水肥耦合技術模式助推柴達木枸杞產業提質增效

摘 要：柴達木盆地作為我國典型的干旱區，其生態問題歷來受到高度關注。枸杞產業是目前該區域優先發展的重點產業，在防治沙化和水土保持方面發揮了巨大的生態作用。水肥耦合技術模式針對柴達木盆地水資源有效化利用、節水技術與施肥技術脫節、肥料利用效率低下、忽視土壤水分養分基礎條件、對枸杞生長發育特性缺乏了解、灌溉施肥設備生產技術裝備落后等問題，在調查分析柴達木盆地30000hm2枸杞園土壤條件的基礎上，依據枸杞生長特點及養分吸收特性，研制10余種枸杞現蕾期、花果期、幼齡期不同階段枸杞水溶性滴灌肥配方;結合創新集成的滴灌施肥設施，集成了枸杞水肥耦合技術模式，獲得多項科研成果，實現了枸杞產業節水、節肥、水肥高效耦合和環境友好、高產優質的目標，為青海省柴達木枸杞產業提質增效發揮了關鍵作用。

關鍵詞：水肥耦合;柴達木盆地;枸杞產業;提質增效

中圖分類號：S-3

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190715006

1 項目背景

柴達木盆地是一個水資源短缺，但可開發土地資源相對豐富的地區，盆地年均降雨量不足250mm，是我國典型的大陸性荒漠氣候干旱區，柴達木干旱區的生態問題也一直受到國家的高度重視[1-2]。該地區土地面積為2530.15×104hm2，占青海省國土面積的36.32%，其中耕地面積3.97×104hm2，占柴達木地區土地面積的0.16%。有限的耕地資源需要相應的產業發展來提高單位面積的產出和收益。枸杞作為當地新興的朝陽產業[3]，截止2018年底，柴達木盆地人工營造枸杞經濟林面積已達30000hm2。由于枸杞具有抗旱、耐鹽堿的特性，是理想的經濟、生態兼用樹種，在防治沙化和水土保持方面發揮了巨大的環保作用，改善了盆地的生態環境。目前枸杞產業是當地農業產業結構調整的重要手段，也是改善生態環境、增加農業和農民收入的有效途徑[4-5]。

2 枸杞生產中面臨的問題和挑戰

隨著柴達木干旱區枸杞種植面積的不斷增大，發展速度不斷加快，產業發展難題也隨之出現。主要表現在以下幾方面。

2.1 水資源有效化利用問題

干旱缺水是當前青海省枸杞各產區所面臨的新問題[6]。枸杞種植依靠雪水灌溉，但近年來冬季降雪量減少，也影響了枸杞的正常灌溉，加之近幾年栽培面積的迅速增大，灌溉用水越來越緊缺。漫灌方式下枸杞全年用水量為800～900m3/667m2，節水滴灌條件下大幅減少為230～300m3/667m2，節水率達60%以上[7]。種植30000hm2枸杞年可節水2.7億m3。枸杞投入產出比方面適宜采用節水灌溉，但在水資源十分稀缺的柴達木盆地，漫灌方式仍然占絕大部分，因而枸杞節水灌溉技術的應用顯得尤為重要。

2.2 節水技術與施肥技術脫節問題

現有節水滴灌設施僅用于灌水[8]，施肥繼續沿用傳統的“人工近株多點埋肥法”，導致枸杞施肥時人工成本高居不下，且工作效率低下，兩人一組每日施肥完成面積僅在2668～3335m2，其主要原因是缺乏適合的水溶肥產品及相關科學施肥技術的指導[9]。

2.3 肥料利用效率低下問題

傳統施肥方式下肥料選擇以尿素、磷酸二銨為主，極少數種植戶會添加有機肥和鉀肥等品種。由于肥水不同步，土壤剖面中次年還可挖出未完全溶解的肥料顆粒，以2a苗為主體的種植園為例，盡管每667m2投入的化肥商品量達到300kg以上，但肥料利用效率極低，造成肥料資源的浪費，大量的肥料投入會造成潛在的環境危機[3，8]。使用高含量水溶性全元肥可大幅提高肥料利用率，水肥同步，減少施肥人工投入。

2.4 忽視土壤水分養分基礎條件

盆地耕作土壤母質多屬洪積物，枸杞種植區多分布于盆地細土帶上，由于多次洪積過程導致土壤中存在不透水層[10]，即土壤中存在一個“微型水庫”，因此，水分供給時只需要保持表層30cm以上土體濕潤即可，干旱時節只需根據情況適當增加1～2次水分供給便可滿足生長需求。此外，柴達木盆地氣候干旱，土壤瘠薄，速效養分含量普遍較低，老園區和新開墾園區間土壤養分亦有明顯差異[11]。因此生產中應充分考慮土壤水肥條件，依據土壤測試結果，有針對性進行水肥供給。

2.5 對枸杞生長發育特性缺乏了解

枸杞在1a的生長周期內，對養分的吸收有一定的科學規律，營養生長期和花果期具有明顯的養分吸收差異，且全生育期對氮磷鉀養分的吸收也有側重[12]，一味盲目地采用外省模式進行施肥，不能滿足枸杞不同生長階段對養分的需求，造成枝旺花多但坐果少，從而影響農戶的經濟收益。

2.6 灌溉施肥設備生產技術裝備落后

針對性設備和產品的研究和開發不足，特別是施肥及配套設備產品品種規格少，形式比較單一，技術含量低，未考慮到與肥料溶解速率兼容問題，缺乏不同模式下的灌溉施肥設備，這些問題的存在嚴重影響了該項技術的大面積推廣應用[13]。

[BT（1+1]3 水肥資源合理高效利用是柴達木產業升級的必然選擇

作為節水技術的有效支撐，水肥耦合技術是實現枸杞產業化肥減施增效的重要技術手段[14]。該技術可節省肥料用量和控制肥料的入滲深度，減輕施肥對環境的污染風險;通過適時、適量地供給作物肥料和水分，有利于維持理想的土壤水分、通透性，減少土表蒸發和滲漏損失，使灌溉水利用率可達90%以上;由于實現水、肥同步管理，可有效提高肥料利用率，節省施肥用工[15]。水肥耦合作為一種主要的灌溉施肥方式，不僅可以有效地節約寶貴的耕地、水和肥料資源，還可有效調節作物水分和養分的供應，可在平地、緩坡地廣泛實施，因而在水資源有限地區具有廣闊的應用前景。但是，青海省的自然條件又與河西走廊、新疆內陸盆地很不相同，海拔遠高于河西走廊和新疆，很難直接借用其它地區的成果，因此有針對性地研發適合青海省旱區的水肥耦合技術模式才能對癥解決青海省枸杞生產中面臨的各種問題。

柴達木盆地作為典型的綠洲灌區，干旱缺水是嚴重制約農業發展的主要因素，農業用水占總用水量的80%左右，且田間生產均以大水大肥為主，水的利用率只有30%～40%，水資源匱乏和肥料利用率偏低的矛盾表現得更為突出，不但浪費了水、肥資源，還導致了土壤退化和環境危機，推廣水肥耦合技術成為解決這些問題的有效措施[16-17]。因此，針對柴達木干旱區開展基于水肥耦合技術的化肥減施技術集成和示范十分必要，符合青海省農業可持續發展的需要。

4 水肥耦合新技術助推枸杞產業提質增效

近年來，省科技廳組織省農林科學院土壤肥料研究所通過承擔實施《枸杞水溶性滴灌肥開發與示范》（2014-NS-513）、《高效節水集成與示范推廣》（2012-N-A8）等科技項目，分別圍繞水溶性滴灌肥配方研制、水肥耦合技術及裝備研發等方面開展研究示范并取得了階段性成果。

核心技術：該項目在調查分析青海省柴達木盆地2000hm2枸杞園土壤條件的基礎上，依據枸杞年周期內生長特點及養分吸收特性，充分考慮其對大中微量元素的需求，研制優化枸杞滴灌肥基礎配方，并根據枸杞現蕾期、花果期、幼齡期等不同生育階段研制提出了10余種符合青海省實際的枸杞水溶性滴灌肥配方;結合創新集成的滴灌施肥設施，開展了水溶性滴灌肥生產及中試;利用枸杞高效水肥耦合等技術集成，制定定量供水供肥的灌溉施肥制度，實現了節水、節肥、水肥高效耦合、環境友好、高產優質目標。

設備研發：此外，根據枸杞園不同規模施肥作業特點，研制開發出適宜于333.33hm2以上的大面積廠房式、333.33hm2以下中型固定式及小型移動式3種水肥一體化灌溉系統和生產模式，并建成年生產2萬t規模的水溶性滴灌肥生產線，在德令哈懷頭他拉鎮建立了萬畝枸杞水肥耦合技術示范基地。

技術應用：通過應用水肥耦合新技術，枸杞營養生長期葉綠素含量提高了35.2%，葉片厚度、葉面積等指標均優于傳統生產模式，實現枸杞生產較傳統生產模式節水57%、節肥63.8%、節省勞工81.3%，枸杞產量提高22.9%，平均節本增效達4550元/667m2，萬畝示范基地可增加收入4550萬元，真正實現了枸杞生產“三減一增”的目的，項目取得了良好的經濟、社會及生態效益，在全省大規模推廣具有重要的示范意義。

此項技術的應用，在帶動枸杞產業由量變到質變的過程起著重要的帶動作用，目前柴達木盆地枸杞種植中有機、綠色產品中占一小部分，絕大部分枸杞種植仍為習慣種植方式，產品等級低，市場價格難以上升，無法達到出口產品外銷。通過水肥耦合新技術的應用，對青海省枸杞綠色產品生產提供了有力的技術支撐，對產業發展具有引領作用，從而加速產業的創新升級。

5 取得的科技成果

5.1 “柴達木盆地枸杞種植區土壤養分綜合評價及空間變異特征研究”（成果登記號9632016J0081）

2012—2016年，課題組以柴達木盆地4大枸杞種植區為研究區域，采取野外地調查采樣和室內分析的技術手段，利用典型區域采集的土壤樣點研究了柴達木盆地枸杞主產區土壤主要養分指標的豐缺狀況，明確了土壤養分分級標準，并應用GIS技術制作了養分空間分布圖，直觀呈現了各養分明顯的空間分布格局;利用地統計學方法對青海省枸杞主產區土壤養分空間變異特征進行研究，從區域尺度和鄉鎮尺度分別對樣點數據進行了半方差函數模型分析，明晰了不同尺度下土壤養分的空間變異來源。依據背景值評價法對柴達木盆地枸杞主產區的土壤重金屬進行了評價，其結果對指導青海省枸杞產業合理布局具有重要意義。2015年鑒定省級成果該研究成果，經專家委員會鑒定達到國內領先水平。

5.2 “柴達木盆地枸杞養分吸收特性及滴灌肥配方設計”（成果登記號9632014Y0305）

課題組采用田間滴灌試驗和室內分析的技術手段，研究了柴達木盆地典型枸杞種植區的枸杞養分含量變化規律，明確了不同生育期養分在枸杞植株內的分布特征和年周期內枸杞養分吸收量。利用百公斤枸杞干果吸收量，提出了枸杞滴灌肥基本配方，并針對格爾木、都蘭、烏蘭和德令哈4個主要枸杞種植區的土壤養分狀況進行了配方修正，確定了符合柴達木盆地土壤條件的滴灌肥配方，對推動當地枸杞水肥一體化技術推廣具有現實意義。獲得省級成果經專家委員會鑒定該研究成果達到了國內先進水平。

5.3 “枸杞水溶性滴灌肥的研制”（成果登記號9632017Y0093）

本課題基于處于不同生育階段枸杞對養分需求規律的研究，自主研發了枸杞水溶性滴灌肥。明確了其在柴達木盆地枸杞營養生長期和生殖生長期的肥效反應;研發的滴灌肥氮磷鉀含量為52.52%、水不溶物0.1%和重金屬等指標符合國家相關水溶肥標準。建立肥料中試生產線1條，滴灌肥生產基地1個，建立水溶肥應用示范基地1個，累計示范面積達到2267hm2，產量提高22.9%。該研究成果達到國內領先水平。

5.4 “柴達木盆地枸杞水肥耦合技術模式創建”（成果登記號9632017Y0094）

本課題針對柴達木盆地土壤構型，初步構建了枸杞水肥耦合的技術體系，制定了“枸杞水肥耦合技術規范”。研發了廠房式、中型固定式和小型移動式水肥一體化系統，實現了枸杞灌溉施肥的“輕簡化、高效化和低成本化”。枸杞水肥耦合技術模式的應用，實現了枸杞產業的“三減一增”，化肥用量降低63.8%，節水57%，產量提高22.9%，人工成本節約81.3%，建立示范基地1個。

6 結語

枸杞水肥耦合技術的應用，在帶動枸杞產業由量變到質變的過程起著重要的帶動作用，目前海西地區枸杞種植中有機、綠色產品僅占一小部分，絕大部分枸杞種植仍為傳統的“大肥大水”種植方式，產品等級低，市場價格難以上升，無法達到出口產品外銷。通過水肥耦合新技術的應用，對青海省有機、綠色產品生產提供了有力的技術支撐，對枸杞產業發展具有引領作用，從而加速產業的創新升級。

把科學技術研究成果與枸杞產業發展結合起來，是符合中國國情和青海省情并實現產業提質增效的可靠途徑，對青海省現代農業發展具有極其重要的戰略意義。通過以上成果的實施，有力地增強了枸杞水肥一體化技術的科技含量，在施肥技術上應用按需施肥、測土施肥的平衡施肥技術，提高了肥料利用率，進一步改善了農產品品質，使枸杞產業穩步擴展。同時“三減一增”的應用效果，節肥節水節省人工的同時，產量有所提升，對推動青海省“資源節約型、環境友好型”農業建設具有重要作用。因此，此項技術的應用和推廣將極大地推動青海省枸杞產業的健康穩步發展，對促進產業提質增效和農民增收均具有重要意義。基于柴達木盆地綠洲農業的特點，發展節水灌溉技術和水肥耦合技術具有廣闊的前景，下一步希望從政府層面積極推動該項技術在設施農業等領域的進一步推廣應用。

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作者簡介：

李月梅（1974-），女，副研究員，研究方向：農業資源與環境。