李衛(wèi)軍，張　宏，奚　輝，陳喜靖（.新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)辦公室，阿克蘇 300；.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所，杭州 300）

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日光溫室滴灌水肥一體化系統(tǒng)選擇與應(yīng)用技術(shù)*

李衛(wèi)軍1，張宏1，奚輝2，陳喜靖2
（1.新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)辦公室，阿克蘇 310021；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所，杭州 310021）

摘 要：文章根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目的研究與實(shí)踐，對(duì)水肥一體化應(yīng)用中的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了闡述，提出了適用于不同灌溉系統(tǒng)類型設(shè)備配置及管道布置等方案，介紹了主要施肥設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備、控制設(shè)備的特性及使用方法，根據(jù)作物目標(biāo)產(chǎn)量制定施肥量的方法，并對(duì)肥料選擇與配制，灌溉施肥注意要點(diǎn)和土壤濕度控制等方法進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：日光溫室 水肥一體化 灌溉 施肥 滴灌

水肥一體化技術(shù)是將節(jié)水灌溉與施肥融為一體的“水肥耦合”農(nóng)業(yè)新技術(shù)。它將可溶性固體或液體肥料配兌成肥液與灌溉水一起，通過(guò)管道和灌水器，依據(jù)作物需肥特點(diǎn)，均勻、定時(shí)、定量供給作物水分和養(yǎng)分的過(guò)程。水肥一體化技術(shù)不僅有效節(jié)約人工成本，節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，提高肥料利用效率，而且增產(chǎn)效果明顯［1～3］，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)［4］。還可以避免常規(guī)施肥易過(guò)量并引起揮發(fā)和流失等問(wèn)題，有利于保護(hù)環(huán)境［5］。由于水肥一體化技術(shù)綜合性很強(qiáng)，是現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，與原有的灌溉施肥方式有很大的區(qū)別，人們對(duì)于水肥一體化技術(shù)應(yīng)用還存在許多不清楚的問(wèn)題，需要根據(jù)各地不同的條件進(jìn)行探索與實(shí)踐。

阿克蘇地區(qū)地處塔克拉瑪干沙漠西北部，天山南麓，屬典型的干旱綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)在日光溫室生產(chǎn)中，農(nóng)民普遍采用傳統(tǒng)的大水漫灌和肥料沖施等生產(chǎn)方式，造成灌溉用水大，肥效不能有效發(fā)揮，水肥供應(yīng)的間歇性和脈沖性不僅對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響且極易導(dǎo)致室內(nèi)濕度高而引發(fā)病蟲(chóng)害加重。膜下滴灌水肥一體化技術(shù)的引進(jìn)、應(yīng)用與推廣，改變了傳統(tǒng)的水肥灌溉方式，達(dá)到了節(jié)水、節(jié)肥、省力和高產(chǎn)、高效的目的，也推動(dòng)了設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化灌溉施肥技術(shù)應(yīng)用普及。

1 水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)選擇與設(shè)備配置

1.1 水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)的選擇

日光溫室滴灌水肥一體化系統(tǒng)由水源、首部樞紐、輸配水管道、灌水器4部分組成。首部樞紐包括動(dòng)力設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備、施肥裝置、控制和量測(cè)設(shè)備、保護(hù)裝置；輸配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制閥門(mén)；灌水器包括滴頭或滴灌帶。在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)供水方式，選擇不同的灌溉施肥系統(tǒng)。

（1）集中供水統(tǒng)一灌溉施肥系統(tǒng)。由機(jī)房（水泵）供水，變頻設(shè)備調(diào)壓，統(tǒng)一配肥、過(guò)濾后通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、壓力輸水管網(wǎng)直接將肥水輸送至每個(gè)日光溫室的滴灌系統(tǒng)。該系統(tǒng)首部樞紐設(shè)備集成度高，實(shí)行統(tǒng)一灌溉、統(tǒng)一施肥的生產(chǎn)模式，適宜于園區(qū)化生產(chǎn)應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成：水泵+變頻控制設(shè)備+施肥裝置+過(guò)濾設(shè)備+控制和量測(cè)設(shè)備+保護(hù)裝置+田間滴灌系統(tǒng)。

（2）集中供水獨(dú)立灌溉施肥系統(tǒng)。配置統(tǒng)一的機(jī)房，機(jī)房水泵由變頻設(shè)備控制，壓力管網(wǎng)輸水至每個(gè)日光溫室的水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成：輸水管+控制設(shè)備+水壓顯示設(shè)備+文丘里施肥器（或壓差式施肥罐）+簡(jiǎn)易過(guò)濾器+田間滴灌系統(tǒng)。

（3）單設(shè)施獨(dú)立水源施肥灌溉系統(tǒng)。地下水位較高且水質(zhì)符合設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量要求，建設(shè)單設(shè)施獨(dú)立水源，首部選擇文丘里施肥器及篩網(wǎng)式過(guò)濾器，構(gòu)成簡(jiǎn)易的獨(dú)立運(yùn)行加壓灌溉施肥系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成：水泵+文丘里施肥器（或壓差式施肥罐）+簡(jiǎn)易過(guò)濾器+田間滴灌系統(tǒng)。

1.2 水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)設(shè)備配置

（1）動(dòng)力設(shè)備。根據(jù)灌溉系統(tǒng)的不同可選擇深井泵、潛水泵、離心泵和管道泵進(jìn)行管網(wǎng)加壓供水，一般集中供水出地面水凈壓力400 kPa以下，單設(shè)施獨(dú)立水源供水出地面水凈壓力180～250 kPa。

（2）變頻控制器。變頻控制器是農(nóng)業(yè)園區(qū)灌溉施肥系統(tǒng)的常用控制設(shè)備，可在用水量變化較大的情況下也保持恒定水壓。適宜于個(gè)性灌溉施肥、作物多樣、一次性灌溉面積不等、灌溉施肥不能統(tǒng)一、通過(guò)設(shè)計(jì)灌溉分區(qū)的方式不能達(dá)到管理需求的，通過(guò)變頻控制，使灌溉與施肥管理變得簡(jiǎn)單方便。

（3）過(guò)濾設(shè)備。根據(jù)水質(zhì)條件采用組合式過(guò)濾系統(tǒng)（砂礫石-疊片或篩網(wǎng)、砂礫石-離心-疊片或篩網(wǎng)、離心-疊片或篩網(wǎng)）或單類型過(guò)濾器（疊片或篩網(wǎng)）。水源取自地下水且水質(zhì)比較好時(shí)，可以采用簡(jiǎn)單的過(guò)濾裝置，以網(wǎng)式過(guò)濾器和疊片式過(guò)濾器為主。

網(wǎng)式過(guò)濾器。是灌溉施肥中最常用的過(guò)濾設(shè)備，利用濾網(wǎng)直接攔截水中雜質(zhì)，適合過(guò)濾粉粒、砂和水垢等污物，可過(guò)濾無(wú)機(jī)肥料雜質(zhì)和未溶解的顆粒，去除懸浮物、顆粒物，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等。簡(jiǎn)單的網(wǎng)式過(guò)濾器為單層濾網(wǎng)，自動(dòng)反清洗過(guò)濾器有兩層濾網(wǎng)。濾網(wǎng)有多種規(guī)格，滴灌系統(tǒng)較多應(yīng)用120～200目濾網(wǎng)。

疊片式過(guò)濾器。由多層薄片、兩邊刻有大量微米級(jí)溝槽的塑料疊片組成的柱狀過(guò)濾器，正常工作時(shí)，水流流經(jīng)疊片，雜物截留在片壁和凹槽中，是一種三維過(guò)濾，過(guò)濾效率高。疊片式過(guò)濾器分手動(dòng)或自動(dòng)沖洗，在流量相同時(shí)，它比網(wǎng)式過(guò)濾器存留雜質(zhì)的能力強(qiáng)。疊片式過(guò)濾器對(duì)有機(jī)雜質(zhì)、特別是纖維狀有機(jī)雜質(zhì)過(guò)濾效果較好，常與網(wǎng)式過(guò)濾器組合使用。

組合式或反沖洗過(guò)濾器可用于集中供水的首部，對(duì)于獨(dú)立施肥系統(tǒng)，通常只需要在每戶棚頭安裝一個(gè)6.67 cm左右的網(wǎng)式或疊片式過(guò)濾器即可，這樣配置拆卸清洗均比較方便，農(nóng)民容易管理與使用。

2 水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)田間管道布置

2.1 主管道布置

日光溫室的面積通常寬10～12 m，長(zhǎng)80～100 m，按1.5 m壟寬計(jì)算，需要530～800 m的滴灌管，按滴頭間距0.3 m、出水量2.5 L/h計(jì)算，總出水量為4.4～6.6 t/ h，如果布置一條壁厚4.6 mm，DN50供水管，總供水量為4.4 t/h時(shí)，管道從棚頭進(jìn)去，管長(zhǎng)80 m，管損為2.4 m；總供水量為6.6 t/h時(shí)，管道應(yīng)從大棚中間進(jìn)去向兩邊分，管總長(zhǎng)為100 m，一半管長(zhǎng)為50 m，管損為3.1 m。因此，應(yīng)通過(guò)管損計(jì)算合理確定道管徑及布置方式。

滴灌管布置不當(dāng)易造成鹽分在幼苗根部附近積聚，造成危害，一般可通過(guò)大行距布置雙管、或單管布置時(shí)縮小行距、控制滴灌水量等方法解決。滴灌管有一壟單管或一壟雙管布置方式。一壟單管作物行距不能太寬，滴灌水量要充分，要滴到濕潤(rùn)峰推過(guò)植株位置一直到壟邊緣；一壟雙管滴灌管需靠近植株，水滴至兩邊濕潤(rùn)峰到壟中間相遇即止。

3 肥料選擇與施肥時(shí)間與施肥量控制

3.1 肥料選擇

肥料溶解度應(yīng)符合水肥一體化的要求，具備本地供應(yīng)充足、價(jià)格適宜、養(yǎng)分濃度高、肥效好、穩(wěn)定性好、兼容性強(qiáng)且能改善土壤理化性狀的特性。生產(chǎn)上一般選擇以尿素、磷酸二氫鉀、溶解性較好磷酸一銨（工業(yè)級(jí)）、硫酸鉀為水肥一體化滴灌肥的配肥原料，必要時(shí)也可加入微量元素、氨基酸、腐植酸、海藻酸等。

3.2 施肥計(jì)算與方法

水肥一體化施肥量可根據(jù)作物目標(biāo)產(chǎn)量、不同土壤肥力和不同的生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)需求等因素進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，并選擇合理養(yǎng)分配比的水溶性復(fù)合肥，或者自行配制不同養(yǎng)分配比營(yíng)養(yǎng)液。以番茄為例，依據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的目標(biāo)產(chǎn)量法，番茄每形成1 000 kg果實(shí)需吸收N 2.8～4.5 kg，P2O50.5～1.0 kg，K2O 3.9～5.0 kg，同時(shí)考慮到當(dāng)?shù)赝寥郎承暂^強(qiáng)，且有大水壓鹽習(xí)慣等因素，確定本地目標(biāo)產(chǎn)量為150 t/hm2溫室越冬茬番茄水肥一體化灌溉施肥參考值如下。

定植3～5 d后視墑情滴一次緩苗水，加少量水溶肥，至第一穗果膨大，視墑情再滴1次肥水，灌水定額 10 m3/667 m2；第一穗果達(dá)到核桃大小，滴水1次，灌水定額 10～12 m3/667 m2；然后進(jìn)入正常滴水灌溉階段，每次灌水定額5～10 m3/667 m2，滴水周期3～7 d；盛果期，4～5 d滴水1次，每次灌水定額 12～15 m3/667 m2；采收后期滴水施肥量適當(dāng)減少，5～7 d滴水1次，每次灌水定額 10～12 m3/667 m2。11月底12月初以后，溫度降低，溫棚密封，視土壤濕度和番茄生長(zhǎng)狀況控制灌溉施肥，防止棚內(nèi)濕度過(guò)高。氮肥施用量隨著植株生長(zhǎng)逐漸加大，從第一穗果長(zhǎng)到5 cm以后至采收旺季需肥量最大，采收中后期需肥量下降。磷的需求在苗期較大一些，后期需求較低，平穩(wěn)供應(yīng)即可。鉀素營(yíng)養(yǎng)對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)比較重要，需求量主要集中在坐果以后，番茄對(duì)鉀素營(yíng)養(yǎng)的需求量比氮素還大。鈣、鎂也是番茄果實(shí)生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需要吸收的主要元素，番茄對(duì)鈣的吸收曲線與氮類似，鎂的吸收量約為磷的一半，在土壤鈣、鎂不足的情況下，滴施硝酸鈣、硫酸鎂有助于增產(chǎn)。

在初始應(yīng)用水肥一體化技術(shù)時(shí)，操作不熟練，肥料利用率不高，施肥量可以大一些，運(yùn)用熟練以后，可根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)靈活調(diào)節(jié)施肥時(shí)間和施肥量。其它作物水肥一體化施肥量設(shè)計(jì)同樣可以根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量、養(yǎng)分需求量和土壤肥力狀況進(jìn)行施肥設(shè)計(jì)，計(jì)算滴灌施肥量時(shí)肥料利用率可按提高20%～30%折算。

3.3 灌溉施肥方法

少量多次是水肥一體化灌溉施肥的技術(shù)原則，它符合植物根系不間斷吸收養(yǎng)分的特點(diǎn)，并可以減少肥料淋失。施用水溶肥時(shí)要注意以下一些事項(xiàng)。

（1）肥料溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用，特別是在水質(zhì)不好的情況下，防止肥料成分與水中物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)。

（2）灌溉肥液濃度在0.1%～0.3%，根據(jù)土壤濕度和作物不同而有區(qū)別，蔬菜上應(yīng)用肥液濃度低一些，土壤干燥時(shí)濃度可低一些，土壤濕潤(rùn)時(shí)濃度可高一些。肥液濃度可適當(dāng)調(diào)節(jié)，但濃度較高時(shí)更要注意少量多次。

（3）注意施肥時(shí)間。在晴天溫度高的情況下，施肥應(yīng)該選在早上10點(diǎn)之前，下午4點(diǎn)以后，避免在陽(yáng)光強(qiáng)射下施肥；露天栽培避免雨天施肥，尤其是葉面噴施，避免肥料流失。

（4）注意滴灌管擺放位置，不要讓濕潤(rùn)峰將鹽分推到作物根區(qū)。

4 土壤濕度控制

溫室滴灌為局部灌溉，將水和肥限定在作物根系范圍內(nèi)，從而使傳統(tǒng)的澆地方式轉(zhuǎn)變?yōu)闈沧魑锓绞?。濕?rùn)土體體積與計(jì)劃根層土體的比值即為土壤濕潤(rùn)比，大棚茄果類和瓜類作物滴灌需要控制的土壤濕潤(rùn)比30～50。在作物生長(zhǎng)前期，濕潤(rùn)比可以取下限，隨著作物生長(zhǎng)，根系擴(kuò)展，濕潤(rùn)比可以逐步提高到上限。如番茄前期根系主要分布于0～30 cm，后期可擴(kuò)展到0～50 cm，滴灌計(jì)劃濕潤(rùn)層和濕潤(rùn)比也需相應(yīng)提高。作物生長(zhǎng)需要土壤保持濕潤(rùn)狀態(tài)，大多數(shù)作物的適宜土壤水分需要保持在70%～80%田間持水量以上，但土壤過(guò)濕對(duì)作物生長(zhǎng)也不利。通常采用壤土能捏成團(tuán)，輕拋不散，粘壤土或粘土能用手搓成條表示土壤水分適宜的簡(jiǎn)易方法測(cè)定。

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*基金項(xiàng)目：自治區(qū)科技支疆項(xiàng)目（2013911003）；浙江省重大援助項(xiàng)目（2012 c16002）資助