果樹(shù)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與建議

馬宏秀，張開(kāi)祥，申浩，韓秀清，梁建軍*

(1.陜西種苗集團(tuán)有限公司，陜西楊凌 712100；2.陜西漢唐農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院有限公司，陜西楊凌 712100)

中國(guó)的水資源總量一直處于短缺狀態(tài)，致使農(nóng)業(yè)用水也受到水資源不足的制約[1]。當(dāng)前，果樹(shù)栽培絕大多數(shù)農(nóng)戶(hù)過(guò)于追求產(chǎn)量，過(guò)量使用氮磷鉀等無(wú)機(jī)肥料，使得土壤出現(xiàn)酸化、板結(jié)等不良現(xiàn)象，且使有限的水資源遭到污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。推廣一套資源利用率高、環(huán)境污染小的新型灌溉與施肥技術(shù)至關(guān)重要[2]。水肥一體化技術(shù)即是通過(guò)施肥裝置與灌水器，將水肥混合溶液均勻且按時(shí)、定量地輸送至作物根系附近，還可以依據(jù)不同作物的需水需肥規(guī)律調(diào)整管理方案，以保證作物生長(zhǎng)發(fā)育期的養(yǎng)分與水分供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理[3]。目前，水肥一體化技術(shù)已成為國(guó)際公認(rèn)且優(yōu)先推廣的灌溉施肥技術(shù)，其對(duì)提高農(nóng)田水肥利用效率具有重要作用[4]。

1 水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

如何將節(jié)水灌溉技術(shù)與作物需肥規(guī)律相結(jié)合，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)注熱點(diǎn)和主要方向[5]。國(guó)外學(xué)者對(duì)水肥一體化技術(shù)的相關(guān)研究、推廣及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。20世紀(jì)60年代末，以色列開(kāi)始水肥一體化技術(shù)的研究，如今該技術(shù)的覆蓋面積已占到農(nóng)業(yè)用地面積的90%以上，為歐洲市場(chǎng)提供源源不斷的新鮮農(nóng)產(chǎn)品，被稱(chēng)為“歐洲的果籃”。美國(guó)、新西蘭等國(guó)家對(duì)水肥一體化技術(shù)的研究時(shí)間也較早，美國(guó)的灌溉農(nóng)業(yè)中有1/3的果樹(shù)使用了水肥一體化技術(shù)。

中國(guó)在20世紀(jì)70年代初，首次引進(jìn)滴灌及配套設(shè)備，并開(kāi)啟了對(duì)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用與研究。20 世紀(jì)80年代初，經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)研究，研發(fā)出第1代國(guó)產(chǎn)滴灌設(shè)備，通過(guò)推廣示范與產(chǎn)品改進(jìn)，逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式。之后，該技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，并在我國(guó)中、西部干旱半干早地區(qū)取得了較好的反響[6]。但當(dāng)前水肥一體化技術(shù)應(yīng)用于果樹(shù)上的面積僅占灌溉總面積的1.25%，與以色列、美國(guó)等國(guó)家相比差距較大。

2 水肥一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 應(yīng)用方式

按照灌溉設(shè)備的不同，水肥一體化技術(shù)可分為噴灌與微灌兩種方式。噴灌是借助噴頭等輔助設(shè)備將有壓水噴灑成水霧落到土壤和植物表面供水[7]，投資成本較低，節(jié)水、節(jié)省勞力，還具有保土保肥的優(yōu)點(diǎn)。但因噴灌極易受風(fēng)力的影響，且霧化后的水分蒸發(fā)量大，故不適宜應(yīng)用于大田中。微灌是根據(jù)不同植物各生長(zhǎng)階段的需水規(guī)律，持續(xù)且均勻地將所需水分輸送至植物根系附近的灌溉方式。目前，已衍生出滴灌(圖1)、微噴灌等多種方式，與噴灌相比，微灌技術(shù)具有耗能低、用水少的優(yōu)勢(shì)，但因投入成本高、對(duì)水肥可溶性要求高，以及存在維護(hù)和管理程序較為繁瑣等問(wèn)題，而使其應(yīng)用與推廣受到一定限制。

圖1 果園滴灌設(shè)備

2.2 施肥

水肥一體化技術(shù)的施肥方式較多，主要有壓差式施肥法、重力自壓式施肥法、注入式施肥法等，不同施肥方式各有利弊，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件選擇適宜的施肥方式。通常選用易溶解的、利用率高的多元復(fù)合肥料。水溶性肥料按照組成成分可分為大量元素、中量元素、微量元素水溶肥等。按形態(tài)可劃分為固體和液體2種。液體水溶肥生產(chǎn)條件簡(jiǎn)單、利用率較高、污染相對(duì)較小，被看作環(huán)保型綠色肥料，成為當(dāng)前水肥一體化技術(shù)的首選肥。

3 果樹(shù)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用效果

3.1 改善樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)

隨著水果產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇和人們對(duì)果品品質(zhì)要求的提高，果品生產(chǎn)者已逐漸從追求量的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到更注重對(duì)質(zhì)的提高。近年來(lái)，果農(nóng)利用水肥一體化技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥罈l件與果樹(shù)需肥規(guī)律確定施肥方案，有助于改善過(guò)于追求產(chǎn)量導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)差的問(wèn)題。有研究表明，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)管理果樹(shù)能提高葉片的葉綠素含量及光合速率，改善其營(yíng)養(yǎng)狀況，加快枝葉生長(zhǎng)和開(kāi)花結(jié)實(shí)的進(jìn)程[8]。

3.2 提高果樹(shù)產(chǎn)量，獲取經(jīng)濟(jì)效益

水肥一體化技術(shù)有效實(shí)現(xiàn)了水分和養(yǎng)分在時(shí)空意義上的同步，使水肥施用效率、效果明顯提升。同時(shí)，根據(jù)不同果樹(shù)的水肥需求規(guī)律，滿(mǎn)足其在不同生育時(shí)期的水肥精準(zhǔn)供給，明顯提高了果實(shí)產(chǎn)量。此外，水肥一體化技術(shù)能進(jìn)行機(jī)械化操作，節(jié)約了以往傳統(tǒng)勞作的時(shí)間，明顯降低了勞動(dòng)力和果樹(shù)管理的投入成本，使果農(nóng)獲得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)收益。

3.3 改善土壤環(huán)境質(zhì)量，減少環(huán)境污染

水肥一體化技術(shù)具有灌水適度且均勻的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)施肥灌溉方式造成的土壤板結(jié)問(wèn)題，保持土壤孔隙度和土壤相對(duì)濕度，有利于土壤微生物群落的生長(zhǎng)與繁殖，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解與養(yǎng)分的循環(huán)利用[9]。水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用還能顯著減少肥料的施用量，能降低土壤鹽漬化的發(fā)生概率，還能有效減少因雨水沖刷養(yǎng)分而造成水資源污染。

4 存在的主要問(wèn)題

近年來(lái)，水肥一體化技術(shù)才開(kāi)始在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中逐漸推廣應(yīng)用，因起步較晚，在實(shí)際推廣中仍存在一些問(wèn)題。

4.1 缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，研發(fā)能力滯后

水肥一體化技術(shù)的涉及領(lǐng)域較為廣泛，包括氣候、水利、栽培管理等多門(mén)學(xué)科。中國(guó)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用與研究起步較晚，實(shí)用型專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才稀少，阻礙了水肥一體化技術(shù)的推廣進(jìn)程。然而當(dāng)前中國(guó)對(duì)專(zhuān)業(yè)人員的培訓(xùn)指導(dǎo)工作重視程度不足，易出現(xiàn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才閉門(mén)造車(chē)現(xiàn)象。為了擴(kuò)大技術(shù)的推廣范圍，需要加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍的綜合素質(zhì)，還要研發(fā)高性能、低成本的相關(guān)設(shè)備、水溶性好的肥料。

4.2 栽培管理模式亟需完善

中國(guó)大多數(shù)果園采用清耕制管理模式，缺少土壤的蓄水保墑措施，使得果樹(shù)抵抗能力降低，易受到極端天氣的危害。加上過(guò)度施用無(wú)機(jī)肥追求產(chǎn)量，造成土壤有機(jī)質(zhì)含量低，降低了樹(shù)體對(duì)養(yǎng)分的吸收，果實(shí)品質(zhì)下降[10]。對(duì)應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的果園，建議使用植物秸稈等有機(jī)質(zhì)覆蓋地表。

5 建議

結(jié)合當(dāng)前中國(guó)水肥一體化技術(shù)存在的問(wèn)題和研究現(xiàn)狀，未來(lái)還需要在以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究和努力。

一是建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)保險(xiǎn)體系，最大程度上為采用新技術(shù)的果農(nóng)減少種植風(fēng)險(xiǎn)，為推動(dòng)水肥一體化技術(shù)的普及工作提供保障。

二是加快實(shí)現(xiàn)水溶性肥料的種類(lèi)多樣化和功能綜合化。在水溶性肥料產(chǎn)品配方中不僅能添加一些必要養(yǎng)分，還可以添加一些活性物質(zhì)，如氨基酸、海藻酸等，再將其與農(nóng)藥、除草劑配合施用，以達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)，防治病蟲(chóng)害的作用。全面提高水、肥、藥的利用效率和自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)效益提升和環(huán)境保護(hù)雙重功能。

三是研究不同果樹(shù)各生育期的養(yǎng)分需求規(guī)律，探究不同土壤條件下的養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，根據(jù)各區(qū)域的不同果樹(shù)品種，實(shí)行科學(xué)的水肥調(diào)控模式。

四是加強(qiáng)各相關(guān)學(xué)科間的交流與合作，進(jìn)一步提升我國(guó)水肥一體化技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力。相關(guān)科研單位需要與企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，研發(fā)出溶解性好、價(jià)格低廉、利用效率高的肥料。

五是研究將水肥藥一體技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，推廣應(yīng)用自動(dòng)化管理模式，注重將水肥一體化技術(shù)與“4S”等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合。比如，可以結(jié)合人工智能模擬技術(shù)，監(jiān)測(cè)果樹(shù)不同階段的生長(zhǎng)狀況、土壤墑情等，構(gòu)建通用型與專(zhuān)用型的智能化信息管理系統(tǒng)，以提升中國(guó)水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用水平。