热带葡萄营养特性及滴灌水肥一体化技术探讨

2017-07-19臧小平周兆禧葛宇王甲水林

现代农业科技 2016年16期

臧小平++周兆禧++葛宇++王甲水++林兴娥++马蔚红

摘要热带葡萄在引入设施进行避雨栽培后得到迅速发展，水肥管理在葡萄生产中有重要作用。综述了热带高温高湿条件下葡萄的养分特性及养分需求特点，总结葡萄养分管理原理，在此基础上提出葡萄水肥一体化滴灌技术，包括技术要求、工程模式及设施安装、施肥管理、设施维护及其他管理，以供种植者参考。

关键词热带；葡萄；营养；水肥一体化；滴灌

中图分类号 S663.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0097-03

Abstract The protected cultivation of rain shelter of grapes has been growing dramatically in tropical area over the past few years.Water and fertilizer play important roles in the grapes cultivation.Theoretical basis for nutrient management on grapes in high temperature rainy area of southern China were reviewed，drip fertigation technology of grapes were introduced，including technology requirement，engineering mode and installation，fertilization management and facility maintenance and so on，which aimed to provide technical support for the efficient cultivation of grapes industry in tropical area.

Key words tropical；grapes；nutrion；fertigation；drip irrigation

葡萄属葡萄科（Vitaceae L）葡萄属（Vitis L）植物，在我国栽培广泛，已有2000多年历史，其外观与风味俱佳，营养丰富，是重要的果树经济作物，在农业经济中占有重要地位。热带地区因雨量充沛，加上高温高湿，易导致病害发生，影响了产业发展，2005年以前广东、海南和台湾省均无经济产量的报告。近年来，热区葡萄实施避雨栽培技术，结合根域限制栽培及破眠催芽技术，使热区葡萄得到迅速发展。在云南部分热区（宾川、元谋）、四川攀枝花、广西、福建、贵州热区及海南均有规模化种植[1-4]。葡萄在热区生长速度较快，对肥水的需求量也较大，均衡及时的水分、养分供应是新梢花序抽生、果实发育的重要条件。水肥管理成為葡萄生产上与果实产量品质直接相关的重要措施，而掌握葡萄营养特性及营养需求是合理施肥的前提。热区葡萄园土壤绝大部分分布于丘陵坡地，以酸性红壤为主，土壤瘠薄黏重，有机质少，钙、钾、镁、硼等元素含量低，整体保水保肥能力较弱。传统的大水高肥管理模式不仅造成水资源浪费和肥料的流失，而且养分过于充足容易引起植株徒长。采用滴灌为代表的水肥一体化技术，根据土壤养分含量和作物的需肥规律和特点制备成肥水混合液，通过可控管道系统输送到根系周围，保证水分、养分适时适量精确供给[5-6]。实现“以肥调水、以水促肥”的效应，显著提高水肥利用效率，达到增加果实产量、改善果品质量、提高施肥效益的目标[7-8]，满足规模化发展对肥水管理提出的精准化、自动化的技术要求，加速实现产业升级，具有良好的应用前景。水肥一体化技术近年来在北方葡萄产区的应用较广，热区葡萄产业处于起步发展期，因滴灌施肥技术前期投入较大，加上避雨设施及根域限制措施的投入，在南方很多葡萄种植区，果农收入较低，一般难以接受高成本的投入。此外，许多种植户基于对滴灌缺乏了解，认为滴灌方式难以满足葡萄生长的水分需求，因而大多仍然采用传统的灌溉施肥方式。笔者在几年来课题研究的基础上，借鉴传统水肥管理技术，阐述了热区葡萄营养特性、养分需求及水肥一体化技术要点，以期为种植者提供参考。

1 营养特性

葡萄是深根性果树，具有生长旺盛、极性强烈的特点，枝梢生长量大，果实产量高，为喜肥果树，对养分吸收量大，四年生巨峰葡萄树一个生长季生物量净增加58 983.1 kg/hm2 [9]。从表1[10]可以看出，氮、钙、镁在葡萄叶片中的含量较高，钾在果实中的含量最高，而磷在根中的含量最高。成熟果实中N、P、K三者比例为1∶0.25∶3.33。植株全树矿质养分含量为N 1.04%、P 0.30%、K 1.01%、Ca 1.32%、Mg 0.059%。相比较于其他热带作物，葡萄含磷、钙、氮较高，其含磷量与火龙果[11]含量大致相当，高于大部分热带作物（大部分热带作物纯P含量在8～15 mg/kg），其含钙量与剑麻[12]相当，其含氮量与香蕉相近[13]。其钾含量超过多种热带果树，为喜钾植物。此外，镁含量也达较高水平，因此在养分管理中应重视钾、钙、镁的施用。葡萄植株在年周期中以新梢旺长期和果实膨大期对氮素吸收最多，达全年总吸收量的69.5%。在膨果期及果实生长中后期对磷的需求最多，在膨果期至着色期对钾的累积量最多[14-15]。

2 葡萄养分需求

在设施栽培条件下，按20 740 kg/hm2产量计，四年生巨峰葡萄树植株养分累积量为：N 154.5 kg/hm2，P2O5 77.97 kg/hm2，K2O 122.4 kg/hm2，养分比例为N∶P2O5∶K2O=1.00∶0.50∶0.79[9]，水肥一体化滴灌条件下以氮肥的利用率50%、磷肥的利用率30%、钾肥利用率60%计算，需要复合肥配方为N∶P2O5∶K2O=1∶0.83∶0.67。对夏黑品种而言，四年生葡萄树按18 200 kg/hm2产量计，养分投入量为：N 36.60 kg/hm2，P2O5 11.85 kg/hm2，K2O 47.25 kg/hm2，养分比例为N∶P2O5∶K2O=1∶0.17∶1.29，水肥一体化滴灌条件下其复合肥配方为N∶P2O5∶K2O=1∶0.28∶1.08[16]。就2个品种而言，巨峰品种养分整体需求量相对较高，夏黑品种氮钾比例较低，栽培过程中应适当控制N肥的施用量。

3 葡萄滴灌水肥一体化技术

3.1 技术要求

实施水肥一体化要求水源必须清洁、无污染，水质要求酸碱度中性，杂质少，含盐量低，不堵塞管道。由于滴灌对水质的要求较高，对灌溉水必须进行过滤。滴灌系统过滤器精度≥120目即可满足要求。

3.2 工程模式与设施安装

3.2.1 工程模式及技术参数。采用固定式滴灌国产设备，投资为9 000～15 000元/hm2。在丘陵缓坡地果园，应根据地形地势、畦面长、宽度、品种及种植密度等条件来综合设计管网布置的工程模式。技术参数：土地湿润比（P）=60%；灌水均匀度（Eu）≥90%；灌溉有效利用系数（η）=0.9。湿润深度（z）≥0.45 m；日供水强度（Ia）=6 mm/d；轮灌周期（D）=2～3 d，每次同时灌溉面积2.0～3.0 hm2。

3.2.2 首部枢纽工程。主要由动力装置、过滤设备、施肥系统、控制阀门、保护装置等设备组成。电力方便的地方宜选电动机械作为动力，质优耐用、操作简便的自吸式离心泵为首选，无电力情况下采用机械动力，并安装变频器调节水压和流量。要根据系统设计扬程及流量选择适宜的水泵型号，且一般应略大于系统的设计扬程和流量，其工作点应位于高效区。田间灌溉水流量一般为15～60 t/h·hm2。供水压力以150～200 kPa为宜。

3.2.3 输配水管网系统及灌水器。直径>63 mm的给水管（干管）一般使用聚氯乙烯（PVC）管材，63 mm以下的采用聚乙烯管材。通常沿每种植行两边分别铺设1条滴灌管。滴灌管有内镶式和单翼迷宫式，额定工作压力通常为50～150 kPa，滴灌管壁厚0.30～0.65 mm。滴头流量为2.0～3.0 L/h，滴头间距为30～50 cm，工作压力10 m，滴灌管最大铺设长度≤70 m。重质土壤，应选择小流量滴头，轻质土壤可选择大流量滴头。

3.2.4 安全防护装置。考虑运行时水压、水锤、负压等给管网造成的危害，应在管网上设置保护装置，如干管减压阀、逆止阀等。

3.2.5 施肥装置。施肥装置包括旁通施肥罐和注射泵。旁通施肥罐根据进出肥料管两端水流压力差的不同，通过水流将肥料带入灌溉系统中，其罐体材料由抗腐蚀的陶瓷衬里或镀锌铸铁、不锈钢或纤维玻璃做成；注射泵包括水力、电力、内燃机等为动力的膜式泵、柱塞泵等。

3.2.6 过滤设备。在利用地表水进行灌溉时，首部可以选择叠片式过滤器，包括手动自清洗过滤系器和自动反冲洗过滤器2种类型。对于一个10 hm2的中等果园，过滤器可选择AZUD或FOSION的5.08 cm、130 μm叠片式过滤器。系统运行后观察压力表读数，当2个压力表之差大于0.05 MPa时，待灌溉完成后应尽快清洗过滤器。當2个压力表之差小于0.01 MPa时，表明过滤器处于清洁状态。通常在吸水管和吸肥管的入口包上100～120目滤网（不锈钢或尼龙网），防止杂质进入管道。

3.3 施肥管理

3.3.1 肥料选择与施肥原则。水肥一体化滴灌系统对肥料的选择要求是具有较好的水溶性。具体而言，包括化学肥料、水溶性配方肥料及沤腐后的有机肥液。常用的化学肥料，氮磷钾类单质固态肥料以粉末状或小块状、水溶性强者为首选。水溶性复混肥是近年兴起的一种适于灌溉施肥系统的新型肥料，包括大量元素水溶肥料、中量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、含腐植酸的水溶肥料、含海藻酸水溶肥料、有机水溶肥料等。用于滴灌系统的有机肥液是指经沤腐后残渣少再经过滤的有机肥液，如养殖场的沼液、沤腐后的鸡粪等有机肥液和腐殖酸液肥等[17]。微量元素一般不单独通过灌溉系统施用，主要是通过施含微量元素的水溶性复合肥或喷施微量元素的叶面肥来解决。

3.3.2 施肥模式。①泵吸肥法。泵吸肥法是利用离心泵吸水管内形成的负压将肥料溶液吸入系统，适合于几十公顷以内面积的施肥。主要用于水泵加压的灌溉系统，水泵一边吸水一边吸肥。该施肥法的优点是不需外加动力，结构简单，操作方便，可用敞口容器盛放肥料溶液，也可在蓄水池旁用水泥建造混肥池。该法要求水源水位不能低于泵入口10 m。②泵注肥法。泵注肥法是利用加压泵将肥料溶液注入有压管道，适于用深井泵或潜水泵抽水直接灌溉地区，其施肥速度可以调节，施肥浓度均匀，操作方便。吸肥泵通常用旋涡自吸泵，扬程必须高于灌溉系统设计的最大扬程。通常参数为：电源220 V或380 V，额定功率0.75～1.10 kW，扬程50 m，流量3～5 m3/h。③自压微重力施肥法。在南方丘陵山地果园，通常引用高处的山泉水或将山脚水源泵至高处的蓄水池。同时在蓄水池顶部或蓄水池旁边高于水池液面处建立一个0.5～2.0 m3的敞口式混肥池，通过阀门和三通与给水管连接，肥料母液通过自身重力被主管道的水流稀释带入灌溉系统，通过调节混肥池底球阀的开关位置，可以控制施肥速度和施肥时间从而精确控制施肥量，上述借助自压重力进行施肥的方法为重力自压式施肥法[18]。

上述3种施肥模式均适于南方果园，可依据果园立地条件及水电资源等实际情况选择实施。

3.4 施肥计划

3.4.1 施肥方案。全年施肥主要分4个时期，分别为伤流萌芽期、幼苗生长期、开花期、果实发育期。底肥在采果完成后开沟施用，可土施平衡复合肥（15-15-15）450～750 kg/hm2+腐熟有机肥15.0～22.5 t/hm2。追肥则通过滴灌系统施用，采用液体肥+单质化肥，液体肥包括3种：Ⅰ为起苗型，Ⅱ为旺长型，Ⅲ为膨果型。起苗肥的养分含量为10-16-10，属高磷型；旺长肥的养分含量为23-5-13，属高氮型；膨果肥的养分含量为10-5-23，属高钾型。硫酸镁（含7H2O）的MgO养分含量为16，幼龄葡萄和成龄葡萄滴灌施肥详细方案见表2。幼龄葡萄园一个生长季通过灌溉系统施入的养分量为：N 243 kg/hm2，P2O5 151.5 kg/hm2，K2O 296.1 kg/hm2；成龄葡萄园一个生长季通过灌溉系统施入的养分量为：N 242.25 kg/hm2，P2O5 131.7 kg/hm2，K2O 319.8 kg/hm2。镁肥可以通过与液体肥同施，等液体肥溶解完以后，再放入硫酸镁搅拌。

3.4.2 肥效。在海南进行夏黑、巨玫瑰、巨峰等品种葡萄试验表明，通过水肥一体化滴灌技术，采用上述的葡萄施肥方案，葡萄产量达10 230～12 150 kg/hm2，葡萄价格20～28元/kg，取二者平均值计算总产出为268 560元/hm2。全年需要投入的肥料为47 100元/hm2，农药为22 500元/hm2，地租及种苗25 500元/hm2，设施45 000元/hm2，用工及其他费用为10 500元/hm2，共投入150 600元/hm2，纯收益为117 960元/hm2，产出投入比为1.78∶1。同时在果实营养品质指标上表现正常（表3）。

3.5 设施维护及其他

3.5.1 施肥系统。要注意控制施肥时间，一般土壤干旱时施肥时间1～2 h，当土壤湿润时，要控制在0.5～1.0 h内施完。否则会导致肥料淋洗到根部以下，造成肥料浪费。每次施完肥后，应对管道用灌溉水冲洗，将残留在管道中的肥液排出，一般清水滴灌10～15 min。

3.5.2 过滤系统。针对不同水质的水源选择不同的过滤器种类。水质清澈，杂质较少且主要是粗颗粒杂质，可以选择120目的叠片过滤器。当水质比较浑浊，细泥沙细颗粒多，选择介质过滤器（沙石过滤器），同时修建沉沙池工程，并在沟渠、水塘、水池等建拦污网，水泵吸水法兰头和肥料池出水口还必须包扎100目以上的纱网，可以减轻过滤器的负担，减少清洗次数。

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