甘蔗水肥一体化节水灌溉技术概述及在种植中的示范应用

摘 要：甘蔗是广西重要的经济作物，在种植过程中水资源消耗量极大。传统灌溉方式往往缺乏科学性和精确性，导致水资源大量浪费，同时还会引发土壤盐碱化等严重问题。这些问题不仅增加了生产成本，还会限制甘蔗产量和品质提升，对广西甘蔗产业的可持续发展构成了严峻挑战。因此，应用更为高效、节水、环保的灌溉技术，对于解决甘蔗种植中的水资源消耗和土壤盐碱化问题，提高甘蔗产量和品质，促进甘蔗产业的绿色发展具有重要意义。

关键词：甘蔗；水肥一体化；节水灌溉；现代农业

应用水肥一体化节水灌溉技术，实现精准灌溉和施肥，能确保甘蔗在生长过程中获得充足且适量的水分和养分。同时，该技术极大地节约了水资源，减少了传统灌溉方式中的水资源浪费，并有效降低了生产成本，包括肥料和农药的使用量，为甘蔗种植区提供了宝贵的节水灌溉技术参考，能较好地促进现代农业的可持续发展。该技术不仅可以提高甘蔗产量和品质，还能有效增加农民的收入，为农村经济的繁荣提供助力。

1节水灌溉水肥一体化技术概述

节水灌溉水肥一体化技术是一种创新的农业生产模式，将灌溉与施肥这两个传统上相对独立的农业生产环节紧密结合，通过现代化的管道系统，实现水分和养分的精准输送。通过科学的设计，灌溉水和可溶性肥料能够直接输送到作物的根部土壤，从而确保作物在生长过程中能够获得充足且适量的水分和养分，有效避免传统灌溉方式中常见的水资源浪费和养分流失问题。节水灌溉水肥一体化技术主要依赖于管道系统、滴灌带或喷灌设备等关键设施。这些设施能够精确控制水分和肥料的输送量和输送速度，确保能够均匀地分布在作物的根部土壤中。同时，通过智能控制系统的应用，能够实现灌溉和施肥的精准管理，根据作物的实际需求进行自动调整，从而进一步提高水肥资源的利用效率[1]。节水灌溉水肥一体化技术不仅能够提高水肥资源的利用效率，减少不必要的浪费，还能够有效改善土壤环境，减少土壤板结、养分流失和病虫害传播等问题。此外，这一技术还能够促进甘蔗等作物的生长，提高其产量和品质，为农业生产带来更大的经济效益和社会效益。

2广西上林县甘蔗种植概况

广西上林县位于广西中部，具有得天独厚的地理位置和气候条件。当地四季分明，气候温暖湿润，为甘蔗的生长提供了优越的自然环境。然而，尽管拥有如此优越的气候条件，上林县却面临着季节性缺水的严峻挑战，特别是在冬春季节，干旱现象尤为明显，这对甘蔗的生长和产量构成了不小的威胁。尽管如此，甘蔗在上林县的种植面积仍然十分可观，2024年种植面积达10.15万亩，作为当地的重要经济作物，甘蔗的种植不仅为农民提供稳定的收入来源，也为当地的经济发展提供了有效助力。然而，传统的灌溉方式却成为制约甘蔗产业发展的瓶颈。由于缺乏科学的灌溉技术，水资源浪费现象严重，不合理的施肥方式导致土壤盐碱化问题日益突出，不仅会降低甘蔗的产量和品质，也会增加农民的生产成本。为了破解这一难题，上林县政府积极响应国家号召，大力推动甘蔗产业的发展，出台了一系列政策措施，为甘蔗种植户提供技术支持和资金补贴，鼓励采用现代化的灌溉技术，提高甘蔗种植效益。其中，通过引入节水灌溉水肥一体化技术，上林县不仅有效缓解了水资源短缺的问题，还能提高甘蔗的产量和品质，为甘蔗产业的可持续发展奠定坚实的基础[2]。

3节水灌溉水肥一体化技术在甘蔗种植中的应用

3.1系统构建

3.1.1水源与首部枢纽

节水灌溉水肥一体化技术的系统构建是确保该技术有效实施的基础。在系统构建中，水源与首部枢纽的规划和建设至关重要。为了确保灌溉用水的稳定供应，需要建设完善的水源工程和灌溉网络。，包括挖掘水井、修建蓄水池、铺设输水管道等，以收集、储存和输送足够的水资源，满足甘蔗生长过程中的灌溉需求。首部枢纽作为系统的核心部分，设计和配置非常重要。首部枢纽主要包括水泵、过滤器、施肥机等关键设备。水泵负责将水源提升至一定的高度，便于通过管道系统输送到甘蔗田。过滤器用于去除水源中的杂质和颗粒物，防止管道堵塞和滴头损坏。施肥机负责将可溶性肥料与水混合，形成均匀的水肥溶液，然后通过管道系统输送到甘蔗根部。

3.1.2输配水管网

在甘蔗种植区，为了确保水分和养分的均匀分布，提高灌溉效率，需要根据甘蔗田块的大小、形状和土壤类型，设计科学合理的输配水管网布局。输配水管网的设计应遵循以下原则：首先，管网布局应尽可能简洁、明了，减少不必要的管道长度和弯头，降低水流阻力和能耗。其次，应根据甘蔗田块的实际形状和大小，合理设置管道间距和出水口位置，确保每个田块都能得到充足且均匀的水分和养分供应。最后，针对不同类型的土壤，调整管道的埋设深度和出水口的流量，适应土壤对水分和养分的吸收能力。据统计，在广西上林县的甘蔗种植区，通过科学合理的输配水管网设计，将灌溉水的利用率提高至85%以上，同时确保甘蔗田块内的水分和养分分布均匀，为甘蔗的高产优质提供有力保障[3]。

3.1.3滴灌带与喷灌设备

在甘蔗种植区的节水灌溉系统中，滴灌带与喷灌设备发挥着至关重要的作用。滴灌带是一种精准、高效的灌溉方式，成为将水分和肥料直接输送到甘蔗根部土壤的理想选择。通过滴灌带，可以确保每一滴灌溉水都能被甘蔗根部有效利用，大大提高了灌溉效率和水资源利用率。对于大面积甘蔗田的灌溉，喷灌设备通过均匀喷洒水分，能够迅速覆盖整个田块，确保甘蔗植株的各个部位都能得到充足的水分供应。据统计，在广西上林县的甘蔗种植区，采用喷灌设备后，灌溉面积可达数千亩，且灌溉均匀度大于90%，能有效解决传统灌溉方式中水分分布不均的问题。滴灌带与喷灌设备的结合使用，不仅能提高甘蔗田的灌溉效率和水资源利用率，还能促进甘蔗的健康生长和高产优质。

3.1.4控制设备

为了实现对土壤墒情和气象条件的实时监测，安装土壤水分传感器和气象监测站等设备，能够精确测量土壤中的水分含量、温度及空气湿度、光照强度等气象参数，为灌溉和施肥的决策提供科学依据。利用智能控制系统，将监测数据与灌溉、施肥设备相连接，实现灌溉和施肥的远程自动化控制。通过预设的灌溉和施肥计划，智能控制系统能够根据实时监测数据，自动调整灌溉和施肥的量和频率，确保甘蔗在生长过程中得到充足且适量的水分和养分供应。这种智能化的管理方式不仅能提高灌溉和施肥的精准度，还能降低人力成本，为甘蔗的高产优质提供有力保障。

3.2精准灌溉

3.2.1甘蔗生长阶段需水量分析

甘蔗是一种重要的经济作物，在生长发育的不同阶段，对水分的需求有着明显的差异。在广西等甘蔗主产区，由于气候温暖湿润，但季节性缺水严重，特别是冬春季节干旱现象明显，因此精准灌溉非常重要。在甘蔗的苗期，由于根系尚未完全形成，其对水分的需求相对较低。此时，每亩地的灌溉量一般控制在20～30立方米，避免水分过多导致根系发育不良。通过实时监测土壤墒情，可以精确掌握土壤水分状况，确保灌溉量适中。进入分蘖期后，甘蔗的生长速度加快，对水分的需求也随之增加。此时，每亩地的灌溉量提高到40～50立方米，才能满足甘蔗分蘖和根系扩展的需要。同时，结合气象条件，如降雨量和蒸发量等，对灌溉计划进行适时调整，确保甘蔗在干旱季节也能获得充足的水分。到了伸长期，甘蔗的生长进入高峰期，对水分的需求达到最大值。此时，每亩地的灌溉量需要提高到60～80立方米，甚至更高，以满足甘蔗快速生长和糖分积累的需要。在这一阶段，必须密切关注土壤墒情和气象条件的变化，及时调整灌溉计划，确保甘蔗不会因为缺水而影响产量和品质[4]。最后，在甘蔗成熟期，虽然对水分的需求有所减少，但适量的灌溉仍然有助于甘蔗的糖分积累和品质提升。此时，每亩地的灌溉量可控制在30～40立方米，保持土壤湿润，促进甘蔗的成熟和收获。

3.2.2制订灌溉计划并实施

在广西等甘蔗主产区，根据甘蔗的生理特性和各生长阶段的需水量规律，制订灌溉计划。考虑到当地的气候特点，如夏季高温多雨、冬季干燥少雨，以及甘蔗生长周期中的关键水分需求时段，确定不同生长阶段的灌溉量和灌溉频率。在甘蔗的苗期，由于根系尚未发达，设定较低的灌溉量和频率，通常选择在清晨或傍晚进行灌溉，避免高温时段蒸腾作用过强导致水分流失。进入分蘖期后，随着甘蔗生长速度的加快，逐步增加灌溉量，并调整灌溉时间为每天早晚两次，确保甘蔗在快速生长期间得到充足的水分。进入伸长期，此时是甘蔗生长最为旺盛的阶段，也是水分需求最大的时期。根据实时监测的土壤墒情和气象条件，灵活调整灌溉计划，确保每天至少进行三次灌溉，且每次灌溉量要充足，满足甘蔗快速生长和糖分积累的需要。在实施灌溉计划时，充分利用智能控制系统，实现灌溉的远程自动化控制。通过土壤水分传感器和气象监测站收集的数据，智能控制系统能够自动计算并调整灌溉设备的运行参数，如灌溉时间、灌溉量等。在控制终端设定好灌溉计划，系统便会自动执行，大大提高灌溉的精准度和效率。

3.3精准施肥

在广西等甘蔗主产区，精准施肥是提高甘蔗产量和品质的重要手段。根据甘蔗的养分需求规律和当地土壤养分状况，选择适宜的肥料种类和配比，实现养分的精准供给。在肥料选择上，优先考虑含有氮、磷、钾等主要营养元素的可溶性固体或液体肥料。这些肥料不仅养分含量高，而且易于通过管道系统输送，与节水灌溉系统相结合，实现了水肥一体化的精准管理。在具体实施过程中，根据每亩地甘蔗的生长情况和土壤养分测试结果，确定具体的肥料用量、次数及搭配比例。例如，苗期主要施用含有适量氮元素的肥料，如尿素等。通常每亩地施用尿素5～10千克，或者等效的其他氮素肥料。分蘖期，此阶段应增加磷、钾元素的施用比例，同时保持适量的氮素供应。可以用氮磷钾复合肥，每亩地施用氮磷钾复合肥20～30千克，或者根据土壤养分测试结果调整氮、磷、钾的比例和用量。伸长期是甘蔗快速生长和糖分积累的关键时期，应继续增加氮、磷、钾的施用比例，特别是氮肥的施用量，每亩地可以施用高氮复合肥30～40千克[5]。

同时，根据甘蔗生长周期中的关键养分需求时段，制订详细的施肥计划。通常，在甘蔗的生长周期内，进行多次施肥，每次施肥的量和种类都会根据甘蔗的生长情况和土壤养分状况进行调整。通过这种精准的施肥方式，确保甘蔗在生长过程中能够获得充足且均衡的养分供应。此外，定期对土壤进行养分测试，了解土壤养分的动态变化，并根据测试结果对施肥计划进行适时调整和优化。

上林县明亮镇糖料蔗高产高糖示范基地罗勘村一带占地面积达405亩。这片肥沃的土地上种植着粤糖93159、桂柳05136等一系列经过精心选育的高产高糖甘蔗品种，不仅具有强大的生长能力和抗逆性，而且糖分含量高，是糖料蔗生产的优选。为了进一步提升甘蔗的产量和品质，示范基地积极引入先进的节水灌溉技术。其中，节水灌溉水肥一体化技术成为该基地的一大亮点。通过建设完善的灌溉网络和控制系统，实现了对甘蔗生长环境的精准调控。

3.4管理与维护

3.4.1设备检查与维护

在甘蔗种植示范基地中，灌溉系统的稳定运行是确保甘蔗高产高糖的关键因素之一。因此，定期对灌溉系统进行检查与维护，包括对管道、滴灌带、喷灌设备及控制设备等关键组件的全面检查。在检查过程中，仔细查看管道的连接是否紧密，是否存在漏水或堵塞的情况。对于滴灌带，检查其是否完好无损，出水是否均匀，以及是否存在被作物根系缠绕或破损的风险。同时，对喷灌设备的喷头和支架也要逐一检查，确保其能够正常旋转、喷洒均匀，并且没有生锈或损坏的迹象。对于控制设备，重点检查其运行状态是否稳定、传感器是否准确，以及是否存在程序错误或通信故障等问题。一旦发现任何异常，立即进行处理，确保灌溉系统的正常运行。此外，定期对灌溉系统进行清洗和保养，去除积累的污垢和杂质，延长设备的使用寿命。

3.4.2土壤与水质监测

为了确保甘蔗生长环境的稳定与优化，对土壤与水质定期进行墒情监测和养分分析。通过采集土壤样本，利用先进的实验室设备对土壤中的氮、磷、钾等主要营养元素及微量元素进行定量分析，从而准确了解土壤的养分状况。同时，通过专业的土壤墒情监测设备，实时监测土壤的水分含量、温度及酸碱度等关键指标，为灌溉和施肥提供科学依据。除了土壤监测，还要对灌溉水质进行严格的监测。灌溉水质的好坏直接关系到甘蔗的生长状况和产量。因此，定期对灌溉水源进行取样检测，主要检测指标包括水的pH、溶解氧、重金属含量及有害微生物等。通过对比国家灌溉水质标准，能够确保灌溉水质符合甘蔗生长的要求，避免因水质问题而导致甘蔗生长受阻或品质下降。

综上所述，甘蔗水肥一体化节水灌溉技术的示范应用，不仅能提高甘蔗产量和品质，还能实现水资源的高效利用和农业生产的可持续发展。通过精准灌溉和施肥，确保甘蔗在生长过程中能够获得充足且均衡的养分和水分供应，进一步提升甘蔗的抗逆性和糖分含量。同时，该技术的应用还能减少化肥和农药的使用量，降低农业生产对环境的污染。

参考文献：

[1]周文灵，陈迪文，吴启华，等.耕作措施对宿根甘蔗产量、碳排放及经济效益的影响[J].中国生态农业学报（中英文），2024，32（9）∶1481-1491.

[2]经福林，关经伦，黄所，等.水肥一体化技术延长糖料蔗宿根年限效果研究[J].广东农业科学，2020，47（4）∶23-29.

[3]贺尔奇，李向勇，李廷洋，等.果蔗膜下水肥一体化微灌效益分析[J].甘蔗糖业，2019（4）∶13-17.

[4]周爱芳，宁发洲.水肥一体化技术在甘蔗上的应用试验[J].广西糖业，2019（3）∶29-30，45.

[5]杨雪艳，蒋代华，杨钙仁，等.甘蔗水肥一体化种植对土壤微生物量碳氮和酶活性的影响[J].土壤通报，2018，49（4）∶889-896.