油橄欖智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)應(yīng)用效果分析

劉江林

油橄欖（Olea europaea L.）又名齊墩果，原產(chǎn)于地中海沿岸地區(qū)，是木樨科木樨欖屬小喬木。油橄欖作為世界著名的木本油料兼果用樹(shù)種，是著名亞熱帶果樹(shù)和重要經(jīng)濟(jì)林木，有“植物油皇后”之稱(chēng)。1975 年，地處秦嶺與岷山之間的隴南市武都區(qū)在“兩江一水”（白龍江、白水江、西漢水）流域海拔700 至1500 米范圍內(nèi)的河谷及半山地帶開(kāi)始引種栽培油橄欖并獲得成功。隴南是我國(guó)油橄欖最佳適生區(qū)，為“國(guó)家油橄欖示范基地”“中國(guó)油橄欖之鄉(xiāng)”，油橄欖基地面積、鮮果產(chǎn)量、初榨油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均居全國(guó)第一，被列入《世界油橄欖分布圖》，良種引進(jìn)及試驗(yàn)示范走在全國(guó)前列，新產(chǎn)品研發(fā)處于全國(guó)領(lǐng)先水平。截至2021 年底，隴南市油橄欖種植面積達(dá)5.06 萬(wàn)公頃，綜合產(chǎn)值25.08 億元，惠及4 個(gè)縣區(qū)42 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)338 個(gè)村40 多萬(wàn)群眾，油橄欖已成為當(dāng)?shù)厝罕姺€(wěn)定脫貧的致富果。

1998 年實(shí)施天保工程后，原甘肅省白龍江林管局舟曲林業(yè)局（現(xiàn)更名為白龍江插崗梁省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心）在位于隴南市武都區(qū)兩水鎮(zhèn)白龍江南岸段河壩村托塔山開(kāi)發(fā)建設(shè)了666.7 公頃油橄欖種植基地，最多年份采摘油橄欖鮮果22 噸。2019 年至2021年，插崗梁省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心應(yīng)用中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院華北林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心的科技成果——人工林智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系，在兩水林場(chǎng)油橄欖基地實(shí)施中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目“油橄欖智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)推廣與示范項(xiàng)目”，建立6.67 公頃智能滴灌水肥一體化栽培示范區(qū)，輻射帶動(dòng)33.33 公頃，成為甘肅首個(gè)應(yīng)用水肥一體化智能灌溉技術(shù)進(jìn)行油橄欖苗木智能灌溉、精準(zhǔn)施肥、高效栽培的示范基地。項(xiàng)目總投資50 萬(wàn)元。該項(xiàng)目的運(yùn)行，節(jié)約了人力資源、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提升了灌溉管理水平，為林區(qū)發(fā)展智能高效節(jié)水灌溉，提高水資源利用率，起到了示范引領(lǐng)作用?，F(xiàn)將3 年來(lái)項(xiàng)目推廣與應(yīng)用效果分析如下。

一、試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地地處隴南市武都區(qū)兩水鎮(zhèn)白龍江南岸段河壩村托塔山，位于插崗梁保護(hù)區(qū)兩水林場(chǎng)油橄欖基地，經(jīng)營(yíng)總面積192.3 公頃。地理坐標(biāo)33°23′45″～33°24′57″N，104°47′59″～104°49′02″E。海拔1050～1100 米，坡度20°，坡向?yàn)楸逼潞蜄|北坡，地形為川臺(tái)地和平地。年均氣溫14.9℃，年日照時(shí)數(shù)為1709～1911 小時(shí)，≥10℃的活動(dòng)積溫為4568.7℃，年降水量450～600 毫米，空氣相對(duì)濕度為61%，無(wú)霜期242～273 天。pH 值7.0～8.0，土壤質(zhì)地疏松，通氣和透水性能良好，是油橄欖最佳適生區(qū)。種植的油橄欖20年生，株行距4 米×5 米。

二、試驗(yàn)方法

2020 年，采用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等智能技術(shù)和滴灌技術(shù)，建立了6.67 公頃智能滴灌水肥一體化栽培的油橄欖示范區(qū)，分為4 個(gè)可獨(dú)立控制灌溉與施肥管理的小區(qū)，滴灌管沿樹(shù)行鋪設(shè)，行距4 米、6 米。使用手機(jī)、電腦等終端設(shè)備對(duì)示范區(qū)的灌溉與施肥進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)小區(qū)便捷、高效的水肥管理。2021 年，使用智能滴灌水肥一體化系統(tǒng)對(duì)油橄欖林實(shí)施了灌溉與施肥管理。通過(guò)布設(shè)在油橄欖林內(nèi)的土壤環(huán)境傳感器以及對(duì)油橄欖植株與果實(shí)的養(yǎng)分分析，對(duì)推廣示范園油橄欖樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、土壤水分變化規(guī)律以及節(jié)水、提高灌溉施肥勞動(dòng)效率、投入、產(chǎn)出情況進(jìn)行初步總結(jié)和評(píng)價(jià)，制定出科學(xué)的智能滴灌灌溉與施肥管理制度，達(dá)到了對(duì)油橄欖林適時(shí)適量的精準(zhǔn)灌溉和少量多次的精細(xì)施肥管理。項(xiàng)目推廣技術(shù)路線(xiàn)圖見(jiàn)圖1。

三、水肥一體化智能滴灌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的水肥一體化滴灌技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，借助壓力系統(tǒng)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類(lèi)的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配兌成肥液與灌溉水一起通過(guò)可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相融后，通過(guò)管道和滴頭形成滴灌，均勻、定時(shí)、定量，浸潤(rùn)作物根系發(fā)育生長(zhǎng)區(qū)域。

水肥一體化智能滴灌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由首部樞紐（水泵、動(dòng)力機(jī)、過(guò)濾設(shè)備、施肥系統(tǒng)、控制閥等）、輸配水管網(wǎng)（包括干管、支管、毛管三級(jí)管道）、灌水器（分為滴頭、滴灌管、支管等）以及流量、壓力控制部件和測(cè)量?jī)x、土壤環(huán)境傳感器、電磁流量計(jì)等智能控制管理系統(tǒng)組成。其中，首部系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)是施肥環(huán)節(jié)和過(guò)濾環(huán)節(jié)，施肥環(huán)節(jié)中可以應(yīng)用施肥器、注肥泵、智能施肥等設(shè)備進(jìn)行高效施肥，過(guò)濾環(huán)節(jié)可以應(yīng)用網(wǎng)式過(guò)濾器、疊片過(guò)濾器等，水源采用水井，針對(duì)不同的水質(zhì)加裝過(guò)濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)過(guò)濾。通過(guò)手機(jī)APP 與系統(tǒng)軟件云平臺(tái)等智能終端發(fā)出人為設(shè)定程序指令，指揮滴灌系統(tǒng)完成水源增壓、過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量、注肥、輸送、灌溉等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)水肥一體化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)自動(dòng)滴灌。智能滴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

四、水肥一體化智能滴灌技術(shù)應(yīng)用效果

2021 年，使用智能滴灌水肥一體化系統(tǒng)對(duì)油橄欖林實(shí)施了灌溉與施肥管理，并對(duì)應(yīng)用水肥一體化智能滴灌技術(shù)后在省工、節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)等方面的效果進(jìn)行對(duì)比分析。調(diào)查結(jié)果表明，引進(jìn)水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)后，具有明顯的節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用效果見(jiàn)表1。

（一）增產(chǎn)

經(jīng)對(duì)油橄欖園進(jìn)入盛果期的成年樹(shù)進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定，使用智能滴灌管理的油橄欖果實(shí)產(chǎn)量達(dá)到了9900公斤/公頃，而常規(guī)管理的油橄欖果實(shí)產(chǎn)量?jī)H為6000公斤/公頃，增產(chǎn)3900 公斤/公頃，增產(chǎn)65%。6.67 公頃示范區(qū)總增產(chǎn)26000 公斤，增收15.6 萬(wàn)元。

表1 油橄欖水肥一體化智能滴灌技術(shù)應(yīng)用效果

（二）節(jié)水

傳統(tǒng)灌溉方式為人工管灌，兩水油橄欖園在本項(xiàng)目實(shí)施前采用1.2 寸塑料管逐株澆灌，每棵樹(shù)澆足澆透需用時(shí)5 分鐘，經(jīng)測(cè)試管道流量為600 升/小時(shí)，則每棵樹(shù)需灌水180 公斤，要把全園2300 多株樹(shù)全部澆灌一遍至少需要15 天。使用智能滴灌管理6.67 公頃油橄欖示范林，全年用水量0.4 萬(wàn)立方米，而常規(guī)管理全年用水量1.5 萬(wàn)立方米，相比之下，使用智能滴灌管理，節(jié)水73.3%。

（三）節(jié)肥

油橄欖示范園傳統(tǒng)施肥方式為人工撒施，使用智能滴灌管理6.67 公頃油橄欖示范林，全年肥料用量6噸，而常規(guī)管理全年肥料用量為13 噸，相比之下，使用智能滴灌施肥可直接將養(yǎng)分輸送到根部，肥料是水溶性肥料，吸收利用率高，節(jié)肥53.8%。而傳統(tǒng)施肥方式施肥量大，吸收利用率低，會(huì)造成土壤富營(yíng)養(yǎng)化和土壤污染，不利于環(huán)保。

（四）節(jié)省勞力

使用智能滴灌管理6.67 公頃油橄欖，全年灌溉施肥只需30 個(gè)工日，而常規(guī)管理全年需要300 個(gè)工日，每個(gè)工價(jià)100 元，相比之下，使用智能滴灌管理，可節(jié)省人工達(dá)90%，節(jié)省人工成本2.7 萬(wàn)元。在不計(jì)算節(jié)水、節(jié)肥成本的條件下，使用智能滴灌系統(tǒng)管理6.67公頃油橄欖可實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效18.3 萬(wàn)元，相當(dāng)于每公頃節(jié)本增效27450 元。按照裝備智能滴灌系統(tǒng)使用期限10 年預(yù)測(cè)，可以持續(xù)改善油橄欖的生長(zhǎng)和發(fā)育狀況，提高油橄欖的果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)，使種植者獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的增益。

綜合來(lái)看，應(yīng)用水肥一體化智能滴灌系統(tǒng)后，節(jié)約人工90%，節(jié)水73.3%，節(jié)肥53.8%，增產(chǎn)65%（如圖3），由此則節(jié)約人工最明顯，該套系統(tǒng)可滿(mǎn)足6.67 公頃橄欖園的灌溉，如面積足夠大，則節(jié)約人工成本將更加顯著，達(dá)到了節(jié)水、省肥、增產(chǎn)、增效的目的，實(shí)施結(jié)果對(duì)建立油橄欖良種繁育、豐產(chǎn)栽培基地起到示范輻射作用，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益顯著。