福建省果园水肥一体化配置和使用现状调查*

孔庆波，张 青，栗方亮

（福建省农业科学院土壤肥料研究所，福州 350013）

福建省地处亚热带，气候温和、雨量充沛，果树资源丰富，生产条件优越，是发展亚热带果树最适宜的地区之一，也适宜发展部分热带果树和温带果树。香蕉、柑橘、凤梨、龙眼、枇杷、荔枝是福建省的主栽果树，其次还有葡萄、橄榄、芒果、李等[1]。果树作为高需水需肥作物，水肥一体化是当前设施果园生产的关键技术。已有研究表明，水肥一体化施肥能够显著增加果实品质、产量和经济效益[2]。随着水肥一体化技术的推广应用，果树的产量呈逐年上升趋势。但是，在使用水肥一体化技术上仍存在着很多问题，诸如设备自动化水平较低、前期设备一次投入较大、农民缺乏正确的技术指导以及盲目使用肥料的现象非常普遍[3-4]。采取各种方法提高果树产量和品质，是福建省果业面临的重要任务之一，而利用好水肥一体化技术是其中的重要方法。世界各国的农业生产经验证明，水肥一体化技术是最快、最有效、最重要的增产措施[5-6]。在水肥一体化使用中，减量施肥同样是获得优质高产的重要保证[7]。由于农业科技普及的滞后、市场导向的作用、农民科学文化水平低等原因，肥料使用不科学的现象比较常见。

抽样调查是一种非全面调查的方法，它以部分调查单位的指标数据推断总体的指标数据，已成为许多国家进行估计、预测、分析的一种重要统计方法[8]。农户典型抽样调查的方法在前人研究中已有一定的应用，并取得了很好的效果。本文通过对农户使用水肥一体化技术情况的抽样调查，揭示了福建省不同果园水肥一体化设备配置及使用状况，同时总结了水肥一体化设备的优缺点，为今后果树水肥一体化方面的研究指明方向，从而更好地为我国果树的科学灌溉施肥提供理论依据，以促进果树产业的可持续发展。

1 资料与方法

1.1 调查区域

福建省位于我国东南沿海，全省土地面积12.14万km2，占全国国土总面积的1.3%，山地、丘陵面积占全省总面积的80%，仅东南沿海漳、厦、莆仙一带为平原。福建省属暖热湿润的亚热带海洋性季风气候，热量丰富，约70%的区域≥10 ℃的积温为5 000～7 600 ℃，雨量充沛，光照充足，年平均气温17～21 ℃，平均年降水量1 400～2 000 mm。

选取福建省六大果树香蕉、柑橘、葡萄、龙眼、枇杷、荔枝作为调查对象[9]。被调查的果树在各县（市）的分布情况如下：香蕉，多年常绿大型草本植物，调查面积约963.3 hm2，主要分布在漳州郊区、龙海、华安、南靖、云霄等地；柑橘，调查面积约973.3 hm2，主要分布在福州郊区、平和、南靖、南安、闽侯、永春、建瓯、三明市郊区、仙游等地；葡萄，调查面积约926.6 hm2，主要分布在福安、建瓯、建阳、龙岩、连江、长乐等地；龙眼，调查面积约900.0 hm2，主要分布在莆田、泉州郊区、晋江、南安、同安等地；枇杷，调查面积约943.3 hm2，主要分布在莆田、福清、云霄、连江等地；荔枝，调查面积约903.3 hm2，主要分布在龙海、莆田、漳浦、诏安等地。

1.2 调查内容与方法

2018 年8 月，统一走访福建省各地农户，采用问卷的形式对福建省45 个县（市）1 800 个农户不同果园的施肥方式进行了细致调查。具体调查方法：香蕉、柑橘、葡萄、龙眼、枇杷、荔枝等6 种不同果树，每种果树调查300 户，被调查的农户在地理位置、产量以及管理水平等方面均具有一定的代表性。

共选取1 800 个农户进行访谈，回收有效问卷1 683 份。在1 683 份有效问卷中，回答了农户水肥一体化情况的共有251 户。具体调查内容：①农户基本情况；②果园水肥一体化设备情况，包括水肥一体化模式及自动化程度，水肥一体化设备配置等；③果园水肥一体化使用情况，包括肥料种类的选择、水肥一体化操作模式等。

1.3 数据处理

人工核对回收的纸质版调查表中的各项内容，对其中数据缺失、逻辑错误的内容与相关单位联系、核对、校正后，由课题组人员对其进行有效电脑录入，采用SPSS 17.0 软件对调查数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 基本情况

福建省果树施肥方式主要有常规施肥和水肥一体化技术[10]。常规施肥中灌溉和施肥是分开进行的，将肥料撒施、沟施或穴施后，灌水或等待降雨以溶化肥料来滋养作物。水肥一体化是肥料溶解在灌溉水中，由灌溉管道运输到田间每一株作物[11]。由表1 可知，常规施肥占总调查户数的85.09%，而采用水肥一体化技术的农户仅占14.91%，说明果农仍然过分依赖常规施肥，从而达到增产增收的目的。此外，调查显示，有21.51%的农户使用节水设备，安装节水设备的比水肥一体化技术设备多，有少部分农户仅仅安装了节水设备，并没有安装配套的施肥设备。

表1 福建省6 种果园所占面积及施肥方式情况

施肥方式在不同果园使用的情况也不一样。从表1 可以看出，六大果树总面积约为336 436 hm2，其中柑橘的面积最大。葡萄园在水肥一体化技术方面使用较多，占葡萄调查户数的55.04%，其原因是多雨季节，大部分葡萄园采用了高端设施栽培，防止葡萄果实因雨水过多而腐烂，其大棚内的施肥方式大多采用水肥一体化技术，且葡萄经济效益较高。其次是枇杷园和柑橘园，使用水肥一体化技术的农户分别占调查户数的15.55%、7.19%。而种植龙眼、香蕉和荔枝由于经济效益较低，使用水肥一体化技术的比率较低，分别占调查户数的1.85%、3.81%、6.27%。由上述调查各类果园所占面积及施肥方式的基本情况可知，全省6 种果树种植中水肥一体化技术的使用较少，说明福建省现阶段各果园依然沿袭了传统的施肥方式，水肥一体化技术使用率普遍偏低。

2.2 水肥一体化3 种模式及自动化程度情况比较

目前，福建省果园水肥一体化模式主要有3 种：重力式水肥一体化、泵加压式水肥一体化、混合式水肥一体化，分别占82.07%、14.34%、3.58%。重力式水肥一体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”之称，山多且种植多是果树，利用地形特点依山修建蓄水池、混肥池，果园一般采用拖管淋灌或滴灌[12]，非常方便做到水肥结合，该模式不需任何动力设备，技术要求低，操作简单，非常适合在福建省山地丘陵区中应用。泵加压式水肥一体化是将施肥池连接在水泵吸水管上，使水泵在吸水的同时将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，需要动力支持，适合在平坦地区应用。还有少部分农户会使用混合式水肥一体化，会根据当地的情况去选择合适的施肥设备。

水肥一体化操作模式主要有：手动、半自动、全自动、远程控制。由表2 可知，手动操作的农户占比为745.02‰，说明手动操作的普及率较高；其次是半自动操作，占比为207.17‰；而采用自动化和远程控制操作的农户占比较低，分别为35.86‰和11.95‰。自动化和远程控制操作在重力式水肥一体化模式中使用为零，说明一些果园处在山地，往往缺乏电力供应，而且多是单家独户种植与经营，对成本比较敏感，制约了这些系统在此类果园中的推广应用。

表2 福建省果园水肥一体化不同模式及自动化程度情况

2.3 水肥一体化设备配置现状

（1）注肥设备。水肥一体化技术注肥设备主要有泵吸式、泵注式、压差式、文丘里式、重力自压式、比例注肥式等，但每种注肥设备均有优缺点，不同的地区可根据自身条件选择最适宜的注肥设备。目前，福建省果园各种注肥设备应用中，重力自压式占比最大且在逐步增加，占施肥器应用总量的86.85%；其次为泵吸式和泵注式，分别占施肥器应用总量的5.97%、3.18%，其余几种注肥设备数量较少，占比不足3%（表3）。

从数据分析可知，重力自压式为福建省主要使用的注肥设备，在全省广大山地丘陵地区因地制宜发展重力自压式，可以在不需要外加动力的基础上借助自压重力进行施肥，是一种充分利用地势高差的节能型注肥方式，农户易于接受，不足之处是肥料需运送至山顶。泵吸式是利用离心泵吸水管内形成的负压将肥料溶液吸入系统，适合面积几十公顷以内的果园施肥，该施肥方法的优点是不需外加动力，结构简单，操作方便。泵注式是利用加压泵将肥料溶液注入有压管道，适于用深井泵或潜水泵抽水直接灌溉地区，其不消耗系统压力，操作方便。文丘里式和比例注肥式使用的户数较少，是因为这2 种设备对肥料要求高，且价格偏贵。在调查中发现，近几年比例注肥式和文丘里式使用的农户占比也在逐年增加。由此可见，广大农户对灌溉设备和灌溉质量的要求在不断提高，注肥设备慢慢地向比例注肥式和文丘里式转变。此外，压差式由于造价低、使用方便，有少部分农户使用。

（2）出水方式。水肥一体化出水方式有滴灌、喷灌、喷水带和胶管。从调查结果可以看出，大部分农户采用滴灌和胶管的方法，二者的占比分别为40.63%、30.27%（表3）。滴灌，因其液体肥料可准确灌施于作物根部，可节约水资源和肥料，但对肥料要求高。胶管操作简单方便，设备成本低，使用常规肥料即可。个别农户还会使用喷灌和喷水带，分别占调查户数的17.92%、11.15%。喷灌的喷射面积广，但肥水不能直接灌施于作物根部，由叶面到土壤均匀分布，肥料利用率有所降低，用水量偏多，水溶液肥料要求较高。喷水带用水量大，对肥料要求低，受地形影响大。

（3）过滤系统自动化程度。过滤器是水肥一体化技术中的关键设备之一，其使用方式有全自动、半自动和手动。在福建省现有的果树水肥一体化过滤系统应用中，只有经济实力雄厚、高度集约化经营、果树品种单一化的种植大户才可能使用全自动过滤器，但此类种植大户在福建省还不多，仅占3.18%，其主要原因是该类设备价格昂贵，维护成本高，操作复杂（表3）。而半自动比全自动使用的比率多，占比为15.53%，其原因是维护成本和设备价格比全自动的低。手动在过滤系统中使用最多，占调查户数的81.27%，此种操作一般比较简单、实用，但比较耗费劳动力。

表3 福建省果园水肥一体化设备配置情况

调查结果表明，福建省果树集约化经营程度较低，土地分散承包经营还占有很大比率，种植果树的品种和规格不统一，发展规模小，再加上农户的经济实力有限，所以绝大多数果园的自动化程度还很低，水肥一体化所具有的优势性还没能得到充分发挥。

2.4 水肥一体化规范模式及肥料选择使用

从水肥一体化出水方式667 m2用水量方面可以看出：喷水带的667 m2用水量最多，为3 000～6 000 L，而滴灌的667 m2用水量最少，≤1 500 L（表4）。可见，滴灌用水量明显低于喷水带、喷灌和胶管，说明滴灌在水肥一体化出水方式中可以起到节水的作用。另外，从施肥浓度可以发现，同一浓度的肥料，滴灌可以稀释2～10 倍，胶管可以稀释5～10 倍，而喷灌和喷水带稀释的倍数较低，仅为2～3 倍，说明滴灌在水肥一体化出水方式中可以起到省肥的作用[13]。

水肥一体化常用的化学肥料有水溶肥料、单质水溶肥料、复合水溶肥料等。从表4 可以看出，不同出水方式对肥料的水溶性要求不同。水溶肥料在滴灌、喷灌、喷水带和胶管中所占的比率分别为96.07%、80.00%、14.28%、2.63%，其中滴灌使用水溶肥料最多，说明滴灌对肥料的水溶性要求很高。单质水溶肥料在4 种出水方式中均有使用，其中滴灌使用户数较多，然后是喷灌、喷水带和胶管。复合水溶肥料在滴灌方面使用基本为零，而胶管和喷水带使用较多，尤其是胶管，高塔复合肥、硝基复合肥、含氯复合肥、硫基复合肥所占比率分别为85.52%、71.05%、94.73%、92.10%，说明胶管对肥料的水溶性要求较低。胶管与喷水带使用的是不溶性常规复合肥，可能受出水孔径大小的影响，胶管和喷水带的孔径偏大，使用复合肥不会堵塞，且农民估计考虑了肥料成本。

水肥一体化规范模式是每次灌溉施肥前先灌清水20～30 min 后再随水追肥，每次施肥结束后继续灌清水20～30 min，以冲洗管道，保证肥料全部施于果园土壤，并下渗到要求深度。调查发现，滴灌在水肥一体化规范模式中所占比率最高，占55%，其主要原因是滴灌的孔径特别小，水肥一体化不规范操作很容易导致滴灌堵塞，无法使用；其次是喷灌、喷水带，在水肥一体化规范模式中所占比率分别为45%、39%。而胶管在水肥一体化规范模式中所占比率较低，仅为5%，是由于胶管孔径很大，不规范操作对其影响不大。

表4 福建省果园水肥一体化规范模式及肥料选择使用情况

2.5 水肥一体化与常规施肥对比情况

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，是在压力作用下，将肥料溶液注入灌溉输水管道而实现的。该技术改变了施肥方式，与传统灌溉施肥有很大的区别。

调查结果表明（表5），与常规施肥相比，水肥一体化施肥次数均有明显提高，一般4～8 次，而围绕关键期施肥的比率减少了许多，仅占30%～40%。另外，水肥一体化施肥与常规施肥在投入氮磷钾比例上趋于一致，六大果树中氮肥施用量最高，其次是钾肥施用量和磷肥施用量。但在氮磷钾投入量上有很大不同，同一果树在同一产量水平下，水肥一体化施肥量较常规施肥量减少10%～15%。由此可知，水肥一体化技术的应用可以使果树施肥量减少，但六大果树减少的幅度有些差异。农户已经意识到使用水肥一体化可以节省氮磷钾肥。水肥一体化减量施肥还有很大空间，有待进一步探究。

表5 福建省6 种果树水肥一体化与常规施肥比较情况

3 讨论与结论

随着我国农业部出台“化肥农药使用量零增长”行动，全面推广水肥一体化，提高化肥利用率，提高其经济效益，实现农作物化肥零增长被作为重点任务之一。有关水肥一体化施肥，国外有很多相关研究，并对这种施肥措施给予了肯定，具有明显的增产效应，我国在果树[13]、蔬菜[14]、玉米[15]等作物上使用水肥一体化施肥均表明，水肥一体化施肥可以减少用肥量，提高作物产量和品质。

在本次调查范围内，福建省六大果树香蕉、柑橘、葡萄、龙眼、枇杷、荔枝使用水肥一体化技术所占的比率平均为14.91%，其中由于葡萄经济效益高和高端设施栽培多而使用最多。总体看，福建省使用水肥一体化技术的农户较少，意味着提升的空间还很大。同时，随着果树减量施肥、用工成本的增加和政府对设施农业的推动，水肥一体化技术将快速发展。另外，调查显示，自动化设备一次性投入较大，占有率较低，无法将水肥一体化规范操作步骤集于系统之中，加上果农缺乏相应的技术管理，致使操作规范比率居高不下，造成部分系统报废。因此，未来需开发简易的自动化设备，让简易的设备代替复杂流程，让农民感觉到方便与实惠。

水肥一体化施肥是一种先进的农田灌溉施肥技术，合理的施肥量及施用方法是促使该技术措施达到增产节肥效果的前提[13]。本次调查结果表明，与传统灌溉施肥相比，在相同产量水平下，采用水肥一体化施肥可使施肥量减少10%～15%。但是这与参考资料中水肥一体化技术的省肥力度相比还不够，还需进一步深入研究。宋亚辉等[16]研究结果表明，在花生上使用水肥一体化技术，可减少化肥用量的40%。张兰勤等[17-18]指出，较常规施肥量减少30%～40%的施肥量，是樱桃番茄较好的水肥一体化施肥模式。魏长宾等[19-20]研究表明，与浇灌沟施肥料相比，滴灌施肥可节约化肥30%，芒果产量提高23.5%～31.6%，而且果实品质更好，经济效益更高。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%。

本课题组在果树上多年的研究表明，与常规施肥相比，采用水肥一体化技术可以使肥料利用率提高30%～50%，果实品质和产量均有所提高，其施肥方法为关键生育期段式施肥法，即在作物关键生育期进行少量多次施肥。常规农作物一般季节性短，施肥的生长曲线清晰，而果树为多年生长作物，无法摸清其施肥的生长曲线，需根据传统资料得到各树种关键生育期的氮磷钾比例，少量多次补充养分。其特点主要有：一是围绕关键期施肥；二是根据不同关键期氮磷钾营养需求，形成关键期果树水肥一体化套餐肥；三是根据少量多次原则，因地制宜地制定施肥次数。因此，结合作物各关键生育阶段氮磷钾的施肥量进行适时适量的灌溉，对于提高果树肥料利用率，实现农业稳产、高产和可持续发展具有积极意义。