陡丘陵林區應用水肥一體化技術探討

黃凌志 李金懷

摘 要：文章立足于水肥一體化技術在我國的應用現狀，分析陡丘陵林區應用水肥一體化技術存在的問題，探討陡丘陵林區合理利用水、肥的途徑和形式，并有針對性地提出相關解決對策，以期為使用者提供有價值的參考借鑒。

關鍵詞：水肥一體化;陡丘陵;林區;探討

中圖分類號：S72 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200330018

丘陵是指地球表面形態起伏，絕對高度在500m以內，相對高度不超過200m，由各種巖類組成的坡面組合體。中國丘陵大約有100萬km2，占全國總面積的1/10。丘陵自北向南主要有東南丘陵、遼東丘陵和山東丘陵，其中，坡度>25°以上的丘陵叫做陡丘陵。在陡丘陵林區，不能使用大型器械工作，勞動成本高，全面機械化生產難以實現。近幾年，水肥一體化技術在我國丘陵林區中逐步得到普及，但該技術在陡丘陵地區的應用仍存在一定的問題，現就這些問題進行詳盡分析和論述。

1 我國水肥一體化技術發展現狀

水肥一體化技術是集節水灌溉和高效施肥于一體的現代農業管理技術，最早起源于無土栽培。該技術主要是根據土壤養分含量和作物種類的需肥規律及特點，合理調整水和肥料的比例，借助壓力系統或地形自然落差，在滿足植物生長的情況下，通過管道系統準確地將灌溉水或肥液輸送到植物根部，以達到減少水肥的目的。目前，我國設施灌溉技術的推廣應用還處于起步階段，正處于小范圍試點向大范圍普及推廣的發展狀態，灌溉水利用率和經濟發達國家相比，還存在較大的差距，水肥一體化技術的經濟和社會效益尚未得到足夠重視。自2012年起，農業部門先后發布《水肥一體化技術指導意見》、《2020年化肥使用量零增長行動方案》等，強調了水肥一體化技術在我國未來農業生產、造林、營林中的重要作用[1，2]。

2 適宜丘陵林區灌溉模式

根據筆者多年的研究與實踐經驗，并查閱相關文獻結果以及考慮丘陵林區高坡度地形地貌、交通不便、水電不通等因素影響，丘陵林區適用的水肥一體化技術主要表現為自壓微重力灌溉施肥和移動式灌溉施肥等形式。

2.1 自壓微重力灌溉

自壓微重力灌溉系統是利用丘陵林區特殊地形的一種節能水肥灌溉方式，在不需要借助外在動力的情況下，利用自重來實現有效施肥的方法。如，引用高海拔林區上部的山泉水或者在丘陵林區下部應用水泵，將水抽至高處的蓄水池，同時在蓄水池旁設置配肥池。施肥前根據不同植物的水肥需求情況，將肥料倒入配肥池溶解，通過配肥池下部出水管道的球閥控制，在自重條件下，將水肥供應給作物。水肥在管道流動過程中保證了混合的均勻性[3]，缺點是蓄水池占地面積大，水頭壓力可控性小。由于陡林區高海拔，適宜丘陵林區自壓微重力滴灌施肥系統的灌溉方式主要有溝灌、噴灌和滴灌。

2.1.1 溝灌

溝灌是指在作物行距之間開溝，把水肥輸入灌水溝，水肥從溝底和溝壁向四周滲透而濕潤土壤的方法。適宜陡丘陵林區的溝灌形式主要是順著坡度的直行溝形式。溝灌的優點是不會破壞作物根部附近的土壤結構，減輕土壤板結，能減少蒸發損失。

2.1.2 噴灌

噴灌是借助水泵和管道系統或利用自然水源的落差，把水噴灑到空中，散成小水滴，并降落到作物上和地面上的灌溉方式。噴灌的優點是可以控制噴水量，避免噴灌水產生地面徑流和深層滲透，可以省水;噴灌容易實現機械化、自動化，并混施化肥和農藥，可以省工。

2.1.3 滴灌

滴灌是按照作物的需水要求，通過管道系統與安裝在毛管上的灌水器，將水肥均勻而又緩慢地滴入作物根區土壤中的灌水方法。滴灌的特點是節水、節肥、省工，需要的工作壓力低，不破壞土壤結構，蒸發損失小，不產生地面徑流，可減少病蟲害的發生，滴灌還能實現自動化管理。

2.2 移動式灌溉施肥

移動式灌溉施肥是指動力機、水泵、干管、支管和噴頭設備等都可以移動的灌溉系統。移動式灌溉施肥技術的設備利用率高，但勞動力消耗較大，在丘陵林區表現出較高的適用性、靈活性，且前期的成本投入也較少。

3 存在問題

合理、高效的水肥管理是提高造林水平的重要前提，相較于平原地區，丘陵地帶造林更為復雜、勞動量更大，盡管水肥一體化技術的應用在一定程度上提高了林區造林的效率，但該技術的應用仍存在諸多問題，具體表現如下。

3.1 丘陵林區自然條件限制先進水肥技術的發展

我國多數丘陵地區坡度大、林下雜草多、土壤肥力低、礦物質含量參差不齊，物理性狀不相同，且土壤的保水能力、保肥能力也不同。地勢低洼區的肥力、水分較地勢高區良好，這就形成了差異化問題，水肥一體化技術需要根據地塊來調整具體的灌溉水和肥料的利用，直接影響了水肥一體化技術在丘陵地區應用的有效性，在一定程度上阻礙了水肥一體化技術的發展，也增加了應用成本[4]。

3.2 高坡度丘陵限制水肥輸送

在坡度大于25°的陡丘陵，當揚程過高，線路過長時，會受到地形的走向、彎頭和閥門管件數量等影響，從山下泵送水肥到山頂的蓄水池，阻力增大，無法正常供應水肥，從而影響整套水肥一體化設備的正常使用。

3.3 水肥設備自身缺點影響安全使用

溝灌在坡度較大的陡丘陵林區實施直行溝灌，水流速度快，容易造成土肥流失，控制不好易造成環境污染。

林區實施噴灌形式一般為立管噴灌形式，受林區樹木枯枝的掉落和砍伐周期的影響，容易損壞噴灌系統。另外在林區，噴灌水滴受風速和氣候的影響，會降低噴灌均勻性。

滴灌水肥灌水時間長，由于物理因素、生物因素或化學因素等，容易引起滴頭堵塞。在含鹽量高的土壤上進行滴灌或利用咸水滴灌時，容易引起鹽分積累;在林區安裝滴灌，容易受到機械損傷或動物的撕咬和破壞。

移動式灌溉施肥道路占地多，移動過程容易損壞作物，一次施肥量不多，不能大面積灌溉，丘陵坡度大時，設備無法進入作業。

3.4 水質和肥料容易引起設備堵塞

丘陵林區水源一般直接取用于山泉水或從山下水源抽取，水源中懸浮物、膠體和溶解物質粒度大，容易堵塞噴頭流道。同時，肥料用于水肥一體化設備，攪拌溶解不均勻，顆粒大或雜質多時，也會引起堵塞。

3.5 野外林區造林，設備安全無保障

目前開荒造林，一般都是在人跡罕至的地方，交通不便，水肥設備安裝在野外，在無人看管的情況下，容易失竊或受到人為破壞，安全沒有保障，以致一些精密設備無法安裝應用，如氣象監測站設備和蟲情監測站設備等。

3.6 專業技術人才缺乏，管理水平低

我國丘陵地區受制于特殊的地形地貌條件，交通網絡不發達，生產效率低下，經濟發展也相對落后。大多數從事林業造林的人員沒有接受過正規的培訓、教育，只憑借長期積累的經驗進行生產勞作;再加上水肥一體化技術是新興的技術，缺乏深入的了解;推廣手段落后，普及力度不高。尤其是水肥一體化技術是在丘陵地帶的林區操作，需要消耗一定的人力、財力、物力，所以水肥一體化技術的實施遭遇多重困難[5]，以致于不能發揮其應有的作用。

4 對策探討

4.1 充分調查土壤情況，合理使用水肥技術

丘陵林區土壤理化性質存在差異，在短期內無法得到有效改善，若林區想要高效應用水肥一體化技術，必須要深入勘察林區土壤理化性狀，根據不同地塊的土壤情況，采取差異化的技術方法。

4.2 選擇合理水肥輸送方式

輸送水肥盡量選擇揚程和距離參數合適的輸送泵，確保一次泵送到位。當遇到高揚程、遠距離的丘陵需要輸送水肥時，可以實施多臺輸送泵串聯，接力輸送;也可以在輸送路程中選擇合適位置，建立多個蓄水池，通過多泵實施多級分段輸送。

4.3 優選合適灌溉方式和設備

在選擇灌溉方式和設備時，應針對具體種植作物的灌溉特點和需水需肥量，從經濟、技術和社會的適宜性進行綜合評價，從而優選出好的設備。低矮的植物宜采用射程較遠的噴灌;自然型灌木宜采用滴灌方式;大型喬木可用根部灌水器或直接用溝灌方式。

4.4 優選合適雜質過濾設備

過濾防堵塞在灌溉當中起著至關重要的作用。過濾器設備的選擇，應根據水源水質的不同進行選擇，水源只漂浮少量雜質或有少許粗顆粒雜質時，可以選擇120目的疊片過濾器;當水質渾濁，泥沙顆粒多時，可以選擇砂石過濾器。除此之外，水泵吸水頭和肥料池出口還可以捆綁80目以上不銹鋼網進行粗過濾，當水質過于渾濁時，應在過濾設備前砌個沉淀預處理池，以減輕過濾設備的負擔，減少清洗次數。

4.5 健全制度，加強水肥設備監管

制度是管理的基礎。為保證安全，必須建立完善的設備管理制度，加強值班制度，確保設備24h內都有人看管，定期組織巡查巡修;在條件允許的情況下，安裝動態監控，提升設備保障能力;適時加大宣傳力度，與周邊群眾搞好人際關系。

4.6 優化水肥設備使用，政府合理進行引導

設備匱乏問題的背后其實是丘陵林區經濟不發達的問題，政府在這方面應該根據地區的立地條件，有針對性地頒布政策，引導林區合理應用自壓微重力滴灌施肥系統、泵吸肥技術、移動式灌溉施肥技術，并給予一定的購入優惠以及技術指導，以為水肥一體化技術在丘陵林區的全面應用奠定基礎[6，7]。

4.7 加強政府扶持力度，發展培養水肥專業人才，提高水肥管理水準 ?人才是促進林業發展的原動力，先進技術必須有專業技術人員來管理和推廣。當前應該引入水肥相關專業技術人才，讓具有技術基礎的人才落實技術推廣措施、技術指導措施，提高水肥一體化技術應用的有效性。同時，加強政府宏觀指導，依靠科技發展戰略，加大技術培訓力度，提高操作人員技術知識，為大規模應用推廣奠定基礎。

5 結語

綜上所述，水肥一體化技術的應用和普及，意味著我國造林、營林、農業生產逐步走上了現代化的發展道路。針對水肥一體化技術在丘陵林區出現的問題，政府部門應支持科研發展，組織大學、科研院所、企業聯合攻關，同時，水溶肥配套技術也需要加強，這樣才能促使丘陵林區生產模式朝著現代化的方向發展。

參考文獻

[1] 馬小川， 盧曉鵬，潘斌，等.果樹水肥一體化技術研究進展[J].中國南方果樹，2018（5）：158-163.

[2]臧小平，周兆禧，王甲水，等.海南杧果水肥一體化微噴灌技術規程[J].中國南方果樹，2016，45（5）：141-144.

[3]陳囡囡，朱德蘭，柏楊，等.水肥一體化灌溉施肥機吸肥性能試驗研究[J].節水灌溉，2019（5）：17-20.

[4]王凱.我國水肥一體化技術研究進展[J].作物研究，2018，32（3）：260-264.

（責任編輯 常陽陽）