日光温室滴灌水肥一体化系统选择与应用技术*

李卫军，张　宏，奚　辉，陈喜靖（.新疆阿克苏地区农业产业化服务办公室，阿克苏 300；.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，杭州 300）



日光温室滴灌水肥一体化系统选择与应用技术*

李卫军1，张宏1，奚辉2，陈喜靖2
（1.新疆阿克苏地区农业产业化服务办公室，阿克苏 310021；2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，杭州 310021）

摘 要：文章根据相关项目的研究与实践，对水肥一体化应用中的一些技术问题进行了阐述，提出了适用于不同灌溉系统类型设备配置及管道布置等方案，介绍了主要施肥设备、过滤设备、控制设备的特性及使用方法，根据作物目标产量制定施肥量的方法，并对肥料选择与配制，灌溉施肥注意要点和土壤湿度控制等方法进行了说明。

关键词：日光温室 水肥一体化 灌溉 施肥 滴灌

水肥一体化技术是将节水灌溉与施肥融为一体的“水肥耦合”农业新技术。它将可溶性固体或液体肥料配兑成肥液与灌溉水一起，通过管道和灌水器，依据作物需肥特点，均匀、定时、定量供给作物水分和养分的过程。水肥一体化技术不仅有效节约人工成本，节省劳动时间，提高肥料利用效率，而且增产效果明显［1～3］，有利于提高农产品品质［4］。还可以避免常规施肥易过量并引起挥发和流失等问题，有利于保护环境［5］。由于水肥一体化技术综合性很强，是现代集约化农业的关键技术，与原有的灌溉施肥方式有很大的区别，人们对于水肥一体化技术应用还存在许多不清楚的问题，需要根据各地不同的条件进行探索与实践。

阿克苏地区地处塔克拉玛干沙漠西北部，天山南麓，属典型的干旱绿洲灌溉农业区。长期以来在日光温室生产中，农民普遍采用传统的大水漫灌和肥料冲施等生产方式，造成灌溉用水大，肥效不能有效发挥，水肥供应的间歇性和脉冲性不仅对作物生长产生不利影响且极易导致室内湿度高而引发病虫害加重。膜下滴灌水肥一体化技术的引进、应用与推广，改变了传统的水肥灌溉方式，达到了节水、节肥、省力和高产、高效的目的，也推动了设施农业水肥一体化灌溉施肥技术应用普及。

1 水肥一体化灌溉施肥系统选择与设备配置

1.1 水肥一体化灌溉施肥系统的选择

日光温室滴灌水肥一体化系统由水源、首部枢纽、输配水管道、灌水器4部分组成。首部枢纽包括动力设备、过滤设备、施肥装置、控制和量测设备、保护装置；输配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制阀门；灌水器包括滴头或滴灌带。在实际应用中可根据供水方式，选择不同的灌溉施肥系统。

（1）集中供水统一灌溉施肥系统。由机房（水泵）供水，变频设备调压，统一配肥、过滤后通过远程控制系统、压力输水管网直接将肥水输送至每个日光温室的滴灌系统。该系统首部枢纽设备集成度高，实行统一灌溉、统一施肥的生产模式，适宜于园区化生产应用。系统设备构成：水泵+变频控制设备+施肥装置+过滤设备+控制和量测设备+保护装置+田间滴灌系统。

（2）集中供水独立灌溉施肥系统。配置统一的机房，机房水泵由变频设备控制，压力管网输水至每个日光温室的水肥一体化灌溉施肥系统。系统设备构成：输水管+控制设备+水压显示设备+文丘里施肥器（或压差式施肥罐）+简易过滤器+田间滴灌系统。

（3）单设施独立水源施肥灌溉系统。地下水位较高且水质符合设施农业生产质量要求，建设单设施独立水源，首部选择文丘里施肥器及筛网式过滤器，构成简易的独立运行加压灌溉施肥系统。系统设备构成：水泵+文丘里施肥器（或压差式施肥罐）+简易过滤器+田间滴灌系统。

1.2 水肥一体化灌溉施肥系统设备配置

（1）动力设备。根据灌溉系统的不同可选择深井泵、潜水泵、离心泵和管道泵进行管网加压供水，一般集中供水出地面水净压力400 kPa以下，单设施独立水源供水出地面水净压力180～250 kPa。

（2）变频控制器。变频控制器是农业园区灌溉施肥系统的常用控制设备，可在用水量变化较大的情况下也保持恒定水压。适宜于个性灌溉施肥、作物多样、一次性灌溉面积不等、灌溉施肥不能统一、通过设计灌溉分区的方式不能达到管理需求的，通过变频控制，使灌溉与施肥管理变得简单方便。

（3）过滤设备。根据水质条件采用组合式过滤系统（砂砾石-叠片或筛网、砂砾石-离心-叠片或筛网、离心-叠片或筛网）或单类型过滤器（叠片或筛网）。水源取自地下水且水质比较好时，可以采用简单的过滤装置，以网式过滤器和叠片式过滤器为主。

网式过滤器。是灌溉施肥中最常用的过滤设备，利用滤网直接拦截水中杂质，适合过滤粉粒、砂和水垢等污物，可过滤无机肥料杂质和未溶解的颗粒，去除悬浮物、颗粒物，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等。简单的网式过滤器为单层滤网，自动反清洗过滤器有两层滤网。滤网有多种规格，滴灌系统较多应用120～200目滤网。

叠片式过滤器。由多层薄片、两边刻有大量微米级沟槽的塑料叠片组成的柱状过滤器，正常工作时，水流流经叠片，杂物截留在片壁和凹槽中，是一种三维过滤，过滤效率高。叠片式过滤器分手动或自动冲洗，在流量相同时，它比网式过滤器存留杂质的能力强。叠片式过滤器对有机杂质、特别是纤维状有机杂质过滤效果较好，常与网式过滤器组合使用。

组合式或反冲洗过滤器可用于集中供水的首部，对于独立施肥系统，通常只需要在每户棚头安装一个6.67 cm左右的网式或叠片式过滤器即可，这样配置拆卸清洗均比较方便，农民容易管理与使用。

2 水肥一体化灌溉施肥系统田间管道布置

2.1 主管道布置

日光温室的面积通常宽10～12 m，长80～100 m，按1.5 m垄宽计算，需要530～800 m的滴灌管，按滴头间距0.3 m、出水量2.5 L/h计算，总出水量为4.4～6.6 t/ h，如果布置一条壁厚4.6 mm，DN50供水管，总供水量为4.4 t/h时，管道从棚头进去，管长80 m，管损为2.4 m；总供水量为6.6 t/h时，管道应从大棚中间进去向两边分，管总长为100 m，一半管长为50 m，管损为3.1 m。因此，应通过管损计算合理确定道管径及布置方式。

滴灌管布置不当易造成盐分在幼苗根部附近积聚，造成危害，一般可通过大行距布置双管、或单管布置时缩小行距、控制滴灌水量等方法解决。滴灌管有一垄单管或一垄双管布置方式。一垄单管作物行距不能太宽，滴灌水量要充分，要滴到湿润峰推过植株位置一直到垄边缘；一垄双管滴灌管需靠近植株，水滴至两边湿润峰到垄中间相遇即止。

3 肥料选择与施肥时间与施肥量控制

3.1 肥料选择

肥料溶解度应符合水肥一体化的要求，具备本地供应充足、价格适宜、养分浓度高、肥效好、稳定性好、兼容性强且能改善土壤理化性状的特性。生产上一般选择以尿素、磷酸二氢钾、溶解性较好磷酸一铵（工业级）、硫酸钾为水肥一体化滴灌肥的配肥原料，必要时也可加入微量元素、氨基酸、腐植酸、海藻酸等。

3.2 施肥计算与方法

水肥一体化施肥量可根据作物目标产量、不同土壤肥力和不同的生长阶段的营养需求等因素进行计算设计，并选择合理养分配比的水溶性复合肥，或者自行配制不同养分配比营养液。以番茄为例，依据联合国粮农组织推荐的目标产量法，番茄每形成1 000 kg果实需吸收N 2.8～4.5 kg，P2O50.5～1.0 kg，K2O 3.9～5.0 kg，同时考虑到当地土壤沙性较强，且有大水压盐习惯等因素，确定本地目标产量为150 t/hm2温室越冬茬番茄水肥一体化灌溉施肥参考值如下。

定植3～5 d后视墒情滴一次缓苗水，加少量水溶肥，至第一穗果膨大，视墒情再滴1次肥水，灌水定额 10 m3/667 m2；第一穗果达到核桃大小，滴水1次，灌水定额 10～12 m3/667 m2；然后进入正常滴水灌溉阶段，每次灌水定额5～10 m3/667 m2，滴水周期3～7 d；盛果期，4～5 d滴水1次，每次灌水定额 12～15 m3/667 m2；采收后期滴水施肥量适当减少，5～7 d滴水1次，每次灌水定额 10～12 m3/667 m2。11月底12月初以后，温度降低，温棚密封，视土壤湿度和番茄生长状况控制灌溉施肥，防止棚内湿度过高。氮肥施用量随着植株生长逐渐加大，从第一穗果长到5 cm以后至采收旺季需肥量最大，采收中后期需肥量下降。磷的需求在苗期较大一些，后期需求较低，平稳供应即可。钾素营养对果实生长比较重要，需求量主要集中在坐果以后，番茄对钾素营养的需求量比氮素还大。钙、镁也是番茄果实生长的营养需要吸收的主要元素，番茄对钙的吸收曲线与氮类似，镁的吸收量约为磷的一半，在土壤钙、镁不足的情况下，滴施硝酸钙、硫酸镁有助于增产。

在初始应用水肥一体化技术时，操作不熟练，肥料利用率不高，施肥量可以大一些，运用熟练以后，可根据作物长势灵活调节施肥时间和施肥量。其它作物水肥一体化施肥量设计同样可以根据目标产量、养分需求量和土壤肥力状况进行施肥设计，计算滴灌施肥量时肥料利用率可按提高20%～30%折算。

3.3 灌溉施肥方法

少量多次是水肥一体化灌溉施肥的技术原则，它符合植物根系不间断吸收养分的特点，并可以减少肥料淋失。施用水溶肥时要注意以下一些事项。

（1）肥料溶液最好现配现用，特别是在水质不好的情况下，防止肥料成分与水中物质产生反应。

（2）灌溉肥液浓度在0.1%～0.3%，根据土壤湿度和作物不同而有区别，蔬菜上应用肥液浓度低一些，土壤干燥时浓度可低一些，土壤湿润时浓度可高一些。肥液浓度可适当调节，但浓度较高时更要注意少量多次。

（3）注意施肥时间。在晴天温度高的情况下，施肥应该选在早上10点之前，下午4点以后，避免在阳光强射下施肥；露天栽培避免雨天施肥，尤其是叶面喷施，避免肥料流失。

（4）注意滴灌管摆放位置，不要让湿润峰将盐分推到作物根区。

4 土壤湿度控制

温室滴灌为局部灌溉，将水和肥限定在作物根系范围内，从而使传统的浇地方式转变为浇作物方式。湿润土体体积与计划根层土体的比值即为土壤湿润比，大棚茄果类和瓜类作物滴灌需要控制的土壤湿润比30～50。在作物生长前期，湿润比可以取下限，随着作物生长，根系扩展，湿润比可以逐步提高到上限。如番茄前期根系主要分布于0～30 cm，后期可扩展到0～50 cm，滴灌计划湿润层和湿润比也需相应提高。作物生长需要土壤保持湿润状态，大多数作物的适宜土壤水分需要保持在70%～80%田间持水量以上，但土壤过湿对作物生长也不利。通常采用壤土能捏成团，轻抛不散，粘壤土或粘土能用手搓成条表示土壤水分适宜的简易方法测定。

参考文献

［1］ 刘洁琪，张琴．水肥一体化技术在小番茄上的应用效果．浙江农业科学，2014，（11）

［2］ 邢英英，张富仓，张 燕，等．膜下滴灌水肥耦合促进番茄养分吸收及生长 ．农业工程学报，2014，（21）70～80

［3］ 林阿典，黄玉芬，黄沛深．广东冬种马铃薯水肥一体化技术研究．广东农业科学，2012，（7）46～47

［4］ 陈 光，高成功，张晓雷，等．大棚西瓜水肥一体化灌溉施肥技术研究．山东农业科学，2013，（8）103～105，109

［5］ 夏立忠，韩庆忠，向 琳．三峡库区柑橘园水肥一体化管理的对策．农业环境与发展，2012，（6）：12～15

*基金项目：自治区科技支疆项目（2013911003）；浙江省重大援助项目（2012 c16002）资助