“水肥一體化”技術在馬鈴薯栽培中的運用研究

羅琛杰，羅旭歌

（1.水發浩海集團有限公司，寧夏 固原 756000；2.固原市職業技術學校，寧夏 固原 756000）

0 引言

“水肥一體化”技術是灌溉與施肥同步供應的一項農業應用技術，按照土壤養分含量和作物根系可耐受肥液濃度，將肥料與水一起灌溉，均勻、定時、定量輸送到作物根系的發育生長區。馬鈴薯生長必須要有合理的光照、溫度、空氣、水分和養分，其中只有水分和肥料能夠人為控制。為提高養分利用率和種植效益，馬鈴薯栽培應采用“水肥一體化”技術，減少人工施肥和人工灌溉，使養分精準輸送到每棵作物的根部，以此真正實現施肥的平衡與集中，減少水分的下滲和蒸發，有利于實現馬鈴薯栽培的集約化和標準化。

1 “水肥一體化”技術應用效益

1.1 節水與節肥增產效果顯著

“水肥一體化”技術可有效控制灌溉用水量、灌溉時間和肥料用量，提高了水肥利用率和施肥集中化。傳統灌溉方式下的水分利用率只有45%左右，而運用水肥一體化技術可使水分利用率高達95%，節水率為40%～50%。常規施肥的肥料利用率最高達40%，而水肥一體化施肥方式的肥料利用率可達80%，化肥節省率約為30%～50%，可根據作物的施肥需求精準控制肥料用量，使作物根部直接吸收肥料養分，有效減少肥料揮發與淋失引發的養分損失，實現了灌溉與施肥的低投入量、高利用率和高產量。

1.2 優化生長環境，改善作物品質

水分與肥料的快速吸收，提高了作物根部對營養的吸收量和儲備量，有效避免因土壤潮濕和空氣潮濕造成病蟲大量繁殖，優化了作物的生長環境。病菌、害蟲等有害生物的滋生得到抑制，降低了病蟲害防治農藥和勞動力的投入。并且水肥一體化技術為管網供水，無須開展耕地開溝、挖渠等過程，大大減少了作物生產的工程量和生產成本。同時，水肥一體化技術能夠為不同生長期的作物提供適時、適量的養料，可縮短農作物的生長周期、延長農作物的收獲期，作物的營養品質和外觀品質得到改善，增強對惡劣氣候與環境的適應和抵御能力，全面提升農產品綠色化、優質化與特色化[1]。

1.3 增強土壤微生物活性，促進邊緣土地開發利用

水肥一體化技術會提高農作物大棚內的整體溫度，相較于常規施肥法，滴灌施肥可使低溫提高2～3℃，防止土壤出現板結現象，有效改善土壤微生態環境和物理性質，減輕土壤水漬化、鹽漬化、土傳病害對作物生長造成的傷害。合理的灌溉用水量和化肥施用量能夠避免多余和存積的肥料、農藥等物質滲透到土壤深層，防止出現地下水污染和農業面源污染。水肥一體化技術可使農作物在沙丘、丘陵地、輕度鹽堿地等持水能力差、土層貧瘠的環境下生長，使水分在作物根部得到充分擴散、肥料集中補給，激發各類土壤的種植和增產潛力，有助于邊緣土地的開發利用，為實施“藏糧于地、藏糧于技”提供耕地資源補充。

2 馬鈴薯的需水規律和灌溉方式

2.1 馬鈴薯需水規律

在不同氣候、土壤、作物品種的種植條件下，馬鈴薯的需水量也有所差異。比如在肥沃的土壤上生產1kg塊莖耗水量為97kg，而在貧瘠的土壤上則耗水170kg。馬鈴薯的需水量還要按照生產既定指標，每生產1kg馬鈴薯耗水量為100～150kg，若每畝地生產塊莖為1000～1500kg，則每畝地空間需要150～200t 水。處于不同生長期馬鈴薯的需水量也不同：幼苗期需水量最少，所需水量只占全生長期的10%；塊莖形成期是馬鈴薯塊莖發育的關鍵時期，需水量占總需水量的30%；塊莖增長期需水量最多，占總需水量的50%；淀粉積累期占總需水量的10%。因此，在馬鈴薯栽培灌溉過程中，要依照馬鈴薯生長期的蓄水規律，特別關注塊莖的形成期和增長期，確保馬鈴薯的需水高峰期獲取充分營養[2]。

2.2 馬鈴薯的灌溉方式

我國現有常用的馬鈴薯節水灌溉方法主要為噴灌和滴灌。噴灌水分散布均勻，但依賴噴灌設備，且會受到風力影響，難以灌溉耕地全局。滴灌是最有效的節水灌溉方式，水分可直接滲入作物根系，避免因冠層潮濕抑制馬鈴薯正常生長，且相較噴灌成本較低，是水肥一體化技術的主要灌溉方式。與傳統灌溉方式相比，滴灌的節水率達47.2%，水的利用率高達95%，產量可提高2%～4%，收入增加250～650 元/畝，實現馬鈴薯栽培的節水增產。

3 “水肥一體化”技術在馬鈴薯栽培中的具體運用

3.1 良種選擇與處理

在東北地區，馬鈴薯種子播種前需要耕翻整地，對土壤進行深耕處理，每畝地施1500～2000g 優質肥，均勻施肥后用旋耕機整地鋪平。而后選用高產抗旱的優良種薯，每畝種植140～150kg 種子，種薯通過催芽、切種、拌種處理后才能正式播種。在西北地區，馬鈴薯栽培需要選擇1 年以上未種植過同類作物的地塊，需要輸送15～20cm 的土層，將有機肥均勻混合土壤中。根據馬鈴薯對生長溫度的要求確定播種時期，比如馬鈴薯結薯期需要在15～25℃的環境下，所以結合塊莖生長周期，當土壤10cm 處溫度為7～8℃時便可播種。馬鈴薯的種薯應選擇生理壯齡的塊莖，但若塊莖過大，需要使用刀口鋒利的道具，按照35～45g 的重量切塊。

3.2 建立滴灌系統及鋪設方式

在東北地區，建立滴灌系統需要按照馬鈴薯栽培土壤質地、種植規模、水源、地勢等情況搭建管道系統，確定有效濕潤區、滴灌間距、滴灌毛管規格和鋪設范圍等建立滴灌系統。滴灌系統通常選用薄壁滴灌帶，控制滴灌頭間距為20～30cm，水流量為1～1.5L/h，平直鋪設在馬鈴薯種植區域間，露天放置于土面上即可。若有充足的場地空間條件，可在耕田周邊修建泵房，將滴灌系統的首部安裝在泵房里，但如果條件有限，可以運用柴油機或汽油機水泵制作移動式泵房，滴灌灌溉要控制用量，每5～10 畝的耕地區域灌溉時間應為2～4h。滴灌系統要按照南北方向鋪設，滴灌帶和滴灌頭間距應為85cm 和30cm，滴灌頭的水流量為1.2L/h～1.4L/h，滴灌帶需要置于土中，并定期查看滴管系統觀察滴灌帶是否持續滴水，以此防止因滴灌帶壓扁而延誤作物灌溉[3]。

在西北地區，滴灌系統的建立也需要根據種植環境的基本情況確定滴管系統，運用薄壁滴灌帶，也需要將滴灌頭的間距控制在20～30cm，而水流量需要控制在1.2～1.5L/h，西北地區泵房的灌溉量為每6～8 畝地需要灌溉2～3h。灌溉系統的灌溉帶也需要按照南北方向鋪設，滴灌帶和滴灌頭的間距與東北地區相同，滴灌頭的水流量為1.3～1.5L/h。

3.3 田間管理與水肥管理

在東北地區，種苗生長前要嚴格防范牲畜破壞栽培環境，在種薯發育全周期都需要運用滴灌管道澆水追肥。通過運用水肥一體化技術，只需將肥料倒入施肥容器中，打開施肥泵，肥料會被水泵進入滴管系統，同步開展灌溉和施肥，滴灌系統會將水分和肥料輸送到種苗根系。在水肥一體化灌溉時，要避免不同種化肥的混合使用，比如應在硫酸鎂化肥施肥完畢后，再施磷酸二銨。澆水追肥結束后，為防止滴管內生長藻類物質，要及時進行沖水洗滌，根據灌溉面積確定清洗時間，時間一般為10～30min。在馬鈴薯生長過程中，要根據出苗和發育情況分階段開展多次滴灌，在馬鈴薯發育成型的終花期后，要延長滴灌時間，并在作物收獲前的半個月左右停止滴灌。

在西北地區，馬鈴薯的生育期在4 月中旬，運用覆膜壟作的方式，確定栽培的壟寬和溝寬，若每畝需要生產2500kg 馬鈴薯，則每畝需要種植5000 株種薯。4 月中旬需開展第一次灌溉，每畝灌溉總水量為50m3，在土地起壟前每畝需施2～3t 農家肥，以及氮肥21.5kg、磷肥15.9kg、鉀肥5kg，也可選用尿素、過磷酸鈣、硫酸鋅等化學肥料。在開花期前需灌溉3 次、施肥1 次，開花期后灌溉6 次，施肥1 次，每次施肥選用5kg/畝的尿素化肥。除尿素化肥外，也可根據不同化肥的養分數量混合施肥（表1），并要注重西北地區土壤偏堿性，所以鉀肥盡量選擇硫酸鉀。此外，養分含量低、雜質過多、無法溶于水的肥料不適用于“水肥一體化”技術，可選用硝酸鉀、硝酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化鉀等肥料[4]。

表1 西北地區馬鈴薯滴管施肥制度

3.4 收獲

東北地區的馬鈴薯收獲需要將種植田地中的滴灌設備全部拆除，運用殺秧機殺秧收獲，當馬鈴薯植株完全枯死后，在晴天進行收獲。馬鈴薯收獲時要防止薯皮出現破皮、缺口等損傷，以免影響馬鈴薯的貯藏和售賣品質。西北地區馬鈴薯的收獲期為植株枝葉枯黃、薯塊周皮發硬、干物質含量增加，需要在升溫前一周收獲。在冬季來臨和雨季來臨前，盡管塊莖未達收獲標準，也需要早收，避免惡劣氣候影響馬鈴薯品質。收貨時，要清除薯塊附近莖葉和枝葉，收獲后立刻放置于筐簍或麻袋中，避免馬鈴薯因戶外暴曬而引起芽眼老化，以此保證馬鈴薯品質、口感和薯形[5]。

4 “水肥一體化”技術在馬鈴薯栽培中實際案例分析

以西吉縣馬鈴薯新優品種引種篩選及綠色高效生產技術示范項目為例，該示范項目致力于研發與創新馬鈴薯栽培技術、品種和病蟲害防治，進而解決馬鈴薯品種缺乏、先進栽培技術推廣瓶頸問題。該示范項目搭建了馬鈴薯新優品種展示區，用于新優品種的種植和比較，探索更優質的馬鈴薯品種；馬鈴薯高新技術展示區，主要展示馬鈴薯精準栽培技術、智能水肥一體化技術、病蟲害智能監測和立體防治技術等高新技術；馬鈴薯大田高效節水灌溉展示區，運用可控管道系統和滴頭在作物根系進行均勻、定時、定量的澆灌，通過水肥一體化技術提高水資源利用率和馬鈴薯生產效益；綠色馬鈴薯認證示范展示區，在土壤和水分等條件都符合國家綠色食品產地環境質量指標要求的地塊種植馬鈴薯，培育具有國家綠色食品認證的馬鈴薯[6]。

該項目基于科技示范區的科技創新優勢和已有的“智力資源”，創新了科技服務和技術推廣服務。并根據不同種馬鈴薯的品質指標，采用歸一化的處理方式明確各類馬鈴薯的綜合評價指標，以此科學評價馬鈴薯的栽培和加工效果。通過創建馬鈴薯綠色高效生產技術示范項目，引進馬鈴薯試驗品種8～10 個、示范品種5個、推廣種植品種3 個，積極推廣與運用馬鈴薯大田精準栽培技術、智能水肥一體化技術、病蟲害智能監測和立體防治技術、馬鈴薯全程機械化栽培技術，以此推動西吉縣馬鈴薯產業科技化和現代化。該示范項目在西吉縣吉強鎮萬崖村、火石寨沙崗村等地修建馬鈴薯栽培基地2000 畝，平均畝產達到2000kg，經濟效益達400 萬元，帶動示范基地實現總產值2000 萬元，助推鄉村振興和農業科技化。

5 結語

馬鈴薯是對水分和肥料需求較高的作物，灌溉和施肥是決定馬鈴薯高產栽培的重要環節，合理的水肥管理方案能夠提高馬鈴薯的抗逆性和增產潛力。而“水肥一體化”技術是集節水和高效施肥于一體的水肥管理方式，基于滴灌系統提高水分利用率和肥料利用率，馬鈴薯栽培運用水肥一體化技術能夠確保水分和養分的合理調節與平衡供應，實現節肥增產和高產高效，并可提高馬鈴薯品質，滴灌系統的澆水追肥能確保種苗在惡劣環境下依然獲得充足的養分，避免土壤鹽化板結和根系缺氧傷根，大幅度商品價值，是解決資源短缺、推動農業生態可持續發展的可靠保障。