試驗品種8～10 個、示范品種5個、推廣種植品種3 個，積極推廣與運用馬鈴薯大田精準(zhǔn)栽培技術(shù)、智能水肥一體化技術(shù)、病蟲害智能監(jiān)測和立體防治技術(shù)、馬鈴薯全程機械化栽培技術(shù)，以此推動西吉縣馬鈴薯產(chǎn)業(yè)科技化和現(xiàn)代化。該示范項目在西吉縣吉強鎮(zhèn)萬崖村、火石寨沙崗村等地修建馬鈴薯栽培基地2000 畝，平均畝產(chǎn)達(dá)到2000kg，經(jīng)濟效益達(dá)400 萬元，帶動示范基地實現(xiàn)總產(chǎn)值2000 萬元，助推鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)科技化。

5 結(jié)語

馬鈴薯是對水分和肥料需求較高的作物，灌溉和施肥是決定馬鈴薯高產(chǎn)栽培的重要環(huán)節(jié)，合理的水肥管理方案能夠提高馬鈴薯的抗逆性和增產(chǎn)潛力。而“水肥一體化”技術(shù)是集節(jié)水和高效施肥于一體的水肥管理方式，基于滴灌系統(tǒng)提高水分利用率和肥料利用率，馬鈴薯栽培運用水肥一體化技術(shù)能夠確保水分和養(yǎng)分的合理調(diào)節(jié)與平衡供應(yīng)，實現(xiàn)節(jié)肥增產(chǎn)和高產(chǎn)高效，并可提高馬鈴薯品質(zhì)，滴灌系統(tǒng)的澆水追肥能確保種苗在惡劣環(huán)境下依然獲得充足的養(yǎng)分，避免土壤鹽化板結(jié)和根系缺氧傷根，大幅度商品價值，是解決資源短缺、推動農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的可靠保障。