福建省果園水肥一體化配置和使用現(xiàn)狀調(diào)查*

孔慶波，張 青，栗方亮

（福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福州 350013）

福建省地處亞熱帶，氣候溫和、雨量充沛，果樹資源豐富，生產(chǎn)條件優(yōu)越，是發(fā)展亞熱帶果樹最適宜的地區(qū)之一，也適宜發(fā)展部分熱帶果樹和溫帶果樹。香蕉、柑橘、鳳梨、龍眼、枇杷、荔枝是福建省的主栽果樹，其次還有葡萄、橄欖、芒果、李等[1]。果樹作為高需水需肥作物，水肥一體化是當前設施果園生產(chǎn)的關鍵技術。已有研究表明，水肥一體化施肥能夠顯著增加果實品質、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益[2]。隨著水肥一體化技術的推廣應用，果樹的產(chǎn)量呈逐年上升趨勢。但是，在使用水肥一體化技術上仍存在著很多問題，諸如設備自動化水平較低、前期設備一次投入較大、農(nóng)民缺乏正確的技術指導以及盲目使用肥料的現(xiàn)象非常普遍[3-4]。采取各種方法提高果樹產(chǎn)量和品質，是福建省果業(yè)面臨的重要任務之一，而利用好水肥一體化技術是其中的重要方法。世界各國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗證明，水肥一體化技術是最快、最有效、最重要的增產(chǎn)措施[5-6]。在水肥一體化使用中，減量施肥同樣是獲得優(yōu)質高產(chǎn)的重要保證[7]。由于農(nóng)業(yè)科技普及的滯后、市場導向的作用、農(nóng)民科學文化水平低等原因，肥料使用不科學的現(xiàn)象比較常見。

抽樣調(diào)查是一種非全面調(diào)查的方法，它以部分調(diào)查單位的指標數(shù)據(jù)推斷總體的指標數(shù)據(jù)，已成為許多國家進行估計、預測、分析的一種重要統(tǒng)計方法[8]。農(nóng)戶典型抽樣調(diào)查的方法在前人研究中已有一定的應用，并取得了很好的效果。本文通過對農(nóng)戶使用水肥一體化技術情況的抽樣調(diào)查，揭示了福建省不同果園水肥一體化設備配置及使用狀況，同時總結了水肥一體化設備的優(yōu)缺點，為今后果樹水肥一體化方面的研究指明方向，從而更好地為我國果樹的科學灌溉施肥提供理論依據(jù)，以促進果樹產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 資料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域

福建省位于我國東南沿海，全省土地面積12.14萬km2，占全國國土總面積的1.3%，山地、丘陵面積占全省總面積的80%，僅東南沿海漳、廈、莆仙一帶為平原。福建省屬暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風氣候，熱量豐富，約70%的區(qū)域≥10 ℃的積溫為5 000～7 600 ℃，雨量充沛，光照充足，年平均氣溫17～21 ℃，平均年降水量1 400～2 000 mm。

選取福建省六大果樹香蕉、柑橘、葡萄、龍眼、枇杷、荔枝作為調(diào)查對象[9]。被調(diào)查的果樹在各縣（市）的分布情況如下：香蕉，多年常綠大型草本植物，調(diào)查面積約963.3 hm2，主要分布在漳州郊區(qū)、龍海、華安、南靖、云霄等地；柑橘，調(diào)查面積約973.3 hm2，主要分布在福州郊區(qū)、平和、南靖、南安、閩侯、永春、建甌、三明市郊區(qū)、仙游等地；葡萄，調(diào)查面積約926.6 hm2，主要分布在福安、建甌、建陽、龍巖、連江、長樂等地；龍眼，調(diào)查面積約900.0 hm2，主要分布在莆田、泉州郊區(qū)、晉江、南安、同安等地；枇杷，調(diào)查面積約943.3 hm2，主要分布在莆田、福清、云霄、連江等地；荔枝，調(diào)查面積約903.3 hm2，主要分布在龍海、莆田、漳浦、詔安等地。

1.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

2018 年8 月，統(tǒng)一走訪福建省各地農(nóng)戶，采用問卷的形式對福建省45 個縣（市）1 800 個農(nóng)戶不同果園的施肥方式進行了細致調(diào)查。具體調(diào)查方法：香蕉、柑橘、葡萄、龍眼、枇杷、荔枝等6 種不同果樹，每種果樹調(diào)查300 戶，被調(diào)查的農(nóng)戶在地理位置、產(chǎn)量以及管理水平等方面均具有一定的代表性。

共選取1 800 個農(nóng)戶進行訪談，回收有效問卷1 683 份。在1 683 份有效問卷中，回答了農(nóng)戶水肥一體化情況的共有251 戶。具體調(diào)查內(nèi)容：①農(nóng)戶基本情況；②果園水肥一體化設備情況，包括水肥一體化模式及自動化程度，水肥一體化設備配置等；③果園水肥一體化使用情況，包括肥料種類的選擇、水肥一體化操作模式等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

人工核對回收的紙質版調(diào)查表中的各項內(nèi)容，對其中數(shù)據(jù)缺失、邏輯錯誤的內(nèi)容與相關單位聯(lián)系、核對、校正后，由課題組人員對其進行有效電腦錄入，采用SPSS 17.0 軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 基本情況

福建省果樹施肥方式主要有常規(guī)施肥和水肥一體化技術[10]。常規(guī)施肥中灌溉和施肥是分開進行的，將肥料撒施、溝施或穴施后，灌水或等待降雨以溶化肥料來滋養(yǎng)作物。水肥一體化是肥料溶解在灌溉水中，由灌溉管道運輸?shù)教镩g每一株作物[11]。由表1 可知，常規(guī)施肥占總調(diào)查戶數(shù)的85.09%，而采用水肥一體化技術的農(nóng)戶僅占14.91%，說明果農(nóng)仍然過分依賴常規(guī)施肥，從而達到增產(chǎn)增收的目的。此外，調(diào)查顯示，有21.51%的農(nóng)戶使用節(jié)水設備，安裝節(jié)水設備的比水肥一體化技術設備多，有少部分農(nóng)戶僅僅安裝了節(jié)水設備，并沒有安裝配套的施肥設備。

表1 福建省6 種果園所占面積及施肥方式情況

施肥方式在不同果園使用的情況也不一樣。從表1 可以看出，六大果樹總面積約為336 436 hm2，其中柑橘的面積最大。葡萄園在水肥一體化技術方面使用較多，占葡萄調(diào)查戶數(shù)的55.04%，其原因是多雨季節(jié)，大部分葡萄園采用了高端設施栽培，防止葡萄果實因雨水過多而腐爛，其大棚內(nèi)的施肥方式大多采用水肥一體化技術，且葡萄經(jīng)濟效益較高。其次是枇杷園和柑橘園，使用水肥一體化技術的農(nóng)戶分別占調(diào)查戶數(shù)的15.55%、7.19%。而種植龍眼、香蕉和荔枝由于經(jīng)濟效益較低，使用水肥一體化技術的比率較低，分別占調(diào)查戶數(shù)的1.85%、3.81%、6.27%。由上述調(diào)查各類果園所占面積及施肥方式的基本情況可知，全省6 種果樹種植中水肥一體化技術的使用較少，說明福建省現(xiàn)階段各果園依然沿襲了傳統(tǒng)的施肥方式，水肥一體化技術使用率普遍偏低。

2.2 水肥一體化3 種模式及自動化程度情況比較

目前，福建省果園水肥一體化模式主要有3 種：重力式水肥一體化、泵加壓式水肥一體化、混合式水肥一體化，分別占82.07%、14.34%、3.58%。重力式水肥一體化是福建省主要的施肥模式，其原因是福建省素有“八山一水一分田”之稱，山多且種植多是果樹，利用地形特點依山修建蓄水池、混肥池，果園一般采用拖管淋灌或滴灌[12]，非常方便做到水肥結合，該模式不需任何動力設備，技術要求低，操作簡單，非常適合在福建省山地丘陵區(qū)中應用。泵加壓式水肥一體化是將施肥池連接在水泵吸水管上，使水泵在吸水的同時將肥液吸入灌溉管道中去，可突破地形限制，自下而上灌溉施肥，需要動力支持，適合在平坦地區(qū)應用。還有少部分農(nóng)戶會使用混合式水肥一體化，會根據(jù)當?shù)氐那闆r去選擇合適的施肥設備。

水肥一體化操作模式主要有：手動、半自動、全自動、遠程控制。由表2 可知，手動操作的農(nóng)戶占比為745.02‰，說明手動操作的普及率較高；其次是半自動操作，占比為207.17‰；而采用自動化和遠程控制操作的農(nóng)戶占比較低，分別為35.86‰和11.95‰。自動化和遠程控制操作在重力式水肥一體化模式中使用為零，說明一些果園處在山地，往往缺乏電力供應，而且多是單家獨戶種植與經(jīng)營，對成本比較敏感，制約了這些系統(tǒng)在此類果園中的推廣應用。

表2 福建省果園水肥一體化不同模式及自動化程度情況

2.3 水肥一體化設備配置現(xiàn)狀

（1）注肥設備。水肥一體化技術注肥設備主要有泵吸式、泵注式、壓差式、文丘里式、重力自壓式、比例注肥式等，但每種注肥設備均有優(yōu)缺點，不同的地區(qū)可根據(jù)自身條件選擇最適宜的注肥設備。目前，福建省果園各種注肥設備應用中，重力自壓式占比最大且在逐步增加，占施肥器應用總量的86.85%；其次為泵吸式和泵注式，分別占施肥器應用總量的5.97%、3.18%，其余幾種注肥設備數(shù)量較少，占比不足3%（表3）。

從數(shù)據(jù)分析可知，重力自壓式為福建省主要使用的注肥設備，在全省廣大山地丘陵地區(qū)因地制宜發(fā)展重力自壓式，可以在不需要外加動力的基礎上借助自壓重力進行施肥，是一種充分利用地勢高差的節(jié)能型注肥方式，農(nóng)戶易于接受，不足之處是肥料需運送至山頂。泵吸式是利用離心泵吸水管內(nèi)形成的負壓將肥料溶液吸入系統(tǒng)，適合面積幾十公頃以內(nèi)的果園施肥，該施肥方法的優(yōu)點是不需外加動力，結構簡單，操作方便。泵注式是利用加壓泵將肥料溶液注入有壓管道，適于用深井泵或潛水泵抽水直接灌溉地區(qū)，其不消耗系統(tǒng)壓力，操作方便。文丘里式和比例注肥式使用的戶數(shù)較少，是因為這2 種設備對肥料要求高，且價格偏貴。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，近幾年比例注肥式和文丘里式使用的農(nóng)戶占比也在逐年增加。由此可見，廣大農(nóng)戶對灌溉設備和灌溉質量的要求在不斷提高，注肥設備慢慢地向比例注肥式和文丘里式轉變。此外，壓差式由于造價低、使用方便，有少部分農(nóng)戶使用。

（2）出水方式。水肥一體化出水方式有滴灌、噴灌、噴水帶和膠管。從調(diào)查結果可以看出，大部分農(nóng)戶采用滴灌和膠管的方法，二者的占比分別為40.63%、30.27%（表3）。滴灌，因其液體肥料可準確灌施于作物根部，可節(jié)約水資源和肥料，但對肥料要求高。膠管操作簡單方便，設備成本低，使用常規(guī)肥料即可。個別農(nóng)戶還會使用噴灌和噴水帶，分別占調(diào)查戶數(shù)的17.92%、11.15%。噴灌的噴射面積廣，但肥水不能直接灌施于作物根部，由葉面到土壤均勻分布，肥料利用率有所降低，用水量偏多，水溶液肥料要求較高。噴水帶用水量大，對肥料要求低，受地形影響大。

（3）過濾系統(tǒng)自動化程度。過濾器是水肥一體化技術中的關鍵設備之一，其使用方式有全自動、半自動和手動。在福建省現(xiàn)有的果樹水肥一體化過濾系統(tǒng)應用中，只有經(jīng)濟實力雄厚、高度集約化經(jīng)營、果樹品種單一化的種植大戶才可能使用全自動過濾器，但此類種植大戶在福建省還不多，僅占3.18%，其主要原因是該類設備價格昂貴，維護成本高，操作復雜（表3）。而半自動比全自動使用的比率多，占比為15.53%，其原因是維護成本和設備價格比全自動的低。手動在過濾系統(tǒng)中使用最多，占調(diào)查戶數(shù)的81.27%，此種操作一般比較簡單、實用，但比較耗費勞動力。

表3 福建省果園水肥一體化設備配置情況

調(diào)查結果表明，福建省果樹集約化經(jīng)營程度較低，土地分散承包經(jīng)營還占有很大比率，種植果樹的品種和規(guī)格不統(tǒng)一，發(fā)展規(guī)模小，再加上農(nóng)戶的經(jīng)濟實力有限，所以絕大多數(shù)果園的自動化程度還很低，水肥一體化所具有的優(yōu)勢性還沒能得到充分發(fā)揮。

2.4 水肥一體化規(guī)范模式及肥料選擇使用

從水肥一體化出水方式667 m2用水量方面可以看出：噴水帶的667 m2用水量最多，為3 000～6 000 L，而滴灌的667 m2用水量最少，≤1 500 L（表4）。可見，滴灌用水量明顯低于噴水帶、噴灌和膠管，說明滴灌在水肥一體化出水方式中可以起到節(jié)水的作用。另外，從施肥濃度可以發(fā)現(xiàn)，同一濃度的肥料，滴灌可以稀釋2～10 倍，膠管可以稀釋5～10 倍，而噴灌和噴水帶稀釋的倍數(shù)較低，僅為2～3 倍，說明滴灌在水肥一體化出水方式中可以起到省肥的作用[13]。

水肥一體化常用的化學肥料有水溶肥料、單質水溶肥料、復合水溶肥料等。從表4 可以看出，不同出水方式對肥料的水溶性要求不同。水溶肥料在滴灌、噴灌、噴水帶和膠管中所占的比率分別為96.07%、80.00%、14.28%、2.63%，其中滴灌使用水溶肥料最多，說明滴灌對肥料的水溶性要求很高。單質水溶肥料在4 種出水方式中均有使用，其中滴灌使用戶數(shù)較多，然后是噴灌、噴水帶和膠管。復合水溶肥料在滴灌方面使用基本為零，而膠管和噴水帶使用較多，尤其是膠管，高塔復合肥、硝基復合肥、含氯復合肥、硫基復合肥所占比率分別為85.52%、71.05%、94.73%、92.10%，說明膠管對肥料的水溶性要求較低。膠管與噴水帶使用的是不溶性常規(guī)復合肥，可能受出水孔徑大小的影響，膠管和噴水帶的孔徑偏大，使用復合肥不會堵塞，且農(nóng)民估計考慮了肥料成本。

水肥一體化規(guī)范模式是每次灌溉施肥前先灌清水20～30 min 后再隨水追肥，每次施肥結束后繼續(xù)灌清水20～30 min，以沖洗管道，保證肥料全部施于果園土壤，并下滲到要求深度。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滴灌在水肥一體化規(guī)范模式中所占比率最高，占55%，其主要原因是滴灌的孔徑特別小，水肥一體化不規(guī)范操作很容易導致滴灌堵塞，無法使用；其次是噴灌、噴水帶，在水肥一體化規(guī)范模式中所占比率分別為45%、39%。而膠管在水肥一體化規(guī)范模式中所占比率較低，僅為5%，是由于膠管孔徑很大，不規(guī)范操作對其影響不大。

表4 福建省果園水肥一體化規(guī)范模式及肥料選擇使用情況

2.5 水肥一體化與常規(guī)施肥對比情況

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術，是在壓力作用下，將肥料溶液注入灌溉輸水管道而實現(xiàn)的。該技術改變了施肥方式，與傳統(tǒng)灌溉施肥有很大的區(qū)別。

調(diào)查結果表明（表5），與常規(guī)施肥相比，水肥一體化施肥次數(shù)均有明顯提高，一般4～8 次，而圍繞關鍵期施肥的比率減少了許多，僅占30%～40%。另外，水肥一體化施肥與常規(guī)施肥在投入氮磷鉀比例上趨于一致，六大果樹中氮肥施用量最高，其次是鉀肥施用量和磷肥施用量。但在氮磷鉀投入量上有很大不同，同一果樹在同一產(chǎn)量水平下，水肥一體化施肥量較常規(guī)施肥量減少10%～15%。由此可知，水肥一體化技術的應用可以使果樹施肥量減少，但六大果樹減少的幅度有些差異。農(nóng)戶已經(jīng)意識到使用水肥一體化可以節(jié)省氮磷鉀肥。水肥一體化減量施肥還有很大空間，有待進一步探究。

表5 福建省6 種果樹水肥一體化與常規(guī)施肥比較情況

3 討論與結論

隨著我國農(nóng)業(yè)部出臺“化肥農(nóng)藥使用量零增長”行動，全面推廣水肥一體化，提高化肥利用率，提高其經(jīng)濟效益，實現(xiàn)農(nóng)作物化肥零增長被作為重點任務之一。有關水肥一體化施肥，國外有很多相關研究，并對這種施肥措施給予了肯定，具有明顯的增產(chǎn)效應，我國在果樹[13]、蔬菜[14]、玉米[15]等作物上使用水肥一體化施肥均表明，水肥一體化施肥可以減少用肥量，提高作物產(chǎn)量和品質。

在本次調(diào)查范圍內(nèi)，福建省六大果樹香蕉、柑橘、葡萄、龍眼、枇杷、荔枝使用水肥一體化技術所占的比率平均為14.91%，其中由于葡萄經(jīng)濟效益高和高端設施栽培多而使用最多。總體看，福建省使用水肥一體化技術的農(nóng)戶較少，意味著提升的空間還很大。同時，隨著果樹減量施肥、用工成本的增加和政府對設施農(nóng)業(yè)的推動，水肥一體化技術將快速發(fā)展。另外，調(diào)查顯示，自動化設備一次性投入較大，占有率較低，無法將水肥一體化規(guī)范操作步驟集于系統(tǒng)之中，加上果農(nóng)缺乏相應的技術管理，致使操作規(guī)范比率居高不下，造成部分系統(tǒng)報廢。因此，未來需開發(fā)簡易的自動化設備，讓簡易的設備代替復雜流程，讓農(nóng)民感覺到方便與實惠。

水肥一體化施肥是一種先進的農(nóng)田灌溉施肥技術，合理的施肥量及施用方法是促使該技術措施達到增產(chǎn)節(jié)肥效果的前提[13]。本次調(diào)查結果表明，與傳統(tǒng)灌溉施肥相比，在相同產(chǎn)量水平下，采用水肥一體化施肥可使施肥量減少10%～15%。但是這與參考資料中水肥一體化技術的省肥力度相比還不夠，還需進一步深入研究。宋亞輝等[16]研究結果表明，在花生上使用水肥一體化技術，可減少化肥用量的40%。張?zhí)m勤等[17-18]指出，較常規(guī)施肥量減少30%～40%的施肥量，是櫻桃番茄較好的水肥一體化施肥模式。魏長賓等[19-20]研究表明，與澆灌溝施肥料相比，滴灌施肥可節(jié)約化肥30%，芒果產(chǎn)量提高23.5%～31.6%，而且果實品質更好，經(jīng)濟效益更高。Ng Kee 等[21-22]在甘蔗上研究指出，滴灌施肥可以使甘蔗氮肥利用率提高30%。

本課題組在果樹上多年的研究表明，與常規(guī)施肥相比，采用水肥一體化技術可以使肥料利用率提高30%～50%，果實品質和產(chǎn)量均有所提高，其施肥方法為關鍵生育期段式施肥法，即在作物關鍵生育期進行少量多次施肥。常規(guī)農(nóng)作物一般季節(jié)性短，施肥的生長曲線清晰，而果樹為多年生長作物，無法摸清其施肥的生長曲線，需根據(jù)傳統(tǒng)資料得到各樹種關鍵生育期的氮磷鉀比例，少量多次補充養(yǎng)分。其特點主要有：一是圍繞關鍵期施肥；二是根據(jù)不同關鍵期氮磷鉀營養(yǎng)需求，形成關鍵期果樹水肥一體化套餐肥；三是根據(jù)少量多次原則，因地制宜地制定施肥次數(shù)。因此，結合作物各關鍵生育階段氮磷鉀的施肥量進行適時適量的灌溉，對于提高果樹肥料利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。