□文/赵曙良 庞宏光 左晨泽 张旭光 刘小粉* 焦春莉 程福厚
河北省属于严重的资源型缺水省份,目前我省人均水资源占有量为307立方米,是全国平均值的1/7,按照国际标准,人均水资源量不足500 立方米,被视为极度缺水地区[1]。2021年全省总用水量181.87亿立方米,其中农业用水量97.14亿立方米,占总用水量的53.41%[2]。2011 年全省总用水量195.97 亿立方米,其中农业用水量143.61 亿立方米,占总用水量的73.3%[3]。多年来通过大力推广实施农田节水灌溉技术,农业用水已由10年前的占总用水量的73.3%降至当前的53.41%,但农业用水在全省总用水中仍是占主要地位,提升农业节水效率,对进一步缓解全省水资源缺乏的问题具有极重要的价值。
河北是我国主要的梨产区,截至2021年底,河北省梨种植面积11.55 万公顷、产量366.6 万吨、产值140.3亿元,均居全国第1 位[4]。在河北省适地适宜地发展梨产业,是巩固拓展脱贫攻坚成果,全面推进乡村振兴战略的有效手段。梨树是多年生、需水较多的作物种类之一。在当前梨树生产中,往往凭借以往的经验指导灌溉时间、灌溉区域、灌溉量等技术措施的实施,盲目、不科学的灌溉,导致水分资源利用率低,同时容易造成树体营养生长过旺,严重影响梨产量和品质。由此也说明,在梨树生产中有巨大的节水潜力,实践也证明,通过科学的指导梨园浇灌,既可有效实现梨园节水灌溉,还能提高梨果品质。摸清河北省梨园水分管理情况,对于指导全省梨园采用适宜的节水灌溉技术,实现梨果优质、高效生产,具有重要的意义。
调研范围涉及河北省梨产业集群县梨园近20~30年水分管理情况,包括辛集市、晋州市、赵县、高阳县、阜城县、武邑县、泊头市、宁晋县、威县、魏县,以及梨种植相对较集中的地区,邢台信都区、隆尧县、邯郸邯山区、馆陶县、成安县、肥乡县。所到访梨园有个人经营的(19.44%),有家庭农场(13.89%),也有以合作社方式经营的梨园(38.89%),还有公司企业运作的梨园(27.78%)。受访梨园面积从667 平方米、5×667 平方米的小规模,到200×667 平方米、1200×667 平方米大规模,均有涉及。其中20×667 平方米以下的梨园占16.67%,大部分为个人经营的梨园;20×667 平方米~50×667 平方米的梨园占16.67%,50×667 平方米~200×667 平方米的梨园占27.78%,200×667 平方米以上的梨园占38.89%(图1)。
图1 所调研梨园基本情况
1. 水源。所到访梨园灌溉水源分别为井水(77.78%)、河水(16.67%)和渠水(5.56%),以井水作为最主要的灌溉水源(图2)。
图2 所调研梨园灌溉水源类型
2.灌溉方式。所到访梨园中,安装水肥一体化设施的梨园占55.56%,均为50×667 平方米以上的园子。但这些梨园中,只有不到半数梨园的水肥一体化设施仍在使用当中,大部分采用微喷灌的方式,也有个别梨园采用小管出流和渗灌的方式。其他梨园的水肥一体化设施有的是用了一两年后搁置了、放弃使用,有的是由于管道在冬季被冻坏了就不再使用,有的甚至是由于安装时未安装到位或梨园负责人认为微灌无法给梨树供给充足的水分,根本没启用。因此所到访梨园中,74.19%的梨园采用漫灌的方式进行灌溉,并且未采用任何节水措施。
经向园主了解,所到访梨园安装水肥一体化设施的资金均来自各级农业主管部门或其他职能部门的支持。
3.梨园灌水次数与灌水量。从调研情况来看,所到访的绝大部分梨园每次浇水时,主观认为“浇透了”即为止,不同的梨园每年浇灌2~12 次不等,且无任何理论依据,并且有些梨园负责人还会认为利用工程节水设施进行微灌灌溉无法满足树体对水分的需求。一半以上(61.29%)的梨园对于每次的浇水量和年灌水量均无标准,能大致记得每年浇水的次数,但不清楚具体的灌水量;其他的梨园通过估算每次的浇水量并结合一年中的灌水次数,能初步统计梨园的年灌水量,不同的梨园由于管理者理念的差异,年灌水量差异较大,50~480 立方米/亩不等。
所到访的梨园中,80%以上的梨园在萌芽前和上冻前这两个时间点分别浇灌1 次。在一年中最为干旱的时期之一麦收前后,有63.88%的梨园选择浇灌1 次,这些梨园主栽品种(多为新梨7 号、黄冠、鸭梨)对水肥的要求较低,有22.22%的梨园在这个时期浇灌2~3次,这些梨园主栽品种(秋月)对水肥要求较高。在7~8 月,梨园负责人会根据实际降水情况来决定是否进行浇灌,但也有部分梨园由于其主栽品种(秋月)对水肥要求较高,施肥次数增加,会随施肥进行浇灌。在其他时期,往往是伴随梨园施肥分别进行1 次浇灌(图3)。
图3 所调研梨园灌溉水源类型
4.梨园排水。所到访梨园均无设置排水设施。
从所到访梨园情况来看,绝大部分梨园灌溉水源为地下水,只有个别靠近河、渠的梨园以河水或渠水作为灌溉水源,整体来看水源较为单一。2021年末,河北省平原区5 个浅层地下水漏斗有高蠡肃饶浅层漏斗、宁柏隆浅层漏斗、隆尧浅层漏斗、雄县固安浅层漏斗和丰南浅层漏斗[2]。无节制地肆意使用地下水,势必会使地下水漏斗这一情况更加加剧。
在当前梨园生产中,采用水肥一体化技术是进行工程节水的有效手段。水肥一体化具有树体对施肥反应快、肥水利用率高、用工少的特点,常规的水肥一体化系统包含首部系统、输配水管网和灌水器三个部分,所以其基础设备一次性投入比较大。通过调研统计,有配套首部系统的水肥一体化设施成本约为2500 元/亩。无论对于个体、小型合作社经营的梨园,还是对于规模化经营的公司,都是一笔较大的支出,若无相关职能部门项目资金的支持,很难实现。
对已装有工程节水设施的梨园,其经营者大都对工程节水技术不掌握,更不掌握水肥一体化技术,在有些梨园灌溉时,仍是像漫灌的方式一样,待“浇透水”后,甚至待地面出现积水后,才认为这样方可满足梨树对水分的需求,这才是浇到位了。也正是由于这种传统观念根深蒂固,才致使个别梨园经营者把水肥一体化设施搁置甚至拆除,进而又重新使用漫灌的方法代替工程节水。
2009 年发布实施了《梨园节水灌溉技术规程》(DB13/T1139-2009),在我省梨园节水灌溉方面发挥了一定作用,但该技术规程所涉及的农艺节水措施,在其可操作性和系统性方面不够完善,且与农艺节水配套的栽培技术也未提及。可能因此,大多数梨园负责人和管理者对沟灌、畦灌、隔行交替灌溉等农艺节水灌溉措施不知道、不了解,也基本未采用任何农艺节水灌溉措施,农艺节水技术普及度低。
此外,在科技人员到梨园中对沟灌、畦灌、隔行交替灌溉等农艺节水灌溉技术进行推广时,由于受传统灌水观念的影响梨园负责人或管理者对这些节水技术的接受程度低,比如:在对隔行交替灌溉技术进行示范推广的过程中,原本每次只需在树行一侧进行灌溉,另一侧不灌,待下一次只灌溉树行的另一侧,但果农们认为此次树行的一侧未进行灌溉,未到下次灌溉时,这侧的土壤干旱了、树体根系缺水了,便在既定的两次灌溉之间又加了一次,浇灌了未灌溉的那一次。本可以采用隔行交替灌溉技术在全年保持树体正常生长的条件下节省一半用水,结果未省水反而增加了用工。
在调研和走访中发现,邯郸的成安县、魏县,石家庄的晋州市以及沧州的泊头市等多地梨园从5月份开始,整株或局部大枝出现叶片焦边、干枯甚至脱落的状况,局部新梢在枯死后,又发出新的嫩梢和新叶,随后又枯死,最终到10月份呈现整株或局部大枝枯死的现象。出现这个现象的梨树,在全园中呈不规则的零散式分布,但周边的玉米、棉花等一年生农作物叶片没有出现类似症状。可能正是由于排水不当引起的涝灾。
2021 年全省平均降水量790.3 毫米,较常年偏多52%,列1956 年有系统观测记录以来第一位,属丰水年。2021年出现了罕见的夏秋连汛,全年共出现16次强降雨过程,单次过程全省平均雨量超过30毫米的场次有9 次,超过50 毫米的有4 次[2]。根据走访了解,在2021年下半年出现强降水后,多地梨园出现连续多天积水的情况,轻则暂时影响根系吸收氮、磷、钾等矿质元素,重则根系因缺氧细根窒息死亡,特别是地势低洼、土壤黏重、下层土壤有不透水的夹淤层或岩石层的果园涝害更重。2022 年5 月的31 天中,达到28℃以上的有20 天,且无明显的降水,这个阶段正值树体快速生长的阶段,在根系受损的状态下,正巧遇到了连续高温干燥天气,梨树无法及时吸收、补充因生长代谢、叶片蒸腾所消耗水分,造成叶片焦边,严重的出现叶片干枯、脱落,以至于二次发芽,极大损耗树体营养,甚至导致整株树枯死。
所到访梨园均无设置排水设施,可能是由于河北多年未有连续长时间的强降雨出现。在出现连续长时间的强降雨后,也未引起果农和职能部门的高度重视。
鼓励以政府购买服务的形式,多引多调江水、黄河水,积极推进中小河流治理、河湖水系连通。在江、河水资源充沛的地区,引河筑渠;在其他适宜地区可修筑蓄水池,充分收集、利用自然降水,进一步丰富灌溉水源形式。
在以上工作的基础上,严格落实《河北省地下水管理条例》[5]和《河北省地下水超采综合治理成效考核与问责办法》,把地下水水位回升作为衡量超采综合治理成效的硬性指标,充分发挥考核“指挥棒”作用,推动压力传导、责任落实、工作到位。组织对市、县地下水超采综合治理进行严格考核,年度考核结果在全省通报。实行地下水常态评估通报制度,每月根据地下水位监测情况进行预警提醒,每季度对各地水位埋深和重点任务推进情况进行通报排名,同步落实资金奖惩。通过综合运用通报预警、约谈提醒、追责问责等措施,倒逼各地切实履行治理责任,推动治理措施落实落地[6]。
以当地梨产业发展较好的地区为试点,因地制宜发展、培育乡村集体经济产业,鼓励有实力的公司、合作社对地块集中连片但归属和管理零散的“一家一户”小规模梨园统一进行整合再开发,打造水果产业园,进一步壮大村集体经济。在整合开发统一管理的过程中,不断发现问题、不断解决问题,持续创新、善于总结,最终形成一套科学的、成熟的、适宜推广的零散梨园整合、开发、管理方法。
同时,对整合后在统一管理上形成一定规模的梨园,加以政策扶植,加大资金投入,支持节水工程建设。不断健全、完善高校、科研院所成果转化体系,在科研项目上、活动经费上对科技人员的技术推广工作给予支持,推进水肥一体化技术的研发与推广。建设一批标准化程度高、节水效果好、适用技术成熟、示范效果明显的工程节水梨园。
对不具备实现改设或增设工程节水设施的梨园,因地制宜地推广地面节水灌溉技术等农艺节水技术(见附录A)。在科研项目上、活动经费上,有一定的政策倾斜,进一步支持果树节水基础研究的开展和高效农艺节水技术的研发和推广。
玉米、小麦等一年生大田作物,当年种植即使受灾,来年还可以重新播种、耕作、收获,梨树生产则不同,建园后3~5年才能有经济收益,一旦受灾,影响的不仅是当年一年,而是3~5年甚至更长时间。河北省梨园虽鲜见涝灾,但若出现,也会受损严重。对于地势低洼或土壤黏重的梨园,规划设置排水系统。有条件的可增设暗沟排水,在地下埋设排水管道,形成地下排水系统;经济条件不允许的梨园,选择合适地块,挖掘明沟,规划设置明沟排水。
种业是农业的芯片,挖掘利用果树资源本身的抗旱能力,是解决节水问题的有效途径。可在以下3 方面加大研发力度:1.我国具有丰富的梨树资源,筛选和利用抗旱性强的砧木;2.放射诱变、化学诱变等诱变育种技术发展迅猛,利用诱变选育抗旱性强的砧木;3.利用杂交和诱变等综合方法,选育和利用品质优良、抗旱性强的品种。
附录A 梨园农艺节水技术规程
一、范围
本标准规定了梨树合理负载条件下(2500~3500 千克/亩)的节水灌溉方式、蓄水保墒技术、减蒸腾技术、灌溉制度和控水技术。
本标准适用于邯郸市梨种植优势产区。
二、规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB5084-2021农田灌溉水质标准
GB/T20203-2017管道输水灌溉工程技术规范
DB13/T5449.1-2021用水定额第1部分农业用水
DB13/T2042.2-2014 梨省力高效栽培模式第2 部分:梨园黑麦种植及利用技术规程
三、术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
(一)地面节水
在保证梨产量和品质的前提下,根据梨树的生长发育规律,利用土壤学、栽培学原理和梨树根区局部灌溉的方式,在改变地面灌溉范围,实现节水目的的管理措施。
(二)水文年
水文年是指降雨水文年,一般把保证率为25%的降雨年份作为湿润水文年,50%保证率的降雨年份作为平水年,75%的年份为干旱年。
四、灌溉水源
灌溉水质符合GB5084-2021要求。
五、用水定额
用水定额符合DB13/T5449.1-2021的要求。
六、输水方式
输水按照GB/T20203-2017规定执行。
七、行间管理方式
8月中旬~9月下旬在行间种植二月兰,播种量为1.0千克~2.0 千克/亩或毛叶苕子,播种量为2.0~3.0 千克/亩。盛花期刈割还田或翻压还田。
行间种植黑麦按照DB13/T2042.2-2014执行。
八、节水灌溉方式
(一)沟灌
密植梨园,在距树干60~80厘米,两侧挖2条深度20~30 厘米,宽度35~40 厘米,长度在30~50 米的灌溉沟,将取出的土覆于树盘,灌溉时仅灌树盘外侧的2条沟。
(二)畦灌
密植梨园,顺行沿树干两侧修120~160 厘米宽的树盘,树盘长度在30~50米,灌溉时仅灌溉树盘内的畦。
(三)隔行交替灌溉
对10年生以上的梨树,沿树行起垄,根据树冠确定垄宽在120~150厘米,第一次灌水隔行灌溉,第二次灌水则在第一次灌水的基础上顺移一行而隔行灌溉,浇灌上次未浇灌畦,第三次与第一次灌水区域相同。灌溉畦的长度在30~50米。
九、灌溉制度
在梨树生长季,根系集中分布区土壤相对含水量保持在45%~60%,低于45%及时灌溉,高于60%要及时控水。梨树灌溉的关键时期在盛花后至果实发育前期(果实迅速膨大期)。梨树灌溉的关键时期通常在盛花后20天和果实迅速膨大期。
十、壤土园
(一)早中熟品种
1.沟灌。平水年在萌芽期、盛花后20 天、60 天、80天、120 天和秋施肥后灌溉,每次灌水量10 立方米/亩,盛花后40 天灌水20 立方米/亩,年灌水量80 立方米/亩。干旱年增加1次20立方米/亩,年灌水量100立方米/亩;丰水年减少1次10立方米/亩,年灌水量70立方米/亩。
2.畦灌。平水年在萌芽期、盛花后20 天、60 天、80天、120 天和秋施肥后灌溉,每次灌水量15 立方米/亩,盛花后40天灌水30立方米/亩,年灌水量120立方米/亩。干旱年增加1次30立方米/亩,年灌水量150立方米/亩;丰水年减少1次15立方米/亩,年灌水量105立方米/亩。
3.隔行交替灌溉。平水年在萌芽期、盛花后20天、60天、80 天、120 天和秋施肥后灌溉,每次灌水量20 立方米/亩,盛花后40 天灌水40 立方米/亩,年灌水量160 立方米/亩。干旱年较平水年生长季增加1次40立方米/亩隔行交替灌溉,年灌水量200立方米/亩。丰水年较平水年减少1次20立方米/亩,年灌水量140立方米/亩。
(二)晚熟品种
对于晚熟品种,较早中熟品种在梨盛花后80~110天之间增加1次灌水,灌溉方式与其他灌溉时期同早中熟品种。
十一、沙土园
灌溉方式与灌溉时期同早中熟品种,在梨果实发育期增加1~2次灌水。
十二、梨园控水与排水
在新梢生长期(盛花后20 天~盛花后30 天)和夏季多雨季节(盛花后80 天~盛花后100 天),严格控制大水漫灌;在梨发育期遇到24 小时降雨量达到10~25 毫米,可减少一次灌水遇到暴雨:1 天(或24 小时)降雨量50~100 毫米者、大暴雨:1 天(或24 小时)降雨量100~250 毫米者、特大暴雨:1 天(或24 小时)降雨量在250 毫米以上者及时收集雨水或修建排水沟排水。