設施蔬菜水肥一體化技術.pdf

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2019.16.013別之龍，博士，華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院教授，博士生導師，國家蔬菜改良中心華中分中心主任，國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術體系設施栽培崗位科學家，主要從事設施蔬菜生長發(fā)育調控研究，先后主持國家自然科學基金、中以國際科技合作項目等縱向科研項目30 余項，在國內外發(fā)表論文200余篇，其中SCI論文40余篇，以第1完成人獲得省部級獎勵3項，先后榮獲“中國農(nóng)業(yè)工程學會青年科技獎”“湖北省自然科學基金青年杰出人才”“武漢市學科帶頭人”“武漢市黃鶴英才（農(nóng)業(yè)）”等稱號，2014年被評為第六屆全國優(yōu)秀科技工作者，享受國務院政府特殊津貼專家?，F(xiàn)為國際園藝學會會員，中國農(nóng)業(yè)工程學會理事，中國園藝學會設施分會常務理事，中國農(nóng)業(yè)工程學會設施園藝工程專業(yè)委員會委員。長江蔬菜副主編，Scientia Horticulturae咨詢編委，中國蔬菜中國瓜菜編委?；试饺鲈蕉?農(nóng)藥越打越多，土地越種越瘦這是我國設施蔬菜迅猛發(fā)展背后的尷尬現(xiàn)實。 過量、不合理施肥用藥，不僅增加生產(chǎn)成本， 也嚴重威脅著農(nóng)產(chǎn)品質量安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全。 從農(nóng)業(yè)部制定到2020年化肥使用量零增長行動方案和到 2020 年農(nóng)藥使用量零增長行動方案，到科技部啟動“化學肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術研發(fā)”專項，一時間，設施蔬菜“化肥、農(nóng)藥雙減”項目在全國遍地開花，試驗田里的無數(shù)次探索，承載了人們“綠色農(nóng)田、放心菜園”的殷殷期盼。編者按2019.16基金項目： 湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新行動項目 ； 國 家 重 點 研 發(fā) 計 劃 項 目（2016YFD0201008）楊文杰，華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院，E-mail：yangwenjiemail.hzau.edu.cn別之龍，華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院黃遠，通訊作者，華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院，武漢，430070，E-mail：huangyuanmail.hzau.edu.cn收稿日期：2019-07-30設施蔬菜水肥一體化技術楊文杰 別之龍 黃遠水肥一體化， 又稱灌溉施肥、管道施肥、隨水施肥等，是指利用管道灌溉系統(tǒng)，將液體肥料或可溶性固體肥料配制成的肥液與灌溉水一起定時、定量輸送到作物生長區(qū)域的方法。 水肥一體化能夠根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況和作物的需肥、 需水規(guī)律與特點，做到精準灌溉、科學施肥，具有水肥均衡、節(jié)水節(jié)肥，易于控制溫濕度，減輕病害，提高水肥利用率， 減少人力與物力的浪費，改善產(chǎn)品品質和生態(tài)環(huán)境的優(yōu)點1。 因此，應用水肥一體化可改善設施蔬菜生產(chǎn)中的水肥管理問題，并可用于開發(fā)沙地、陡坡地、鹽堿地等邊緣土地，有利于提高設施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能力和農(nóng)業(yè)標準化、自動化、規(guī)?；图s化發(fā)展，是一種現(xiàn)代化的施肥方式2。 本文對設施蔬菜水肥一體化的技術要點進行了分析，對設施蔬菜的優(yōu)質高效栽培、減肥增效具有一定的參考價值。1 設施蔬菜水肥一體化設施設備水肥一體化系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸水管網(wǎng)、施肥器等部分組成。水源 可選擇江、 河、湖泊、池塘、水庫、溝渠或收集的雨水等地表水以及井水、 泉水等地下水。水源應根據(jù)實際情況進行預處理，去除泥沙和雜質，再經(jīng)首部樞紐處理，處理后的水質應符合GB/T 5084-2005 農(nóng)田灌溉水質標準和 GB/T 50485-2009微灌工程技術規(guī)范的規(guī)定。首部樞紐 包括水泵及動力機、過濾器、肥料注入裝置、測量控制儀等多種設施設備。a.水泵。 常用的水泵有潛水泵、深井泵、離心泵、管道泵等。根據(jù)水源狀況、灌溉面積選用適宜類型和功率的水泵，有條件時可配置2臺泵交替使用。b.過濾裝置。 一般安裝在水32- -2019.16源附近。 有沉淀池、攔污柵、砂石過濾器、篩網(wǎng)過濾器、離心過濾器和疊片過濾器等。 進水端直接與水泵出水口相連， 出水端與供水管網(wǎng)相連。 過濾裝置應能夠過濾掉大于灌水器流道尺寸1/101/7的粒徑雜質。c.施肥裝置。 主要有肥液配制和施肥裝置設備。肥液配制設備包括施肥桶或施肥池，應選擇抗腐蝕材料， 或在內壁涂防腐層。施肥裝置包括重力自壓式施肥、壓差式施肥裝置、文丘里施肥器、比例式注肥泵3。目前應用較多的是文丘里施肥器和比例式注肥泵，使用時根據(jù)實際情況進行選擇4。d.控制設備和儀表。 包括控制閥、流量和壓力調節(jié)器、流量表或水表、壓力表、安全閥、止逆閥、進排氣閥、 電器控制柜或程序控制器、電磁閥或閘閥、傳感器、控制線路等，可根據(jù)需要選擇安裝。灌溉系統(tǒng) 根據(jù)不同作物和栽培設施選擇不同的灌溉系統(tǒng)，也可以多種灌溉方式并存，主要包含干管、 支管、 灌水器等設備。 干管鋪設的間距應控制在120 m 以內，毛管（滴灌帶）可在作物播種噴撒完除草劑后， 鋪設在兩壟中間。 灌水器是整個系統(tǒng)末端的灌水裝置，分為滴灌、微噴和噴灌系列5。 符合NY/T 2623-2014灌溉施肥技術規(guī)范中系統(tǒng)布設技術要求。 滴灌管應順行鋪設，距離作物主干基部515 cm。2 水肥一體化的主要類型與模式水肥一體化的類型應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況以及蔬菜的種類進行選擇。 目前設施蔬菜水肥一體化常用的模式有文丘里施肥器+滴灌、 文丘里施肥器+微噴灌和比例式施肥器+滴灌。茄果類、瓜類等蔬菜作物生產(chǎn)一般采用施肥器+滴灌模式， 綠葉蔬菜生產(chǎn)一般采用施肥器+微噴模式6，7。 隨著用戶對灌溉設備和灌溉質量要求的提高，施肥設備由文丘里施肥器向比例式注肥泵轉變。此外，移動式免電源施肥車由于造價低、使用方便，有較大幅度增長趨勢4。施肥模式有半程水肥一體化和全程水肥一體化8。半程水肥一體化常應用于土壤栽培， 施肥采用基施和追施相結合的方式，基肥在定植前施足， 結合耕地翻入土中， 作物生長過程中采用水肥一體化方式追肥。 全程水肥一體化常應用于無土栽培， 蔬菜整個生長過程所需養(yǎng)分和水分全程采用水肥一體化方式供給管理。3 水肥一體化的技術要點3.1 肥料選擇水肥一體化肥料選擇標準為溶解度高、養(yǎng)分含量高、肥料間相容性好、對灌溉水影響小、腐蝕性弱。固體肥包括大量元素、中量元素、微量元素，常用的普通大量元素固體肥有：尿素、硝酸鉀、硝酸銨、硫酸銨、硝酸鈣、磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、氯化鉀等；中量元素肥料有硫酸鎂。 液體肥包括氨基酸水溶肥、 含腐植酸水溶肥、 有機水溶肥以及大量元素水溶肥、中量元素水溶肥、微量元素水溶肥。 根據(jù)作物類型和生長發(fā)育階段等選擇符合農(nóng)業(yè)部行業(yè)登記的肥料。在選擇肥料品種時要考慮以下問題： 肥料與灌溉水間的相互作用，灌溉水的溫度、水質、pH值、 電導率和可溶性鹽含量等對肥料溶解度和酸堿度的影響；如硬度高的灌溉水應選擇酸性肥料（磷酸或磷酸二氫銨等磷肥）以防沉淀生成； 早春低溫季節(jié)少用尿素， 多用銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥等防止鹽析現(xiàn)象。 肥料對灌溉設備材質的腐蝕問題，如硫酸銨、硝酸銨、 磷酸及硝酸鈣等避免使用鍍鋅鐵設備；磷酸二銨、硫酸銨、硝酸銨等避免使用青銅或黃銅設備。作物對氯離子的耐性，對某些氯敏感作物 （如西瓜、 馬鈴薯等） 和鹽漬化土壤要控制使用氯化鉀，配合使用硫酸鉀和氯化鉀。肥料間的相容性， 對混合后會產(chǎn)生沉淀的肥料采用2個以上的貯肥罐分別貯存。3.2 制定灌溉施肥管理制度水分管理 設施滴灌施肥的灌水定額應比大棚畦灌減少30%40%；蔬菜適宜的計劃濕潤深度一般為2030 cm。 根據(jù)種植作物的需水規(guī)律、土壤理化性質、土壤墑情、蔬菜的根系分布、設施環(huán)境條件和技術措施等因素制定灌溉制度。 包括作物不同生育期的灌水量、灌水次數(shù)、灌溉時間和每次灌水量的確定。以黃瓜為例：每茬春黃瓜的總灌溉量為3 0004 500 m3/hm2，定植時澆足水， 定植成活至初花期適當控水蹲苗，結果期供應足量的水分9。施肥制度 確定不同生長階段的施肥量9，可利用施肥量的計算公式：施肥量=（目標產(chǎn)量/1 000每形成 1 000 kg 經(jīng)濟產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量-2.25土壤養(yǎng)分測定值有效養(yǎng)分系數(shù)）/（肥料中有效養(yǎng)分含量肥料利用率）。 第一步，確定作物的目標產(chǎn)量， 一般在當?shù)亟? a平均產(chǎn)量的基礎上增加 5%10%，或與上季正常產(chǎn)量持平。第二步，計算達33- -到目標產(chǎn)量的養(yǎng)分理論需求量。第三步， 調整養(yǎng)分理論需求量，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量的分析結果及有機肥的施用量進行調整。第四步，根據(jù)養(yǎng)分施吸比計算應施入的肥料量，一般設施栽培條件下氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）的利用效率分別為 55%68%、30%35%、70%80%，可用比傳統(tǒng)栽培方法減少 1/31/2的肥料用量來確定。 第五步，按照作物各生長階段需肥規(guī)律配置養(yǎng)分。以設施栽培黃瓜為例， 目標產(chǎn)量為 60 000 kg/hm2，每生產(chǎn)1 000 kg 黃瓜吸收 N 3.2 kg、P2O51.8 kg、K2O 4.4 kg9，按照N、P2O5、K2O 平均利用 效率 分 別 為62.5%、32.5%、75.0%， 在未計算土壤養(yǎng)分含量和肥料中有效養(yǎng)分含量的情況下， 實現(xiàn)上述產(chǎn)量應每1 hm2施N 192 kg、P2O5108 kg、K2O 234 kg； 黃瓜抽蔓期、 始瓜期、盛瓜期、結瓜后期 N 吸收率分別為 1.52%、14.80%、50.13%、32.70% ，P2O5吸 收 率 分 別 為0.86%、8.70%、46.78%、43.31%，K2O吸收率分別為0.87%、14.00%、47.36%、37.91%8， 則可計算出黃瓜設施栽培抽蔓期至結瓜后期肥水一體化的施肥制度。水肥耦合 按照總量控制、分段擬合、肥隨水走、少量多次的原則， 合理分配作物不同生育階段的總灌溉水量和施肥量7。具體內容包括基肥與追肥的比例及不同生育期的灌溉施肥次數(shù)、時間、灌水量和施肥量等，并根據(jù)天氣情況、 土壤墑情和作物長勢等因素進行調整。濃度控制 根據(jù)蔬菜種類、植株大小、生長階段、栽培方式等確定肥液的濃度， 避免肥害或營養(yǎng)不足。 通?？刂品柿先芤河幸韵路椒?，EC值為13 mS/cm，或鹽濃度13 g/L，或根據(jù)肥料養(yǎng)分含量稀釋 100800 倍，或按照肥料包裝說明書配制8。運行模式 一般按照 “清水肥水清水”的模式運行，即先用清水灌溉 10 min，再用肥水灌溉， 然后滴20 min左右清水，用于沖洗系統(tǒng)。4 注意事項設施維護 使用過程中要對系統(tǒng)設備進行日常維護，定期檢查、 及時維修系統(tǒng)的各種設備；過濾器每周拆卸清洗1次；定期清洗肥料罐； 按設備說明書要求保養(yǎng)施肥器；灌溉施肥過程中，若遇到供水中斷， 應盡快關閉施肥裝置的進水管閥門， 防止肥液倒流。防堵塞 殘留的肥液會使滴頭處生長青苔、 藻類等低等植物或微生物，肥料結晶或沉淀、灌溉水的雜質等均會導致滴頭堵塞。因此，應充分考慮不同灌溉方式對水質的要求，根據(jù)雜質類型、雜質多少進行水源凈化和過濾；生產(chǎn)中定期沖洗滴灌管尾端，一般滴完肥， 根據(jù)土壤水分狀況滴清水將管道內的肥液沖洗干凈。過濾器前后壓差大于 0.02 MPa時應清洗過濾器。防肥害 肥害可能是一次性過多施肥引起的， 會抑制蔬菜生長。此外，苗期還會因為一次性大量施用銨態(tài)氮肥而引起氨中毒問題。防脫肥 尿素、硝態(tài)氮肥（如硝酸鉀、水溶性復合肥）易隨水流失， 過量灌溉會造成養(yǎng)分流失到根層以下而造成脫肥， 因此避免過量灌溉。養(yǎng)分平衡 茄果類、瓜類蔬菜除了對氮、磷、鉀需求量較大外，對鈣、鎂、硫需求也較高9，因此，施肥時應配合施用大量元素、中微量元素及有機肥、化肥，以達到養(yǎng)分平衡供給。灌溉及施肥均勻 無論是滴灌還是噴灌， 都要保證灌溉均勻；盡量做到肥水混勻、保證每一植株水量和肥量一致。參考文獻1 李迪，譚啟玲設施蔬菜水肥一體化技術，節(jié)水省肥效率高J長江蔬菜，2017（21）：9-102 郭世榮，束勝.蔬菜水肥一體化管理實用技術M南京：江蘇鳳凰科學技術出版，20163 李永梅，陳學東，李鋒，等.我國水肥一體化技術發(fā)展研究J寧夏農(nóng)林科技，2018，59（9）：51-53.4 李建勇，沈海斌，朱恩，等.上海市蔬菜水肥一體化技術應用現(xiàn)狀及發(fā)展對策J中國蔬菜，2016（8）：10-13.5 呂名禮，張瑞，黃丹楓.蔬菜高效水肥一體化灌溉技術的實踐與發(fā)展建議J長江蔬菜，2016（14）：31-35.6 王春蕾，褚玨.奉賢區(qū)蔬菜生產(chǎn)水肥一體化技術應用現(xiàn)狀J上海蔬菜，2018（5）：74-75.7 陳坤，張慶社，閆妞，等.濟源市設施蔬菜水肥一體化應用現(xiàn)狀、存在的問題及建議J長江蔬菜，2018（3）：66-67.8 陳一定，孔海民，劉曉霞. 浙江省種植業(yè)主推技術之四水肥一體化技術J新農(nóng)村，2017（5）：21-23.9 中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所.中國蔬菜栽培學M.2 版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009.2019.1634- -