上海市蔬菜水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對策
水肥一體化是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)(倪宏正 等 ,2013),是“以水調(diào)肥”和“以肥促水”水肥耦合的農(nóng)業(yè)新方法。通常以灌溉系統(tǒng)為載體,借助壓力系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料按土壤養(yǎng)分含量和蔬菜作物需肥規(guī)律及特點(diǎn)配兌成肥液,與灌溉水按比例相融后利用可控管道系統(tǒng)定時(shí)、定量地直接提供給蔬菜作物。設(shè)施栽培中土壤長期處于人為特殊小氣候,導(dǎo)致連作次數(shù)多,復(fù)種指數(shù)高;加之過量施用化肥,使大棚內(nèi)土壤極易出現(xiàn)板結(jié)酸化、養(yǎng)分失衡、次生鹽漬化等問題。張瑞明等(2011)研究表明,隨著大棚種植年限增加,土壤鹽分含量逐步升高。水肥一體化技術(shù)能大大減少水肥投入量,較常規(guī)種植節(jié)水逾50.8%,減少肥料施用逾37.3%,提高了水肥利用率(馬建芳,2008)。鄒瑞昌等(2015)研究表明,與常規(guī)灌溉相比,利用水肥一體化技術(shù),辣椒每 667 m2澆水用工減少11.7個(gè),施肥用工減少10.4 個(gè),總用工減少 22.1 個(gè),節(jié)省投入 884 元;黃瓜每 667 m2澆水用工減少 6.5 個(gè),施肥用工減少 9.1李建勇,男,農(nóng)藝師,專業(yè)方向:蔬菜生理生態(tài),E-mail:48685988qq.com* 通訊作者:張瑞明,男,推廣研究員,專業(yè)方向:蔬菜四新技術(shù)推廣,E-mail:361022298qq.com收稿日期:2016-05-25;接受日期:2016-07-01基金項(xiàng)目:上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目滬農(nóng)科種字(2015)第 25 號,農(nóng)業(yè)星火富民科技工程項(xiàng)目(14391917500)個(gè),總用工減少 15.6 個(gè),節(jié)省投入 624 元。因此,推廣集灌溉與平衡施肥技術(shù)優(yōu)勢為一體的蔬菜水肥一體化技術(shù),可逐漸轉(zhuǎn)變農(nóng)民漫灌和盲目施肥習(xí)慣,做到精準(zhǔn)灌溉、科學(xué)施肥,有效防止土壤鹽漬化(王立革 等 ,2015),改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境(單立楠 等,2013),達(dá)到“三節(jié)”(節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥)、“三省”(省工、省力、省心)和“三增”(增產(chǎn)、增收、增效)的良好效果(宋卓琴和焦曉燕,2012;羅勤 等,2015) 。水肥一體化技術(shù)是上海蔬菜減肥增效的重要手段。上海市20152017年環(huán)境保護(hù)和建設(shè)三年行動計(jì)劃滬府辦發(fā)(2015)13 號(上海市人民政府辦公廳,2015)指出,要按照“源頭防控、過程攔截、末端處理”的原則,推進(jìn)化肥農(nóng)藥減施、節(jié)水節(jié)肥等種植業(yè)農(nóng)業(yè)面源污染防治工作,明確提出三年累計(jì)推廣水肥一體化技術(shù) 8 000hm2次(12 萬畝次),大力發(fā)展蔬菜水肥一體化技術(shù)方興未艾(夏敬源,2012)。1 上海市蔬菜水肥一體化現(xiàn)狀上海市自2005年開始全面實(shí)施設(shè)施菜田建設(shè)項(xiàng)目。經(jīng)過“十一五”和“十二五”期間大力發(fā)展,截至2015年底,全市已建成各類設(shè)施菜田逾 20 000hm2(30 萬畝),其中保護(hù)地設(shè)施逾 6 600hm2(0.99 萬畝)(陳德明 等,2010) 。高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施上海市蔬菜水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對策近年來,水肥一體化技術(shù)在上海市蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用面積不斷加大,已逐步形成適合上海市蔬菜生產(chǎn)的文丘里施肥器 + 滴灌、比例式注肥泵 + 滴灌、比例式注肥泵 + 噴灌 3 種水肥一體化技術(shù)模式。本文結(jié)合上海市蔬菜生產(chǎn)實(shí)際,提出水肥一體化技術(shù)應(yīng)用要求并對上海市蔬菜水肥一體化發(fā)展提出了建議。李建勇1沈海斌1朱 恩1唐紀(jì)華2李恒松1張瑞明1*(1上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海 201103;2松江區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,上海 201611) 10新優(yōu)品種栽培管理本期視點(diǎn)產(chǎn)業(yè)市場病蟲防控 產(chǎn)業(yè)廣角中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2016(8):10 -13菜田的建成不僅為蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、周年均衡供應(yīng)、豐富市民菜籃子提供了保障,也為蔬菜水肥一體化發(fā)展提供了硬件基礎(chǔ)。但是,上海市蔬菜水肥一體化起步較晚,灌溉制度、施肥制度和菜地土壤質(zhì)量預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)相對滯后。另外,由于“上海不缺水”等落后觀念,導(dǎo)致蔬菜水肥一體化推廣進(jìn)展緩慢。經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)(表1),全市配置噴滴灌設(shè)備的蔬菜基地總面積逾 2 090.74hm2(31 361 畝),應(yīng)用面積逾 930 hm2(13 950 畝),其中噴灌 651.47 hm2(9 772.1 畝),滴灌 314.10 hm2(4 711.5 畝),應(yīng)用基地約 100 家。但存在園區(qū)設(shè)計(jì)不合理、部分設(shè)施設(shè)備不配套、水泵壓力不足、管道老化、技術(shù)人員匱乏等問題。表 1 上海市蔬菜水肥一體化基地調(diào)查結(jié)果地點(diǎn)基地面積hm2(畝)噴灌hm2(畝)滴灌hm2(畝)閔行 174.83(2 622.45) 92.20(1 383.00) 40.53(607.95)嘉定 361.60(5 424.00) 60.71(910.65) 46.55(698.25)寶山 73.87(1 108.05) 19.30(289.50) 9.13(136.95)浦東 77.71(1 165.65) 24.49(367.35) 12.20(183.00)奉賢 112.60(1 689.00) 47.83(717.45) 21.58(323.70)松江 133.33(1 999.95) 7.67(115.05) 5.67(85.05)金山 752.64(11 289.60) 284.76(4 271.40) 137.01(2 055.15)青浦 90.17(1 352.55) 12.65(189.75) 8.55(128.25)崇明 314.00(4 710.00) 101.87(1 528.05) 32.87(493.05)合計(jì) 2 090.74(31 361.10) 651.47(9 772.05)314.10(4 711.50)近年來,隨著農(nóng)業(yè)部對水肥一體化技術(shù)重視程度的不斷增強(qiáng)及應(yīng)用范圍的不斷加大(農(nóng)業(yè)部辦公廳,2013),在上海市農(nóng)委及農(nóng)技部門的努力下,上海市蔬菜水肥一體化技術(shù)發(fā)展得到了有效推進(jìn)。2013年上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心聯(lián)合上海交通大學(xué)、上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院等科研院所共同實(shí)施了上?!笆卟怂室惑w化技術(shù)集成示范”科技興農(nóng)項(xiàng)目,通過研究制定設(shè)施菜地養(yǎng)分評估與推薦施肥技術(shù),調(diào)研確定番茄、黃瓜單位養(yǎng)分吸收量以及需肥規(guī)律和灌溉制度,通過水肥耦合試驗(yàn)建立起番茄、黃瓜水肥一體化技術(shù)指標(biāo)體系(蔡樹美 等 ,2015;楊丹妮 等 ,2016),并制定了水肥一體化技術(shù)規(guī)程。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)示范,研制出 6 個(gè)蔬菜的水溶性肥料配方,同時(shí),對蔬菜水肥一體化技術(shù)進(jìn)行了績效評估。評估結(jié)果表明,應(yīng)用水肥一體化技術(shù)較常規(guī)蔬菜生產(chǎn)平均增產(chǎn) 12.78%,節(jié)肥達(dá)到 44.05%,節(jié)水達(dá)到 53.53%,灌溉施肥省工率達(dá)到 50.11%。另外,技術(shù)部門還在全市開展技術(shù)示范、培訓(xùn)和推廣工作。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)(表 2),20142015 年,全市開展蔬菜水肥一體化技術(shù)示范推廣面積達(dá)到3090.13hm2(4.64 萬畝)。由此,蔬菜水肥一體化技術(shù)才真正在全市得到發(fā)展壯大。表 2 上海市 2014 2015 年蔬菜水肥一體化推廣統(tǒng)計(jì)區(qū)(縣)推廣面積(2014 年)hm2(畝)推廣面積(2015 年)hm2(畝)寶山 0.67(10.05) 30.07(451.05)崇明 553.53(8 302.95) 1 068.67(16 030.05)奉賢 37.00(555.00) 53.67(805.05)嘉定 65.60(984.00) 79.73(1 195.95)金山 444.93(6 673.95) 511.60(7 674.00)閔行 11.47(172.05) 26.00(390.00)浦東 20.50(307.50) 36.57(548.55)青浦 2.00(30.00) 101.33(1 519.95)松江 17.40(261.00) 15.40(231.00)光明 7.33(109.95) 8.67(130.05)合計(jì) 1 160.43(17 406.45) 1 929.70(28 945.50)2 上海市蔬菜水肥一體化技術(shù)主要 模式目前上海市蔬菜水肥一體化應(yīng)用模式主要有 3種:文丘里施肥器 + 滴灌模式、比例式注肥泵 + 滴灌模式、比例式注肥泵 + 噴灌模式。由圖 1 可知,目前上海各種施肥設(shè)備應(yīng)用中,文丘里施肥器所占比重最大且逐步增加,2014 年全市應(yīng)用 22 687 套,2015 年為 26 573 套,分別占總施肥器總量的 67.3%和 65.4%;其次為固定式免電源比例注肥泵,2014年為 10 763 套,2015 年為 13 628 套,分別占施肥器應(yīng)用總量的 31.9% 和 33.5%,其余幾種施肥設(shè)備數(shù)量較少,不足 1%。從數(shù)據(jù)分析可知,文丘里施肥器和固定式免電源比例注肥泵為上海市主要使用的施肥設(shè)備,全自動灌溉施肥機(jī)為高端用戶采用,其余兩種移動式施肥設(shè)備為特殊用戶采用。2015年文丘里施肥器銷售量增速放緩,固定式免電源比例注肥泵銷售量持續(xù)增加。由此可見廣大用戶對灌溉設(shè)備和灌溉質(zhì)量的要求不斷提高,施肥設(shè)備慢慢由低端價(jià)廉的文丘里施肥器向比例注肥泵轉(zhuǎn)變。此外,移動式免電源施肥車由于造價(jià)低、使用方便,2015 年出現(xiàn)較大幅度增長。2.1 文丘里施肥器 + 滴灌模式蔬菜生產(chǎn)中,以棚為單位,在大棚進(jìn)水口安裝 11新優(yōu)品種栽培管理本期視點(diǎn)產(chǎn)業(yè)市場病蟲防控 產(chǎn)業(yè)廣角中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES文丘里裝置。使用時(shí)將提前配好的肥液通過此裝置直接施入田中。若水壓足夠,可多棚同時(shí)開啟。肥液吸收完畢后,及時(shí)關(guān)閉文丘里開關(guān)后,之后繼續(xù)灌水10分鐘左右,沖刷管道肥液殘?jiān)?,避免管道堵塞。文丘里施肥器具有造價(jià)低廉(65 元·個(gè)-1),使用方便,施肥濃度穩(wěn)定,無須外加動力等特點(diǎn),其缺點(diǎn)是不能控制施肥比例且壓力損失較大,一般適于灌區(qū)面積不大的菜田。結(jié)合上海市實(shí)際蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀,一般 1 hm2(15 畝)以下的以茄果瓜類蔬菜為主的散戶菜農(nóng)和小規(guī)模蔬菜生產(chǎn)基地適宜采用該生產(chǎn)模式。2.2 比例式注肥泵 + 滴灌模式上海市蔬菜規(guī)?;a(chǎn)基地面積多集中在1020 hm2(150300畝),蔬菜生產(chǎn)種類繁多且連片種植,因此在茄果瓜類等周期較長的蔬菜作物生產(chǎn)中多采用比例式注肥泵 + 滴灌的水肥一體化生產(chǎn)模式??砂惭b固定式比例注肥泵,為節(jié)約成本也可采用移動式施肥車裝置。實(shí)施基地可根據(jù)水壓情況、注肥泵流量大小以及蔬菜種植面積等設(shè)置不同數(shù)量的注肥泵。使用時(shí)將提前配好的肥液通過比例式注肥泵直接施入田中。如果水壓、流量足夠,可多棚同時(shí)定時(shí)定量施肥。使用比例式注肥泵,水壓損失較小,可根據(jù)水壓大小自行調(diào)節(jié)吸肥比例。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴,按流量不同,價(jià)格在 3 00010 000元·個(gè)-1,一個(gè)比例式注肥泵可供0.10.5 hm2(1.57.5 畝)設(shè)施菜地施肥。2.3 比例式注肥泵 + 噴灌模式上海市規(guī)?;卟松a(chǎn)基地綠葉蔬菜生產(chǎn)多采用比例式注肥泵 + 噴灌的水肥一體化模式。既可安裝固定式比例注肥泵,也可根據(jù)基地面積、蔬菜種類等使用移動式施肥車。應(yīng)用移動式施肥車時(shí),520個(gè)大棚劃分為一組,每組預(yù)留一個(gè)灌溉接口。施肥時(shí),將施肥車運(yùn)至管道接口處,進(jìn)水口與出水口分別與灌溉管道上水口和下水口相連,肥液罐可按照作物種類、品種及肥料種類在田間直接完成肥液配制,接通水路即可將肥液按比例施入田中。采用比例式注肥泵為載體的水肥一體化生產(chǎn)模式,可節(jié)約人工70%左右,一個(gè)面積20 hm2(300畝)的蔬菜基地,只需一個(gè)灌溉施肥工即可完成全場蔬菜灌溉施肥所有工作,且肥料利用率大幅提高 30%以上,節(jié)本增效顯著。3 上海市水肥一體化技術(shù)應(yīng)用要求水肥一體化技術(shù)(尤蘭婷,2011)適宜于上海有河道、井、蓄水池等固定水源的地方,且水質(zhì)符合GB 5084農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。為預(yù)防堵塞,若灌溉水中水溶無機(jī)物含量為10100 mg·L-1,需先用 100 目篩網(wǎng)進(jìn)行過濾,再使用砂石過濾器進(jìn)行過濾;若灌溉水中的無機(jī)物含量達(dá)到 100 mg·L-1以上,需采用疊片式過濾器。3.1 首部 首部配置 2 臺泵,通過變頻控制柜交替使用。過濾器通常采用砂石過濾器和疊片式過濾器,且設(shè)計(jì)成反沖洗的為好。疊片式過濾器要定期拆卸清洗,一般每周一次;滴灌管尾端定期打開清洗,一般每月一次,此為滴灌系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。3.2 微灌系統(tǒng) 要根據(jù)地形、田塊、單元、土壤質(zhì)地、作物種植方式、水源特點(diǎn)等基本情況設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)的埋設(shè)深度、長度、灌區(qū)面積等。水肥一體化的灌水方式圖 1 上海市主要施肥設(shè)備應(yīng)用量移動式汽油泵注肥車 24 套移動式汽油泵注肥車 19 套全自動灌溉施肥機(jī) 16 套全自動灌溉施肥機(jī) 25 套2015 年2014 年文丘里施肥器22687 套移動式免電源施肥車 231 套移動式免電源施肥車 382 套固定式比例注肥泵 10 763 套固定式比例注肥泵 13 628 套文丘里施肥器26573 套 12新優(yōu)品種栽培管理本期視點(diǎn)產(chǎn)業(yè)市場病蟲防控 產(chǎn)業(yè)廣角中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES可采用管道灌溉、噴灌、微噴灌、滴灌、滲灌等。3.3 施肥器 包括配肥池、文丘里、比例式注肥泵、全自動施肥機(jī)等。3.4 選擇適宜肥料種類 應(yīng)選用全水溶性肥料,包括大量元素水溶肥、有機(jī)液肥、含氨基酸、腐殖酸液肥等。如噴得福大量元素水溶肥、噴施寶有機(jī)液肥以及坤之緣氨基酸和腐植酸液肥等在上海均得到較大面積 應(yīng)用。3.5 灌溉施肥的操作 灌溉施肥程序分為3個(gè)階段(張承林,2005):第一階段,選用不含肥的水濕潤;第二階段,施用肥料溶液灌溉;第三階段,用不含肥的水清洗灌溉系統(tǒng)。4 發(fā)展建議蔬菜生產(chǎn)中應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可有效節(jié)水節(jié)肥,提高水肥利用率,減少農(nóng)業(yè)面源污染,顯著減少用工量,有效緩解蔬菜生產(chǎn)中勞動力不足的現(xiàn)狀,促進(jìn)菜農(nóng)增產(chǎn)增收,提高種菜積極性,對提高上海市蔬菜生產(chǎn)水平,保障地產(chǎn)蔬菜安全穩(wěn)定供應(yīng)起到了積極推進(jìn)作用。但在實(shí)際生產(chǎn)中問題和矛盾也很突出。筆者結(jié)合上海市蔬菜生產(chǎn)實(shí)際提出了以下建議,以期為上海市蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供對策。第一,加強(qiáng)政府引導(dǎo)作用。上海市政府主管部門應(yīng)該會同技術(shù)部門協(xié)商制定完善的蔬菜水肥一體化技術(shù)示范推廣方案,并落實(shí)相關(guān)配套政策,加大蔬菜水肥一體化技術(shù)推廣力度,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;卟松a(chǎn)基地水肥一體化技術(shù)全覆蓋。第二,加強(qiáng)水肥一體化關(guān)鍵技術(shù)研究。上海市蔬菜面積小,主要以綠葉菜為主,如何保障市民菜籃子,實(shí)現(xiàn)蔬菜全年均衡供應(yīng)是一大難題。上海市蔬菜水肥一體化技術(shù)起步晚、技術(shù)不完善。農(nóng)業(yè)科技部門應(yīng)針對上海市蔬菜生產(chǎn)特點(diǎn),開展不同蔬菜水肥耦合關(guān)鍵指標(biāo)的研究,完善蔬菜水肥一體化技術(shù)指標(biāo)體系,為大力示范推廣該技術(shù)提供技術(shù) 保障。第三,加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)示范。水肥一體化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù),對于農(nóng)業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)要求較高。目前上海市蔬菜生產(chǎn)勞動力整體水平較低,多數(shù)不能掌握該操作方法。因此,應(yīng)當(dāng)加大技術(shù)培訓(xùn)力度,通過課堂講解、田間示范等形式,促使蔬菜從業(yè)人員快速掌握蔬菜水肥一體化技術(shù),為該技術(shù)的大力示范推廣奠定人員素質(zhì) 基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)蔡樹美,呂衛(wèi)光,田吉林,李建勇,朱恩,余廷園,諸海燾2015水肥優(yōu)化耦合下設(shè)施青菜的養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累規(guī)律生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),31(3):385-389陳德明,孫海,孫延?xùn)|2010搞好上海城郊設(shè)施菜田建設(shè),提升地產(chǎn)蔬菜供應(yīng)保障能力長江蔬菜,(5):1-4羅勤,陳竹君,閆波,雷金繁,張曉敏,白新祿,周建斌2015 水肥減量對日光溫室土壤水分狀況及番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影 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化學(xué)工業(yè)出版社張瑞明,朱建華,高善民,李珍珍,林天杰,陸利民,楊忠,唐紀(jì)華2011滬郊設(shè)施菜地連作土壤鹽分積累及離子組成變化的研究上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),27(4):76-79鄒瑞昌,冉瑞碧,王遠(yuǎn)全,王愛民,王險(xiǎn)峰,杜紀(jì)艷2015設(shè)施蔬菜水肥一體化技術(shù)應(yīng)用效果研究長江蔬菜,(6):54-56 13新優(yōu)品種栽培管理本期視點(diǎn)產(chǎn)業(yè)市場病蟲防控 產(chǎn)業(yè)廣角中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES