水肥一体化技术在果园生产中的应用研究

张飞云

（山西省忻州市原平农业学校 山西原平 034199）

尽管我国水资源较为丰富，但人均水资源占有量不足世界的1/4，与此同时近年来我国水果生产面临着水资源浪费的问题，影响了我国农业经济可持续发展，所以新时期需要高度关注如何节约水肥资源，并在此基础上提升水果品质。常规的施肥和灌溉模式会对土壤结构造成一定破坏，并且存在着水资源浪费问题，应用水肥一体化技术可以将水肥混合液定量定时地输送到果树根部，满足其养分需求。大量实践证实，应用果园水肥一体化技术能够改善土壤结构，增加水果的产量和品质，以下进行相关分析。

1 水肥一体化技术发展现状

公元400 年水肥一体化技术雏形出现，不过在20 世纪60—70 年代才开始广泛应用。在塑料工业发展之后，以色列为提升水资源利用效率开始普遍应用水肥一体化技术，后期美国、法国、新西兰、墨西哥等国家飞速推广滴灌和施肥技术，有着“欧洲果篮”美誉的以色列已经在果树、花卉、园林等领域广泛应用水肥一体化技术，已经达到全国农业灌溉面积的67.9%，处于世界首位。我国于1974 年从墨西哥引进滴灌设备，并开始水肥一体化技术推广，1980年我国研制出了第一代滴灌设备并开始用于规模化生产[1]。当前我国已经将水肥一体化技术用于中西部地区以及半干旱地区的苹果、柑橘、葡萄等水果种植中并取得良好成效，相较于美国、以色列等发达国家，尽管我国推广速度逐渐加快，应用面积已经超过1 亿亩，不过水肥一体化技术用于果园的管理水平偏低，并且应用面积不足全国果园总面积的1.25%。

2 水肥一体化技术在果园中应用效果

2.1 提升水肥利用效率

将水肥一体化技术用于果园能够显著提升水肥利用率，助力水果产业的可持续发展。相比大水漫灌模式，水肥一体化技术把适量的水和可溶性肥料加以结合，之后通过灌溉设备系统快速、精确地传输到果树根部附近土壤，由此减少水分流失与蒸发。国外研究人员发现将水肥一体化技术应用于苹果种植，相比普通灌溉水肥用量减少。还有研究人员分析了水肥一体化技术在香蕉园的应用，证实相比普通灌溉模式节水率达到49.6%、肥料节约22.9%。还有研究人员将水肥一体化技术用于沙田柚园，发现每亩节约肥料15.97%，节约水资源27.73%，每亩成本节约395.2 元。通过上述分析可以发现水肥一体化技术的应用显著地节约了水肥资源，特别是在水资源匮乏、气候干燥、地形复杂的地区效果更加明显[2]。

2.2 改善果园土壤环境

水肥一体化技术的应用能够减少肥料用量，由此避免出现由于肥料过剩导致土壤盐碱化，进而破坏土壤环境的情况。水肥耦合能够防止土壤板结，对土壤表层产生的破坏偏小，并且保湿效果好，有助于增加土壤微生物群落多样性，促进微生物生命活动，加速有机质分解，实现养分水分被果树高效吸收。研究发现滴灌技术对防止土壤酸化有较好效果，能够增加土壤养分含量，并减少对环境的污染。还有研究人员分析了番茄土壤理化性质和滴灌之间的关系，证实滴灌技术能够维持土壤疏松状态以及团粒结构，进而为番茄的生长提供良好环境[3]。

2.3 促进果树生长

水肥一体化技术的利用能够促进果树根系吸收土壤中的养分和水分，促进新梢生长和开花结果，同时有助于对果树养分的调节。有研究人员分析了对果树发育和水果品质的影响，通过对比漫灌施肥和水肥一体化技术发现，在脐橙果实发育过程中应用水肥一体化技术可以起到防止裂果和增加产量的效果。再如香蕉园应用滴灌施肥技术之后相比土壤施肥能够实现香蕉增产24%～46%。还有研究人员分析水肥一体化技术能够增大椪柑果个，每亩增加产量600 千克。

2.4 提升果实品质

随着人们对水果品质要求的提升，果树产业需要加快提质增效之路发展，而关于果树产品营养成分和香气成分的研究也开始增多，不过从果农的角度讲，依旧存在不合理施肥情况，采用水肥一体化技术可以实现精准施肥和提升水果品质的目的。有研究人员分析水肥一体化技术用于皇冠梨种植后。叶片光合以及果实品质都要比普通漫灌方式好，其中可溶性固形物含量增加近16%，可滴定酸含量增加近7.8%。还有研究人员分析了水肥一体化技术用于猕猴桃的种植，能够显著提升猕猴桃的硬度，并且可溶性固形物含量以及可溶性糖含量都有不同程度的提升，能够有效提高果实中的氮、磷、钾、钙含量，使得营养价值提升[4]。

3 果园水肥一体化技术主要模式

水肥一体化技术又被称为水肥耦合，这是一种通过一体化系统压力，把适合土壤墒情、养分含量、作物需求的水肥加以混合，之后定时定量地输送到植物根部，进而满足植物吸收水分和养分的需求，能够实现水分与养分时间和空间的同步，进而解决果树种植期间水肥供应不协调的问题，主要种植模式如下：

3.1 喷灌施肥

这是把一定量可溶性肥料溶在水中并形成水肥混合液，通过水泵加压将其转移到所需的灌溉区域，之后通过喷头喷射到空中并形成水雾或者小水滴，均匀地分布于作物以及土壤表面，进而满足植物生长所需。有研究人员发现，水肥一体化技术相比普通灌溉方式能节约肥料达到25%，节水率达到50%，同时能够减少50%的劳作时间。水肥一体化技术对地形条件要求偏低，可以用于山地果树的种植，具有省时、省力和节约成本的优势。不过容易受到风力因素的影响，研究发现，风速超过3.5 米/秒会导致药物喷洒不均匀，水分蒸发较快，进而影响灌溉效果（图1）。

图1 喷灌设备

3.2 微灌施肥

这是根据作物生长需求并应用管道系统与灌溉设备把水分混合液施加于作物根系的灌溉模式，具有流量小、持续输送均匀等特点，相较于地面灌溉系统能够对每棵果树进行不同时期水分、养分的供应，进而让果树更加快速准确地吸收养分和水分，由此促进果树良好生长，并且有效解决了风力影响灌溉不均匀等问题，具有操作便捷和节约劳动力的优势。微灌施肥不足之处在于前期投入成本偏高，并且灌溉设备的出口容易堵塞，因此对水质和管道过滤器有着较高的要求，而后续的维护和管理同样繁琐。在科学技术不断进步的背景下，微灌技术细分成为微喷灌、滴灌等灌溉模式[5]。

滴灌借助塑料管道把水运输到植物根系，进而满足局部灌溉需求，将其用于干旱地区可以实现水利用效率超过95%。有研究人员分析滴灌技术对香蕉生长的影响，证实滴灌施肥相较于常规灌溉施肥效率提高87.36%，节水率达28.7%。还有研究人员分析滴灌技术用于菠萝种植园，相较于普通施肥方法能节约氮肥42.84%，产量提升39.04%（图2）。对于微喷灌来讲，主要是通过旋转或者辐射式的微型喷灌头把水肥混合液喷洒于作物根系的土壤，由此满足养分吸收。所以滴灌施肥模式成为目前应用最广泛的模式，在现代集约化农业发展中扮演着重要角色。当前微喷灌广泛用于果树、花卉、药材、蔬菜等种植管理当中，相较于大水漫灌模式节水超过80%，而作物产量提升超过40%。有研究人员对比了不同灌溉模式对脐橙幼苗产量的影响，相比传统灌溉施肥模式，采用微喷灌技术可以让果树产量增加36.4%。

图2 塑料管道敷设

4 果园水肥一体化技术应用的问题与建议

4.1 解决设备成本偏高和技术研发滞后问题

普通模式下的灌溉用水价格低廉，而水肥一体化技术应用需要投入一定的设备设施，因此成本偏高，这也导致了小型果园资金压力较大，需要地方政府加强资金扶持。此外，灌溉设备的管道较细容易被矿物质和有机物堵塞，因此对肥料水溶性有着较高要求，现阶段高水溶性肥料研究逐渐深入，不过市场中的高水溶性肥料品种偏少，价格较高，并且高投入限制了其进一步推广。针对上述问题需要重视相关设备与技术研发，由此降低前期投入成本。此外，需要实现灌溉施肥设备与水溶性肥结合，促进二者对接，在设备研发的同时推动水溶性肥料多样化以及功能综合化（图3）。现阶段果园水肥一体化设备还存在一些问题，比如分流管道较细，容易出现堵塞情况，并且对过滤系统有着较高要求，另外，PVC 管材的耐压性较差，并且管道密封性不好，水溶性肥料容易在管道中沉淀，因此需要针对设备使用中的问题加强相应技术研发[6]。

图3 施肥灌溉设备

4.2 加强技术研究和提供技术支持

我国幅员辽阔，不同地区的气候特征和地理环境存在差异，而对不同地区应用水肥一体化技术的研究不够深入，其中新疆地区关于水肥一体化技术的研究主要在葡萄园种植和管理方面，研究重点集中于作物的品质、产量以及肥料利用指标方面，对果园微生态环境和水肥一体化技术之间关系的研究更少。与此同时，水肥一体化技术推广速度较快，在部分果园出现了设备配套性差和缺乏技术支撑的问题，一些果农未能根据果树肥料的需求施肥，并且果树营养元素诊断与土壤养分原位监测技术的研发滞后，导致果农依旧采取传统的灌溉模式。从技术培训的角度讲，当前农技推广人员未能全面了解果园生产水肥一体化技术的实际应用效果，部分厂家只重视设备安装，缺乏对农民的技术指导，所以应要求相关厂家完善售后服务，以保证水肥一体化技术作用的充分发挥[7]。

4.3 重视技术人员培训和技术推广

所谓的水肥一体化技术并非传统意义的灌溉施肥技术，还需要结合植物营养、农田水利、信息技术等方面的知识。在实施过程中对安装、管理、维护也有较高的要求，需要加强对专业人员的指导和培训。此外，部分农民观念落后，不愿意接受新鲜事物，这也影响了水肥一体化技术的推广，所以新时期需要切实做好技术人员的培训工作，并且通过技术人员以及新媒体等进行宣传，加强推广，打造信息共享平台，由此转变农民思想，让水肥一体化技术在我国得到更大范围的推广应用[8]。

4.4 建立服务体系和技术规范

在水肥一体化技术的应用体验推广过程中要制定完善机制，进而结合不同地区情况提供个性化服务，主要是推进果树的产业化和规模化经营，分析根系分布、土壤性状、水肥需求与设施条件，实现对果树水分和养分的自动化管理。与此同时，需要结合果树的不同生长周期特点制定灌溉施肥标准，合理分配水肥数量，控制灌溉时间、施肥频次。此外，各地农业农村部门需要在推广水肥一体化技术的过程中制定相关规范，实施政策扶持、财政补贴、技术指导服务等措施[9]。

5 结束语

综上所述，我国水资源较为匮乏，人均水资源占有量仅为世界的1/4，应用水肥一体化技术可以有效解决我国水资源浪费问题，并且提升肥料利用效率，因此具有良好的应用前景。但是，我国水肥一体化技术发展较晚，在推广面积上还和发达国家差距较大，所以需要继续增加资金、技术等方面的投入，并通过相关政策积极推广水肥一体化技术，由此提高果树种植效益，促进农业可持续发展。