葡萄園水肥一體化系統設計與應用

王 濤，蔣紅旗，柳國光，張加清，劉 丹

（1.金華市農業科學研究院，浙江金華 321051；2.蘭溪市赤溪街道農技站，浙江蘭溪 321104）

0 引言

葡萄產業作為蘭溪市經濟、生態和社會效益融為一體的朝陽農業產業，近幾年其種植規模得到迅速增長，種植面積約150 hm2。然而，目前蘭溪市葡萄生產上大部分采用傳統漫灌大肥的粗放管理，葡萄處于饑一頓飽一頓的狀態，不能均勻吸收，造成了葡萄品質和產量雙重下降，更導致了資源浪費、面上污染和生態環境惡化。因此，在如何保證葡萄品質和產量的同時，進行合理的水肥管理，減少水肥量的使用，成為蘭溪市葡萄產業面臨的重要問題。水肥一體化作為一項將滴灌與施肥結合在一起的現代化先進農業技術，可以根據植物需水需肥規律隨時供給，近些年得到迅速發展，具有節肥、節水、節約勞動力等顯著效果[1]，減少水肥使用量，減少對環境產生的污染，是葡萄產業水肥管理發展的趨勢[2]。葡萄園應用水肥一體化技術一般從節水灌溉設計著手[3]，選擇性價比高的灌溉施肥設備組合和便于自動化的水溶性肥料，輔以科學合理的微灌施肥方案，最終實現減水減肥增效的綜合效益[4]。本文以蘭溪市洹寶家庭農場葡萄園為例，對葡萄園水肥一體化系統進行設計和應用，分析系統應用節水節肥節約勞動力效果，為蘭溪市葡萄園大面積應用推廣提供可復制方案，最終促進蘭溪市葡萄產業可持續發展。

1 農場葡萄園概況

農場葡萄園位于蘭溪市赤溪街道，占地面積1.67 hm2，園區主要以陽光玫瑰和夏黑為種植品種，全部為連棟設施栽培，頂高3.0～3.2 m，肩高1.5～2.2 m，棚寬5.0 m，每棚雙行種植。葡萄園內地勢平坦，土壤以粘性紅壤土為主，耕層厚度為17.2 cm，有機質含量5.27%。葡萄園年平均氣溫17.6℃，年平均降水1 476.5 mm，年日照總時數1 766.2 h，年平均相對濕度76%，年平均無霜期264天，具有優越的氣候條件。農場區內有一不規則露天水塘，面積約為3 333.33 m2，常年蓄水深度可達2～3 m，水塘水源來自蘭江支流，水質和補給情況良好，符合農業灌溉用水要求。

2 葡萄園水肥一體化系統設計

2.1 葡萄用水需求分析

葡萄整個生長周期內，需水量各有所不同，需水高峰依次為采果后期、發芽開花前期、新梢旺長期、幼果膨大期和果實膨大期。采果后期應結合秋施底肥并充分灌溉，為葡萄翌年的生長發育創造良好條件，尤為重要；在發芽開花前期，應使土壤濕度保持在田間持水量的70%左右；新梢旺長期和幼果膨大期為葡萄的需水臨界期，此時的土壤濕度宜保持在田間持水量的80%左右，這一時期根系對水分和營養狀況最敏感；果實迅速膨大期的土壤濕度應保持在田間持水量的70%左右。

2.2 灌溉模式選擇

水肥一體化灌溉的模式主要有微噴灌、滴灌、膜下滴灌、澆灌等形式[5]。微噴灌采用灌溉管道打孔方式，通過壓力將水形成小水滴灑在田間以供給植物所需水分，是目前較易推廣的一種新技術，具有節水、節肥等效果，且投資少；滴灌采用管道系統與灌水器連接的方式，利用管內外水勢梯度差，將水定時定量供給植物。因此，農場葡萄園根據葡萄實際種植情況選擇滴灌和微噴灌2種灌溉模式，其中，葡萄長廊采用的是滴灌模式，其它種植區域采用微噴灌模式。

2.3 灌溉施肥首部設計

微灌施肥首部布置示意圖如圖1所示，主要包括電機水泵、比例施肥器、過濾器和變頻控制器組成。

電機水泵：根據葡萄園區種植面積和分區依次灌溉方式，采用出流量為30 t，揚程為35 m自吸泵。

過濾器：農場葡萄園水肥一體化項目水源為露天水塘，水質良好，稍微存在有機物，水塘出水口連接砂石過濾器、疊片過濾器兩級過濾，疊片式過濾器最大過流量32 t/h。

比例施肥器：比例施肥器是水肥一體化系統的核心，決定施肥工效，并影響農業種植標準化生產，是高效灌溉施肥首部的重要組成部分。因此，比例施肥器以色列進口，肥料由比例施肥器輸入水管，可在0.2%～2%之間調節肥料濃度。

圖1 微灌施肥首部布置示意圖

2.4 田間微噴管道系統

輸水管道：包括90 mm、75 mm、50 mm，0.6 MPa以上的PE主管道，及32 mm、25 mm、20 mm架上管，由水塘引水，經首部配肥過濾到田間微噴管道系統。

微噴管道布置示意圖如圖2所示，全園設6個分區，每個分區用水量為15 t/h，設計供水水泵每小時30 t，每次灌2個分區，3次依次灌完。

圖2 微灌管道布置示意圖

灌水器：根據農場葡萄園葡萄種植株距和行距，采用45 L/h全園折射噴頭，噴射半徑1.5 m左右，安裝間距2 m。

3 應用結果分析

3.1 應用試驗設計

應用葡萄品種為陽光玫瑰，葡萄樹齡4年，植株生長正常。水肥一體化系統根據葡萄生長特點，并以產量1 300 kg/667m2設計施肥量，選用水溶性肥料，按照5個生育時期進行施肥。對照組設計采用溝灌形式灌溉，按照葡萄種植戶以往習慣使用沖施肥。水肥一體化系統根據葡萄不同生長時期營養需要特點和土壤含水量施用，每次先灌水1/4，再進行施肥，施肥結束后，再灌水5分鐘時間，以清洗微噴管道和噴頭防止堵塞，并保證肥料全部施入土壤，并滲到施肥農藝深度，提高肥料效率。對照組溝灌采用種植戶平時習慣方式進行，定植時全部采用溝灌方式，后期隨著葡萄植株生長需水量加大，對應溝灌用水量也隨之增加。

3.2 應用結果

采用分區、分次灌溉方式，可以降低20%的系統總造價。水肥一體化系統提高了葡萄園灌溉保證率，保證率可以達到97%，各級管道及噴頭工作水壓滿足。采用水肥一體化技術，減少化肥使用20%以上，減少水量35%以上，減少人工成本20%以上。與傳統溝灌作對比，葡萄產量和品質顯著提高。

4 結語

綜上所述，基于本文設計的水肥一體化系統，可以供給農場1.67 hm2葡萄園分區依次灌溉，可以節省系統總造價。水肥一體化技術可使葡萄產量和品質明顯提高，節水、節肥、節勞等效益顯著，減少化肥使用20%以上，減少水量35%以上，減少人工成本20%以上，肥水利用效率提高，減少環境污染，可在蘭溪市范圍內復制推廣，促進地區優質高效農業發展，為農業減肥增效增收提供了科學依據，具有廣闊發展的前景。