我国葡萄水肥一体化技术研究与应用

李淑红，王振平*

（宁夏大学农学院，银川 750021）

我国葡萄水肥一体化技术研究与应用

李淑红，王振平*

（宁夏大学农学院，银川 750021）

随着我国现代农业的发展，研究作物对水分、肥料的需求进行科学合理灌溉已成为共识。水肥一体化技术则是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，利用灌溉系统，将水肥进行适时、适量、准确地输送到作物根部土壤，供给作物吸收，已被广泛应用在葡萄栽培管理中。本文主要回顾水肥一体化技术的发展进程，阐述水肥一体化概念、研究进展、关键技术及在葡萄管理中的应用效果和对该技术的发展前景进行展望。

水肥一体化技术；农业新技术；发展前景

近几年来，在农业生产中广泛应用的水肥一体化技术，将水分和养分进行综合协调和一体化管理，实现定时、定量和精准施肥，不仅有效提高水肥利用效率，减少资源浪费，而且显著提高粮食产量， 提高了农业综合生产能力。因此，施肥和灌溉相结合的水肥一体化技术，实现了全自动化、精准化的现代农业的发展目标，是加快推进现代农业的战略选择。水肥一体化具有节水、节能、省工、高效、环保等特点，在我国得以广泛的推广应用。该技术不仅在作物方面运用广泛，在葡萄园的水肥管理方面也受到青睐，对葡萄产量和质量都起到了关键性的作用。现从水肥一体化的概念、发展历程、关键技术、应用效果及发展前景等方面进行了综述。

1 水肥一体化概念

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是利用压力系统，将肥料溶于水后，通过可控管道将肥水均匀、定时、定量的供给植物根部，同时根据不同的植物不同生长期需水、需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。水肥一体化技术作为一种新型的农业新技术，在农业生产中具有广阔的推广空间。

2 水肥一体化技术的发展探究

水肥一体化技术起源于无土栽培，最早是用土壤的提取液来栽培植物，20世纪60年代无土栽培技术在发达国家得到广泛的应用，70年代出现了营养液膜技术（NFT），荷兰是无土栽培最发达国家，后逐渐发展为人工基质。无土栽培技术的发展推动了水肥一体化技术的成型与发展，该技术主要在以色列等国家应用更广泛，实现了计算机实时自动测量和自动控制以及保护生态环境的有效统一，现在以色列有90%的灌溉区域运用了水肥一体化灌溉施肥技术，而我国目前只有8%的灌溉面积应用水肥一体化[1]。所以，在水肥一体化的研究和推广中，我国具有很大的发挥空间。在20世纪中期后，微灌技术在世界各国开始慢慢运行，至70年代，微灌技术的进步推动了水肥一体化技术的发展。我国的水肥一体化技术的研究起始于1974年，从墨西哥引进滴管设备，从而进行实验推广以及完善，如今在宁夏、西安、河北、内蒙古、海南、江西等地区都在运用水肥一体化技术。并且在设施蔬菜、马铃薯、香蕉、棉花、西甜瓜、果树等方面都有研究应用。至2015年，我国有530万 hm2以上的作物都在运用水肥一体化技术，水肥一体化技术成为我国建设高产高效农业的主推技术[2]。

3 水肥一体化在葡萄应用过程中关键技术研究

3.1 灌溉系统

目前，水肥一体化技术发展渐趋成熟，灌溉设备依据灌溉方式主要分为喷灌和微灌[3]。不同的灌溉方式对葡萄的品质会产生不同的影响[4]。灌溉方式是解决我国大多数葡萄园面临的如何节水节能提高果实品质的灌溉技术的关键[5]，喷灌、微（滴）灌等，是目前主要的节水灌溉形式。喷灌主要是用对灌溉管道进行打孔，借助水压将水形成小水滴，洒在植物表面以供给植物所需水分的灌溉方式。喷灌技术是目前较易推广的一种新技术，具有节水、节肥等效果，且投资少，易被人们所接受。滴灌则是利用管道系统与灌水器连接，用泵或在管内外水势梯度差驱动下，将水均匀、定量供给植物的灌溉技术。国内外的研究普遍认为，滴灌是一种最节水的灌水技术，而且有利于葡萄产量和品质的提高，是提高葡萄质量的有益方式[6]。

3.2 水肥一体化技术下肥料的选择

根据水肥一体化技术要求和特点，对肥料的选择遵从以下原则：

（1）选择水溶性肥料：易溶于水且不能堵塞滴管。水溶性肥料是一种可以完全溶于水的多元复合速效肥料，易被作物吸收，吸收率为普通化肥的2～3倍，且营养更全面；普通肥料的利用率在20.0%～30.0%，而水溶性肥料的利用率高达70.0%～80.0%[7]。

（2）根据作物的需肥规律选择肥料种类。不同的植物对养分的需求不同，有研究表明，每生产100 kg葡萄浆果约吸收0.3～0.6 kg左右的氮素，需吸收0.1～0.3 kg的磷素，0.3～0.65 kg的钾素[8]。葡萄萌芽至开花期，滴灌追施氮、磷、钾的比例为1:0.26:0.12，在果实生长期滴灌追施氮、磷、钾的比例为1:1.54:1.97，能够显著提高葡萄的产量[9]。了解葡萄的需肥规律且根据其需肥规律制定肥料配方，肥料的配方要合理，养分含量高且全面，能满足作物生长的养分需求，从而获得高产高质的产品。研究发现，矿质营养元素对葡萄的生长发育具有重要的作用，因此对葡萄全元素的探究至关重要，为以后的水肥一体化施肥配方具有重要的参考依据。刘爱玲等[10]针对全营养元素的吸收规律研究发现，每667 m2各种营养元素和水的全年净吸收量为N 18.35 kg、P 1.76 kg、K 15.42 kg、Ca 29.40 kg、Mg 4.97 kg、Fe 106.87 g、Mn 19.73 g、B 32.76 g、Zn 9.78 g、Cu 11.10 g和水210.97 m3。

（3）分析灌溉水与肥料之间的化学作用。肥料和水中离子是否会形成沉淀，且要了解肥料的溶解度以及肥料间是否会发生化学反应，从而防止滴管堵塞。合理的施肥配方和肥料选择，不仅使作物的养分需求量得到满足，而且可以提高肥料的利用率从而提高葡萄的产量和质量。

4 水肥一体化技术在我国葡萄种植中的应用效果

自从引进水肥一体化技术以来，我国的水肥一体化技术制度和机制也日渐成熟和完善，就目前而言在葡萄园中大多采用灌溉和施肥相结合的水肥一体技术，也取得了显著地成效。

4.1 节水，节肥，提高水肥利用效率

传统的施肥技术缺乏科学合理依据，过量的加施肥料，一方面造成产量和质量的降低，另一方面导致土壤退化以及养分的流失，使环境条件失衡。水肥一体化则是利用施肥和灌溉同时进行的方法，借助滴灌系统将水肥结合，在灌溉时施肥，最大效度的提高了肥料的利用率。与传统施肥方式相比，水肥一体化技术可以节省肥料，减少水分和肥料的流失，以及提高肥料和水分的利用率。有研究表明，运用水肥一体化技术可使肥料利用率提高30%～50%，水分利用率提高40%～60%[11]。

4.2 控制葡萄的营养平衡，促进葡萄的树体长势

传统的浇水和追肥方式，作物处于饥一顿饱一顿，不能均匀的吸收。而采用科学的水肥一体化技术，可以根据作物需水需肥规律随时供给，保证作物供应，不饥不饱，从传统的大水漫灌改为少量多次浸湿植物根部，使养分均匀的供给，从而保证葡萄的营养平衡。陈天祥等[12]研究表明：灌水4950 m3/hm2，施肥960 kg/hm2不仅能显著增加酿酒葡萄新梢生长、果粒膨大和果穗生长，而且还显著增加葡萄叶片鲜干比、叶柄鲜干比，该方案下水分有效利用率、气孔导度、光合速率及蒸腾速率最高；灌水6450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2能显著增加副梢长、NDV1值、SPDA值，并显著提高株高、单粒重和产量。周心本[13]在对无核白鸡心葡萄的研究表明，土壤含水量较高、氮肥比例大的处理新梢生长量及粗度生长较快。因此合理的施肥灌水，不仅减少肥料的浪费，而且能够调控葡萄的营养生长和生殖生长，从而获得高效高产的产品。

4.3 增加产量，改善质量，提高经济效益

水肥耦合技术的应用，归根结底在于研究其对于果实品质的影响。研究表明水肥耦合技术的应用可以增加产量，改善质量以及提高经济效益。李金旺等[14]在南方红地球葡萄生产上应用水肥一体化滴灌技术，可节水31.8%，提高坐果率6%，产量增加10%以上；孙卓玲[15]在针对河北葡萄主产区水肥一体化技术研究中表明，滴灌施肥显著增加葡萄产量，提高果实中可溶性固形物含量，降低了酸度，改善了葡萄品质，而且滴灌施肥显著提高水分利用效率以及提高肥效的利用率；Loveys等[16]研究得出，调亏灌溉处理水分利用效率比普通滴灌提高59.0%，需水量减少46.0%，产量减少13.8%，但葡萄品质大大改善；龚萍[17]在北疆滴灌葡萄水肥耦合效应研究中，系统的探究了水肥耦合对葡萄的生长、产量以及肥水利用率以及经济效益的影响，得出合理有效的灌水施肥可以增加产量以及提高葡萄的品质。

总之，采用水肥一体化栽培技术，无论在鲜食葡萄还是酿酒葡萄，均能节约生产成本，提高葡萄品质，增加农民收益。

5 水肥一体在葡萄产业中的发展前景

水肥一体化技术是农业生产上的一项革命性技术，它使温室内用水方式实现了三个转变：一是实现了大水灌溉向局部灌溉转变，水分利用率高；二是由传统的“浇地”向现代的浇作物转变；三是由过去的单一浇水向现代的水肥同步营养液转变，肥料利用率明显提高[18]。水肥一体化技术在我国的应用是非常有必要的，我国作为一个农业大国，水资源严重短缺，人均占有量仅为世界平均水平的1/4，而且又属于肥料消费大国，面临的各种问题都很严峻，必须将该技术在我国得以应用和发展，该技术不仅能缓解水资源短缺问题，而且能够提高肥料利用率，一定程度上对我们的环境也有保护效应[19]，而且该技术的优点远不止于此。水肥一体化技术的推广应用不仅可以节水、节肥，增产、改善品质，其引发的必将是中国农业由传统走向现代化的一场具有深远意义的重大变革。

水肥一体化必将作为一种新技术在葡萄种植中广泛应用，在葡萄的水肥管理进程中发挥重要的指导作用，只是目前这种技术虽然被人们所熟知和接受，但是依然存在很多的问题。首先，因为该技术的前期投资大，需要完整成套的设备，且针对这一技术对肥料的水溶性要求较高，缺乏根据葡萄不同生长发育期的专用水溶性肥料，致使该技术在葡萄生产中难以大面积推广应用；其次，我国缺乏专业的水肥一体化的技术指导人员，以及由于地区的发展不平衡，农民的意识不强，对水肥一体化的重要性认识不够，普及力度偏弱；再次，我国在葡萄水肥一体化资金支持有限，且通过招标制度进行材料购买和工程实施，许多施工单位对葡萄需水需肥规律不甚了解，配套设施难以满足葡萄生产，很多设施建成后没有得到有效利用，荒置废弃，改用传统灌溉方式，造成资源浪费。因此，葡萄水肥一体化技术要在我国各地全面推广应用还需要一段时间，但随着其技术的不断完善，在我国葡萄生产中将得到全面应用。

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10.13414/j.cnki.zwpp.2017.03.017

2017-02-17

国家现代农业产业技术体系（CARS-30），国家自然基金（31360463）

李淑红（1992-），女，硕士研究生，研究方向：葡萄栽培与酿造。E-mail: 1179661002@qq.com

*通讯作者：王振平（1965-）， 男，硕士导师，研究员，研究方向：葡萄栽培与酿造。 E-mail: dr.wangzhp@163.com