設施蔬菜水肥一體化技術,節水省肥效率高

李迪 譚啟玲

設施蔬菜水肥一體化技術,節水省肥效率高

李迪 譚啟玲

特約欄目主持：陳永生

導讀：水肥一體化技術節水節肥、可操控性強，還可降低植株發病率，優點多多。詳細介紹了不同施肥器的優缺點以及水肥一體化設備的組成結構。蔬菜種植基地可根據基地規模、生產成本等情況選擇。

將灌溉與施肥融為一體，實現水肥同步控制的農業新技術為水肥一體化技術，又稱為水肥耦合、隨水施肥和灌溉施肥等。水肥一體化是利用壓力系統（或者地形的自然落差），根據不同土壤性質和其養分含量情況、不同作物的需肥特點和不同生育期對水和養分的需求進行設計，將可溶解的固體或者液體肥料與灌溉水一起，通過可控管道系統供應水分和肥料。灌溉水和肥料相互融合后，定時、定量、均勻地濕潤蔬菜根系，使土壤保持疏松和適宜的水肥量。

1 水肥一體化設備

水肥一體化設備主要由滴灌系統和施肥器組成。

1.1 滴灌系統

滴灌是按蔬菜對水分需求，通過低壓管道系統與安裝在毛管上的灌水器，將作物需要水和養分通過液滴形式均勻緩慢滴入蔬菜根系土壤。滴灌系統一般由水源、首部控制樞紐、各級輸水管道和滴水器組成。

①水源 泉水、水庫、渠道、江河和湖泊等都可以成為滴灌系統的水源，但是水質需要符合灌溉水的要求，水中的含沙量和雜質較少。

②首部控制樞紐 首部控制樞紐是全系統的控制調配中心，一般包括水泵、動力機、過濾器、施肥罐、控制與測定儀表和調節裝置等。常用的水泵有潛水泵、離心泵、深井泵、管道泵等。電動機和柴油機都可以作為動力機。若水源的自然水頭達到滴灌系統壓力需求，水泵和動力機則可以省去。過濾設備有離心過濾器、砂石過濾器、篩網過濾器、疊片過濾器和攔污柵等，河流等水質較差的水源需要建設沉淀池。流量和壓力測量儀表有壓力表和水表等。安全保護裝置一般有控制器、傳感器、電磁閥、水動閥和空氣閥等。調節裝置包括各種閥門，如閘閥等。

③輸水管道 包括干管、支管、毛管以一些調節設備，干管和支管一般為硬質塑料管，毛管為軟塑料管。

④滴水器 是滴灌系統中最重要部分。在一定的工作壓力下，通過流道或孔口將毛細管中的水變成滴狀或細流狀均勻施入蔬菜根部土壤。通常分為滴頭、滴箭、滴灌管和滴灌帶等。

1.2 施肥器

在滴灌系統中向壓力管道加入可溶解肥料的設備及裝置被稱為施肥裝置。為防止堵塞，肥料罐一般安裝在過濾器之前。

①差壓式施肥裝置 也被稱為旁通施肥罐，由儲液罐、進水管、供肥液罐、調壓閥等構成。其優點是省時省事、成本較低；缺點是隨著罐里肥料減少，肥料的濃度降低，穩定性比較差，需要定時添加肥料。

②文丘里施肥器 將文丘里施肥器和滴灌系統或者灌區入口處的供水管道控制閥門并聯安裝，使用時將控制閥門關小，使控制閥門前后有一定的壓力差，利用水經過文丘里管產生的真空吸力，將肥料溶液從較寬的肥料桶中均勻吸入管道系統進行施肥。其優點是不需要外加壓力；正常系統流量條件下，吸肥量始終保持恒定；體積小、質量輕；可以同時吸取多種肥料或者加倍吸肥量。其缺點是壓力損失較大，一般用于灌溉面積較小的菜田。

③重力自壓式施肥法 在種植地將儲水罐架高，肥料溶解于水中，利用高水位勢能壓力將肥料液體注入系統，適用于面積比較小的保護地。

④泵吸施肥法 目前應用較多，是利用離心泵將肥料溶液吸入管道系統進行施肥，適用于任何面積的施肥，尤其是地下水位較淺的地區。優點是結構簡單、操作方便、施肥速度快，不需要外加壓力，在水壓恒定時，可以按比例施肥；缺點是水源的水位需要高于泵入口10 m，且施肥時需要專人看管。

⑤泵注肥法 泵注肥法利用加壓泵將肥料溶液注入有壓管道，注入口可以在管道上的任何位置，通常泵產生的壓力必須大于輸水管道的水壓，否則肥料難以注入。其優點是勞動效率高，操作方便，施肥速度和濃度均勻，肥料濃度更容易控制；缺點是需要單獨配置施肥泵。

⑥比例施肥器 是目前最常用的施肥器，主要是水動注肥泵，將濃度較高的溶液（肥料和農藥等）按照一定比例注入母液。其優點是不需要電力驅動，采用水力驅動，可以按照精確的比例添加液體。

2 水肥一體化優點

2.1 灌溉水利用率高

一方面灌溉水以水滴的方式進入土壤，地面不會出現徑流，減少了水分在蔬菜植株間的損失，土壤水深層滲漏很少，減少了無效的田間水量損失；另一方面，灌溉水進入管道后就是一個全程封閉的系統，提高水分利用率，減少灌溉水量。

2.2 提高肥料利用率

水肥一體化中水分和肥料直接輸送到蔬菜根系部位，可以保證養分被蔬菜根系快速吸收。由于濕潤的范圍僅在根系集中的地區，可以提高肥料利用率，從而減少肥料施用量。

2.3 節省勞動力

傳統的灌溉施肥需要挖穴或開溝，施入肥料后進行灌水，需要大量的人力。而水肥一體化技術，實現了水肥同步管理，從而節省了大量勞動力。

2.4 控制施肥量

根據作物的需肥規律進行施肥，靈活、方便、準確地控制施肥量和施肥種類，實現精確施肥。

2.5 減輕病害

設施蔬菜的土傳病害會隨水流傳播，采用水肥一體化技術可以有效控制土傳病害的發生，降低大棚內的溫度，從而減輕病害。

2.6 保護環境

水肥一體化技術通過控制灌溉深度，減少化肥淋洗至深層壤量，從而避免土壤和地下水的污染。

3 水肥一體化技術的局限性

水肥一體化技術前期的投資比較大，同時對肥料的溶解度要求比較高，所以進行快速大面積的推廣應用比較困難。

文丘里施肥器

比例施肥器

研究員，碩士生導師。現任農業部南京農業機械化研究所農業資源開發與設施農業工程技術中心主任，兼任江蘇省設施農業機械化專家組副組長、農業部農機化科技創新設施園藝工程專業組成員、中國蔬菜協會機械化分會副會長兼秘書長。在蔬菜生產機械化研究領域，研究蔬菜生產農藝規范化技術、精細化整地技術及機械化移栽技術等，研發了蔬菜壟作機械化復式作業機、多功能電動園藝拖拉機等。近年來，完成國家、部、省級項目30多項，出版專著2本，發表論文40多篇；獲專利授權30多項。獲中國農業科學院科技進步二等獎1項、江蘇省機械工業科技進步一等獎1項。

國家重點研發計劃項目（2016YFD0201008）

李迪，華中農業大學資源與環境學院，430070，電話：18103819988，E-mail：1315058079@qq.com

譚啟玲，通訊作者，華中農業大學資源與環境學院

2017-08-12