蘋果園水肥一體化技術方案

葛順峰，李慧峰，朱占玲，姜遠茂*

(1.山東農業大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271018；2.山東省果樹研究所)

水肥一體化技術是通過灌溉系統進行施肥，是精準施肥灌溉的產物，能提高水肥利用率和勞動效率[1]，有利于促進樹體生長，提高產量和品質及效益，還能減少溫室氣體排放和地下水的污染[2-4]，因而成為現代農業技術的重要組成部分，在發達國家的蘋果生產中得到廣泛應用[5,6]。目前，中國正在大力推廣水肥一體化技術，對于實現國家2020年化肥零增長目標具有重要意義。但在水肥一體化系統建成后，有些果園管理者觀念守舊，依然按照傳統經驗選擇肥料、確定施肥量和施肥時期，造成水肥資源浪費，也不利于蘋果產量和品質的提升。筆者依據蘋果養分需求規律和水肥一體化系統特點，介紹了蘋果園水肥一體化技術方案, 供生產者參考借鑒。

1 水肥一體化系統組成

一套完整的水肥一體化系統由水源工程、施肥裝置、部首控制樞紐、輸配水管網、灌水器等部分組成(圖1)。

圖1 水肥一體化系統構成

1.1 水源工程

水源如河流、水庫、機井、池塘等，只要水質符合微灌要求即可(表1)。

表1 滴灌系統堵塞程度的水質臨界值表

1.2 部首控制樞紐

由電機、水泵、過濾器、控制和測量設備(壓力調節閥、分流閥、水表)等組成。自動操作時，部首配備電腦自控系統。過濾器是灌溉施肥系統中的關鍵設備之一，濾除水中雜物防止滴頭阻塞而影響灌水施肥效果。常用的有篩網過濾器、砂礫石過濾器、離心式過濾器等。井水灌溉可選用篩網過濾器，以濾掉井水中的砂石；如用池塘水、河水、水庫水或湖水等進行灌溉，可選用砂礫石過濾器，以清除細砂和水中的飄浮物、藻類、細菌和幼蟲。在施肥裝置之后，應安裝二級過濾器，以避免灌溉水中因加入肥料形成沉淀而阻礙滴頭。

1.3 施肥裝置

常用的施肥裝置有注入泵和壓差式施肥罐等。注入泵式施肥裝置輸入的肥液濃度均勻，但需要外加動力和裝置，成本高，易發生故障。壓差式施肥裝置是利用壓力管上形成的兩點壓力差，將肥液或化學藥劑注入系統。

1.4 輸配水管道

由干管、支管、毛管等組成。

1.5 滴水器

滴水器(滴頭)可分收縮式、長流道管式、渦流式、壓力補償式、膜片式、多孔毛管式和雙壁管式(或稱滴管帶)等，一般使用流量為每小時4～8L的單出口滴頭或流量為2～8L的多出口滴頭。目前生產上常用的是滴灌帶，是把滴頭和毛管加工為一體。滴灌帶有壓力補償式和非補償式2種。

2 水肥一體化施肥的頻率和控制

肥料注入微灌系統的頻率視情況而定，以保證養分不發生淋溶損失及滿足根系的最佳養分需求為準，掌握少量多次，養分平衡的原則。每次灌溉時將所需的肥料量注入肥料罐即可。若采用水力、電力驅動的注入泵，則可單獨設定施肥量，施肥量由控制器控制，也可通過計量表計量注入泵輸出的肥料溶液來控制。

若在每次灌溉的一部分時間里施用化肥，可分3個階段進行控制：第1階段用無肥水濕潤表土，第2階段將肥料和水一同施入土中，第3階段水沖洗系統，使肥料全部分配到所需的土層。對于易被腐蝕的鋁管，施肥結束后還要用清水加以沖洗。

3 肥料選擇

在水肥一體化系統中，肥料若是固體形式，必須在灌溉水中完全溶解。適于灌溉施肥的高水溶性肥料有硝酸銨、尿素、磷酸二氫銨(磷酸一銨)、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等。肥料溶解度和溫度有關，夏季儲存的肥料溶液，隨秋季溫度的降低肥料的溶解度也降低而發生沉淀。需要先將其稀釋到完全溶解后再灌溉。冬季可用肥料生產商特別配制的低濃度肥料溶液。微量元素肥料應是水溶性或螯合態的化合物。特別指出，不同種類的肥料混合時，有可能發生肥料的兼容性問題，表2列出了部分可溶性肥料之間的相容性。根據肥料的兼容性進行選用，或者在不同的灌溉時期施用不同的肥料，比如硝酸鈣和硫酸鉀不能同時使用，但是可以在不同的灌溉時間分開單獨使用。

表2 部分可溶性肥料之間的相溶性

不同肥料的灌溉水溶液，對管道和土壤的pH值影響不同。施用氨水的灌溉水，pH值將會高于7.5，在管道及滴頭上易形成鈣、鎂的碳酸鹽和磷酸鹽沉淀；且會降低鋅、鐵、磷等的有效性。施用硝酸鹽和磷酸鹽的灌溉水，pH值會降低至4～5，則有利于維持磷和微量元素的有效性，但要防止pH值降得過低可能導致酸害。還有一些肥料為生理酸性肥料，在灌溉施肥過程中可導致土壤酸化[7]。

4 蘋果園水肥一體化技術方案

4.1 幼樹到初果期樹水肥一體化方案

幼樹到初果期樹(2～7年生)，管理的主要目的是促進營養生長并及時向生殖生長轉化，進行水肥一體化施肥時，N∶P2O5∶K2O的比例一般在1∶0.75∶1.4(表3，P，K施用量可根據N的施用量計算)，可作為指導性參考數據。在蘋果由營養生長向生殖生長轉化的關鍵時期，針對樹體狀況區別對待，若營養生長較強，應以磷肥為主，配合鉀肥，少施氮肥；若營養生長未達到結果要求，要考慮健壯樹勢，施肥應以磷肥為主，配合氮鉀肥。水肥一體化施肥計劃往往取決于樹體生長擴展所達到的空間情況，有些品種像喬納金、長枝富士等生長勢較強，每年開花后4～8周可能要減少氮肥施用量，尤其是在土質肥沃的土壤中更應如此，這比減少灌溉次數更有利于花芽形成和提早結果。

表3 幼樹到初果期樹每666.7m2每次的灌溉施肥計劃

4.2 盛果期水肥一體化方案

盛果期蘋果樹營養生長與生殖生長矛盾突出，此期管理的目的主要是維持健壯樹勢、提高產量，改善果實品質。根據目標產量確定養分施用量，中等肥力土壤條件下不同目標產量富士蘋果園氮磷鉀肥推薦施用量如表4，其水肥一體化方案如表5。在具體實施中還要根據土壤肥力狀況和樹勢調整肥料用量和比例。

表4 根據每666.7m2每年目標產量確定灌溉施肥肥料用量

表5 盛果期蘋果樹灌溉施肥計劃

應用該技術方案時，采收后到落葉前必須配合土壤溝施有機肥。從開花前至果實膨大期一般灌溉5～6次。雨季根據天氣預報選擇無雨時進行，連續降雨時，當土壤含水量沒有下降至灌溉始點，也要注肥灌溉，可適當減少灌溉量。

5 展望

目前生產上水肥一體化技術應用的還有局限性：水溶肥產品概念性高而目標性差，質量參差不齊，價格高；設備重投入輕維護，缺乏專職管理人員，水肥一體化設備利用率低，應用效果差，縮短了使用壽命；傳統施肥觀念深，化肥施用量大，易引起樹體旺長以及因溶液養分濃度過高而造成肥害。將來肥料生產商應關注作物專用水溶性肥料的研發，根據作物不同生育階段對養分的需求制定合理的配方。考慮水溶性肥料的多功能化，除含有多種養分外，還可加入氨基酸、海藻素、黃腐酸、腐殖酸等活性生物物質，既能直接提供作物養分，還能刺激生長，促進養分的吸收。

水肥一體化設備銷售方應加強技術指導和培訓，提高設備的使用效率。建立完善的技術服務體系，依據不同蘋果生產區域自然氣候特征、立地條件、栽培方式和經營目標等，因地制宜地制定水肥一體化技術方案，進而簡化成“傻瓜式”的全程水肥解決方案[8]，還可以與信息技術相結合，實現水分-養分的自動化管理。