水肥一體化技術在蘋果生產中的應用研究

劉永富 馬玉婷 王海 李慧峰

摘要：水肥一體化是一種新型農業技術措施，具有節水、省肥、提高作物產量及品質等優點。綜述水肥一體化技術在蘋果生產中的應用現狀、研究進展、存在問題及對策，以期為進一步深化蘋果園水肥一體化技術研究與推廣應用提供參考。

關鍵詞：水肥一體化;蘋果;應用;問題;對策

中圖分類號：S661.1;S365? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）03-0039-03

水肥一體化技術是指利用水壓將混合溶解的水分和肥料通過輸送裝置直接輸送到植物根部的一種新型灌溉施肥技術。該技術可以根據不同作物養分需求期對水分和肥料的需求進行精準灌溉和精準施肥，有效提高水肥利用率，促進作物生長。蘋果是我國重要的水果資源。目前許多蘋果園立地條件差，土壤物理結構不佳、保水保肥能力較弱，造成水肥利用率不高和大量肥料淋失，嚴重影響樹體生長，降低果實產量及品質，而且果農為了豐產和大果又進一步增施化肥，形成惡性循環。鑒于水肥一體化技術在蘋果生產中節水節肥、減氮增效的重要作用，本課題針對蘋果園水肥一體化技術的應用現狀、研究進展、存在問題及對策等進行綜述分析，以期為進一步深化蘋果園水肥一體化技術研究與推廣應用提供借鑒。

1 水肥一體化技術發展及應用情況

水肥一體化技術起源于無土栽培，隨著高效灌溉技術在國內外的廣泛應用而得到發展。以色列三分之二的國土為沙漠，極度缺水一直是影響其果業發展的“瓶頸”問題。在經歷了大水漫灌、溝灌、噴灌和滴灌幾次改革后，以色列加強了對水肥一體化的研究，并快速發展出智能水分管理和水肥一體化系統，將水分利用率提高60%，肥料利用率提高50%。如今以色列90%以上的農村已經推廣了水肥一體化技術，能為歐洲提供40%的水果和蔬菜。荷蘭國土面積小，為了在有限的土地產出更多的農產品而大力發展畜牧業和經濟價值更高的設施花卉與蔬菜產業。20世紀50年代，荷蘭采用了封閉式水肥一體化自動灌溉系統，可有效減少水肥滲漏的風險，澆灌后流失的營養液經過消毒后混入一定比例的新鮮營養液能夠繼續使用，水肥利用率達90%以上。美國是世界上滴灌范圍最大、發展速度最快的國家之一，其60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹采用水肥一體化技術，并開發應用了新型化肥和農藥注入控制裝置等配套裝備。我國1974年從墨西哥引入第一臺滴灌設備，1981年開始圍繞水肥一體化進行相關試驗。20世紀90年代，農業部建立多個試驗點，由科研人員開辦多場水肥一體化培訓班，將理論與實踐相結合，加大微噴灌的面積。如今水肥一體化技術應用范圍擴展到華北、西北、新疆、內蒙古等地，其中西北地區棉花膜下滴灌技術已達國際先進水平。總體來說，我國農業生產中微噴灌用水比例不足農業用水的14%，每年農業化肥使用量保持在5 700萬t以上，但化肥利用率不高，進一步完善和實施水肥一體化技術是全面提升水肥利用率、促進農業可持續發展的必由之路。

2 水肥一體化技術主要模式

水肥一體化技術模式主要包括噴灌、微灌和滲灌等。噴灌施肥是將可溶性肥料溶于水形成水肥混合液，利用水泵等加壓設備送到目標灌溉區，再用噴頭等噴射到空中形成水霧或小水滴，均勻噴灑在果樹和土壤上。與普通灌溉模式相比，噴灌模式能夠使果園水分利用率提高50%，肥料利用率提高25%。但風力大于3.5 m/s的地區由于蒸發原因不適合使用噴灌模式。微灌施肥是通過管道系統和灌溉設備將水肥混合液以較小的流量持續、均勻地輸送到果樹根系附近土壤。微灌模式可以根據不同果樹生長的需求和特點，隨時調節水分和肥料的供給量，且受環境風力影響小，更加高效節能。目前微灌技術發展出滴灌、微噴灌等水分利用率比噴灌更高的灌溉方式，滴灌水分利用率達95%，微噴灌比大水漫灌節水80%。滲灌是在低壓條件下通過埋在作物根系活動層的滲灌系統直接滲水供給作物根系。其優勢在于節水、省肥、增產、增收和節約勞動力成本，但因為滴頭容易堵塞會影響應用效果。滲灌與滴灌和傳統撒施肥料相比，可以促進樹體葉片生長和氮素利用，并提高果實產量及品質。

3 蘋果園水肥一體化技術應用研究進展

3.1 水肥一體化技術提高蘋果園水肥利用率

應用水肥一體化技術可以提高蘋果園水肥利用率。張大鵬等人以8 a生嘎啦/八棱海棠為試材，研究常規施肥與滴灌施肥對不同物候期各土層硝態氮分布的影響，結果表明，滴灌施肥40～60 cm土層硝態氮含量顯著高于常規施肥。田歌等人通過對比撒施、滲灌、滴灌3種施肥方式對蘋果氮素吸收利用的影響發現，滲灌施氮更有利于樹體對氮素的吸收利用。任飴華等人利用15N同位素標記，滴頭位置為樹干下方的樹體氮素利用率顯著高于滴頭位置為樹冠投影1/2處。

3.2 水肥一體化技術提高蘋果產量及品質

應用水肥一體化技術可以提高蘋果產量及品質。馬艷萍等人以6 a生首紅蘋果為試材，研究滴灌條件下不同覆蓋物對蘋果生長發育的影響，結果表明，滴灌條件下覆蓋秸稈可顯著提高果實品質。田蒙等人研究發現，滲灌條件下，埋管深度為20 cm時有利于增大葉面積，提高葉綠素含量，從而提高果實產量及品質。田歌等人研究發現，滲灌處理的蘋果單果質量、產量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均顯著好于傳統的撒施氮肥處理，滲灌處理可以顯著提高蘋果的產量及品質。趙佐平連續3 a對蘋果進行水肥一化技術研究，發現2個生態區蘋果均有顯著增產趨勢，且能明顯改善果形指數、硬度和果實商品率。

3.3 水肥一體化技術提高蘋果園經濟效益

以機械化操作為主的水肥一體化技術可以節約蘋果園經營中的人力成本，加上精準控制的水肥供應技術對蘋果產量及品質的增效作用，可直接增加蘋果園的經濟效益。路永莉等人研究表明，在施用相同肥料的處理中，采用水肥一體化技術可極顯著地增加蘋果產量，大幅度提高果園的經濟效益;采用水肥一體化技術和半量施肥技術，蘋果產量也在一定程度上有所提高，省肥和增產最終大幅度提高了蘋果園的經濟收益。Fatma Pinar等人通過對比不同滴灌間隔對蘋果園經濟效益的影響發現，滴灌間隔4 d可以獲得最大經濟效益。

4 蘋果園水肥一體化技術應用中存在的問題

4.1 專用水溶肥市場不規范

國外1998年便有針對水溶肥的研究，而國內有關水溶肥的文獻報道比國外晚了將近20 a。目前我國水溶肥還處于起步推廣階段，市場上產品混亂，常有以次充好的情況發生。另外，水溶肥成本相對較高，現有產品多用于經濟價值較高的蔬菜作物，針對果樹生長發育所需的水溶肥很少。

4.2 配套設施制造不精密

水肥一體化技術配套設施所用材料低廉，加工設備簡陋，工藝粗糙，制造精確度較低，在使用中常有堵塞、爆管、漏水等問題出現，使用壽命僅為1～2 a，淘汰后還易造成環境污染。

4.3 技術應用研究不系統

近年來我國科研人員在滴頭數量、滴頭位置、滴灌管長度和灌溉設備抗老化性等方面進行了大量研究，但綜合應用還有待完善和推廣。我國各地蘋果園氣候差異較大，管理模式不統一，情況較為復雜，水肥一體化試驗研究與實際應用之間缺乏科學有效的整合與聯系，也缺少一套完整的技術體系與應用模式。

4.4 專業推廣指導不到位

蘋果園水肥一體化配套設施主要有水源、泵房（包括水泵、壓力表、過濾器、閥門）、首部樞紐（包括施肥器、控制器）和園間設備（包括主管道、支管道、滴灌管或毛管、滴頭）。這套設備的安裝運行對專業性要求較高，但我國缺乏專業人員進行推廣科普。廠家相對更追求利益，對果農進行技術指導的能力較弱，加上配套售后不完善，導致水肥一體化技術的優勢不能最大化顯現。

5 提升蘋果園水肥一體化技術應用效果的對策

5.1 加強水溶肥產品研發推廣

促進灌溉企業和水溶肥企業強強聯合，研發果園灌溉設施配套使用的高品質水溶肥，減少設備堵塞情況發生。在學習外國先進經驗的同時也要進行科技創新，生產適合我國蘋果園發展需要的水溶肥，并對農民進行推廣宣傳，科普水溶肥的重要作用和正確使用方法，使水溶肥發揮最大肥效。

5.2 加強設備開發與技術示范

提高水肥一體化配套設施精確度，開發性價比高、使用年限長的環保材料，降低生產成本，提高使用的便捷性，實現農業綠色可持續發展。加強蘋果園水肥一體化技術培訓，使農民能夠合理使用該技術，充分發揮其優勢，提高經濟效益。加大政策和資金支持力度，在各地建立蘋果園水肥一體化示范基地，根據各地實際情況因地制宜地進行研究，整合各項技術參數，提高水肥一體化技術的針對性和實用性。

6 結語

水肥一體化技術在改善蘋果園生態環境、提高水肥利用率和促進果農增產增收方面起到重要作用。經過多年的發展，我國水肥一體化技術已經取得較大進步，今后應結合我國蘋果產業實際情況，進行本土化、精細化、智能化綜合研究。

參考文獻

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Study on the Application of Integrated Technology of Water and

Fertilizer in Apple Production

LIU Yongfu1， MA Yuting2， WANG Hai3， LI Huifeng3*

（1. Handan Yongnian District Forestry Bureau， Handan Hebei 057150， China; 2. College of Horticulture Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Tai'an Shandong 271000， China; 3. Shandong Institute of Pomology， Tai'an Shandong 271000， China）

Abstract： The integration of water and fertilizer is a new agricultural technical measure， which has the advantages of saving water， saving fertilizer， improving crop yield and quality. This paper reviewed the application status， research progress， existing problems and countermeasures of integrated water and fertilizer technology in apple production， in order to provide reference for further deepening the research and popularization of integrated water and fertilizer technology in apple orchard.

Key words： integration of water and fertilizer; apple; application; problem; countermeasure