果樹水肥一體化技術的應用現狀與建議

馬宏秀，張開祥，申浩，韓秀清，梁建軍*

(1.陜西種苗集團有限公司，陜西楊凌 712100；2.陜西漢唐農業標準化研究院有限公司，陜西楊凌 712100)

中國的水資源總量一直處于短缺狀態，致使農業用水也受到水資源不足的制約[1]。當前，果樹栽培絕大多數農戶過于追求產量，過量使用氮磷鉀等無機肥料，使得土壤出現酸化、板結等不良現象，且使有限的水資源遭到污染，對生態環境造成巨大壓力。推廣一套資源利用率高、環境污染小的新型灌溉與施肥技術至關重要[2]。水肥一體化技術即是通過施肥裝置與灌水器，將水肥混合溶液均勻且按時、定量地輸送至作物根系附近，還可以依據不同作物的需水需肥規律調整管理方案，以保證作物生長發育期的養分與水分供應，實現水肥一體化管理[3]。目前，水肥一體化技術已成為國際公認且優先推廣的灌溉施肥技術，其對提高農田水肥利用效率具有重要作用[4]。

1 水肥一體化技術的應用現狀

如何將節水灌溉技術與作物需肥規律相結合，已成為現代農業發展的關注熱點和主要方向[5]。國外學者對水肥一體化技術的相關研究、推廣及應用優勢明顯。20世紀60年代末，以色列開始水肥一體化技術的研究，如今該技術的覆蓋面積已占到農業用地面積的90%以上，為歐洲市場提供源源不斷的新鮮農產品，被稱為“歐洲的果籃”。美國、新西蘭等國家對水肥一體化技術的研究時間也較早，美國的灌溉農業中有1/3的果樹使用了水肥一體化技術。

中國在20世紀70年代初，首次引進滴灌及配套設備，并開啟了對水肥一體化技術的應用與研究。20 世紀80年代初，經過不斷的試驗研究，研發出第1代國產滴灌設備，通過推廣示范與產品改進，逐漸形成標準化生產模式。之后，該技術的應用范圍逐漸擴大，并在我國中、西部干旱半干早地區取得了較好的反響[6]。但當前水肥一體化技術應用于果樹上的面積僅占灌溉總面積的1.25%，與以色列、美國等國家相比差距較大。

2 水肥一體化技術的關鍵技術

2.1 應用方式

按照灌溉設備的不同，水肥一體化技術可分為噴灌與微灌兩種方式。噴灌是借助噴頭等輔助設備將有壓水噴灑成水霧落到土壤和植物表面供水[7]，投資成本較低，節水、節省勞力，還具有保土保肥的優點。但因噴灌極易受風力的影響，且霧化后的水分蒸發量大，故不適宜應用于大田中。微灌是根據不同植物各生長階段的需水規律，持續且均勻地將所需水分輸送至植物根系附近的灌溉方式。目前，已衍生出滴灌(圖1)、微噴灌等多種方式，與噴灌相比，微灌技術具有耗能低、用水少的優勢，但因投入成本高、對水肥可溶性要求高，以及存在維護和管理程序較為繁瑣等問題，而使其應用與推廣受到一定限制。

圖1 果園滴灌設備

2.2 施肥

水肥一體化技術的施肥方式較多，主要有壓差式施肥法、重力自壓式施肥法、注入式施肥法等，不同施肥方式各有利弊，應依據當地的實際條件選擇適宜的施肥方式。通常選用易溶解的、利用率高的多元復合肥料。水溶性肥料按照組成成分可分為大量元素、中量元素、微量元素水溶肥等。按形態可劃分為固體和液體2種。液體水溶肥生產條件簡單、利用率較高、污染相對較小，被看作環保型綠色肥料，成為當前水肥一體化技術的首選肥。

3 果樹水肥一體化技術的應用效果

3.1 改善樹體營養，提高果實品質

隨著水果產業的競爭不斷加劇和人們對果品品質要求的提高，果品生產者已逐漸從追求量的生產轉移到更注重對質的提高。近年來，果農利用水肥一體化技術，結合當地土壤條件與果樹需肥規律確定施肥方案，有助于改善過于追求產量導致果實品質差的問題。有研究表明，應用水肥一體化技術管理果樹能提高葉片的葉綠素含量及光合速率，改善其營養狀況，加快枝葉生長和開花結實的進程[8]。

3.2 提高果樹產量，獲取經濟效益

水肥一體化技術有效實現了水分和養分在時空意義上的同步，使水肥施用效率、效果明顯提升。同時，根據不同果樹的水肥需求規律，滿足其在不同生育時期的水肥精準供給，明顯提高了果實產量。此外，水肥一體化技術能進行機械化操作，節約了以往傳統勞作的時間，明顯降低了勞動力和果樹管理的投入成本，使果農獲得可觀的經濟收益。

3.3 改善土壤環境質量，減少環境污染

水肥一體化技術具有灌水適度且均勻的特點，解決了傳統施肥灌溉方式造成的土壤板結問題，保持土壤孔隙度和土壤相對濕度，有利于土壤微生物群落的生長與繁殖，促進土壤有機質的分解與養分的循環利用[9]。水肥一體化技術的應用還能顯著減少肥料的施用量，能降低土壤鹽漬化的發生概率，還能有效減少因雨水沖刷養分而造成水資源污染。

4 存在的主要問題

近年來，水肥一體化技術才開始在中國農業生產中逐漸推廣應用，因起步較晚，在實際推廣中仍存在一些問題。

4.1 缺乏專業技術人才，研發能力滯后

水肥一體化技術的涉及領域較為廣泛，包括氣候、水利、栽培管理等多門學科。中國水肥一體化技術的應用與研究起步較晚，實用型專業技術人才稀少，阻礙了水肥一體化技術的推廣進程。然而當前中國對專業人員的培訓指導工作重視程度不足，易出現專業技術人才閉門造車現象。為了擴大技術的推廣范圍，需要加強專業技術人才隊伍的綜合素質，還要研發高性能、低成本的相關設備、水溶性好的肥料。

4.2 栽培管理模式亟需完善

中國大多數果園采用清耕制管理模式，缺少土壤的蓄水保墑措施，使得果樹抵抗能力降低，易受到極端天氣的危害。加上過度施用無機肥追求產量，造成土壤有機質含量低，降低了樹體對養分的吸收，果實品質下降[10]。對應用水肥一體化技術的果園，建議使用植物秸稈等有機質覆蓋地表。

5 建議

結合當前中國水肥一體化技術存在的問題和研究現狀，未來還需要在以下幾個方面做進一步的研究和努力。

一是建立農業生產相關保險體系，最大程度上為采用新技術的果農減少種植風險，為推動水肥一體化技術的普及工作提供保障。

二是加快實現水溶性肥料的種類多樣化和功能綜合化。在水溶性肥料產品配方中不僅能添加一些必要養分，還可以添加一些活性物質，如氨基酸、海藻酸等，再將其與農藥、除草劑配合施用，以達到促進生長，防治病蟲害的作用。全面提高水、肥、藥的利用效率和自動化程度，實現效益提升和環境保護雙重功能。

三是研究不同果樹各生育期的養分需求規律，探究不同土壤條件下的養分遷移轉化規律，根據各區域的不同果樹品種，實行科學的水肥調控模式。

四是加強各相關學科間的交流與合作，進一步提升我國水肥一體化技術研發創新能力。相關科研單位需要與企業強強聯合，研發出溶解性好、價格低廉、利用效率高的肥料。

五是研究將水肥藥一體技術與現代信息技術相結合，推廣應用自動化管理模式，注重將水肥一體化技術與“4S”等先進技術相結合。比如，可以結合人工智能模擬技術，監測果樹不同階段的生長狀況、土壤墑情等，構建通用型與專用型的智能化信息管理系統，以提升中國水肥一體化技術的應用水平。