海南省红毛丹水肥一体化技术与应用

2018-01-15殷小兰臧小平蔡凯马蔚红林兴娥

现代农业科技 2017年23期

殷小兰++臧小平++蔡凯++马蔚红++林兴娥

摘要针对海南丘陵平地红毛丹果园水肥管理中存在施肥不平衡、养分流失、易引起灼烧、用工量大等问题，在分析红毛丹生理及矿质营养特性基础上，提出了微灌水肥一体化技术，发挥其在减少含水土壤面积、控制灌水深度、减少蒸发和渗漏损失等方面的优势，并对其设计要点、施肥管理策略及方案进行了详细叙述。建立水肥一体化微灌系统后，实际运行结果表明，水肥一体化技术能实现红毛丹增产、水肥高效耦合、提升果园效益，建议在海南省红毛丹生产上应用水肥一体化技术。

关键词红毛丹；营养特性；水肥一体化

中图分类号 S147.3；S667.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）23-0075-04

Abstract Aiming at the problem of unevenness of application，low fertilizer ulitilization rate and large mount of labour by the traditional fertilization technique on rambutan cultivation in Hainan Province，based on the analysis on the untritional characteristics of rambutan drip fertigation was applied to improve the utilization efficiency of water and fertilizer. Some main points related to the design of engineering and fertilization management were stated. The operation results after fertigation system construction showed that the benefit of rambutan production was increased significantly by fertigation.It also suggested that the method of fertigation was a suitable irrigation and fertilization technique for rambutan production in Hainan Province.

Key words rambutan；nutrion characteristic；fertigation

红毛丹（Nephelium lappaceum L.）是无患子科韶子属的多年生常绿乔木，又名毛荔枝、韶子。原产于马来群岛，果实色泽鲜艳，外形美观，果肉厚，汁多清甜，果品风味独特，营养价值较高，“味似荔枝，胜似荔枝”，品质优良，是一种著名的热带珍稀水果[1]。红毛丹果品成熟期正常情况下正值我国水果上市的淡季，是当前水果市场的紧俏货源，有利于提高产品竞争力。海南省是我国红毛丹的主要产区，2015年海南省保亭县种植面积约1 166.67 hm2，年产量约1.4万t。近年来，红毛丹产业进入快速发展阶段，海南三亚、保亭红毛丹生产基地建设被列入海南省“十三五”规划重点项目建设内容，成为热区农业增效、农民增收的区域特色产业，亦成为当地热带农业的一张名片。红毛丹生长速度较快，对肥水的需求量较大，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。水肥管理成为红毛丹生产上与果实产量品质直接相关的重要措施，而掌握红毛丹生态习性、营养特性及营养需求是合理水肥管理的前提。传统的水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，采用滴灌水肥一体化技术，根据土壤养分含量和作物的需肥规律及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[2-3]。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、提高施肥效益目标[4-6]，满足规模化发展对肥水管理提出的精准化、自动化技术要求，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南方果园得到迅猛应用，粗放式水肥管理模式不利于红毛丹产业的提质增效，因此采用水肥一体化技术成为必然。笔者在几年来课题研究的基础上，借鉴传统水肥管理技术，阐述了红毛丹营养特性、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 红毛丹生态习性、营养特性与养分需求

1.1 生态习性和营养特性

红毛丹为典型热带果树，要求高温多湿、静风和低海拔环境。坡地风速一般在1.5 m/s以下，要求年雨量1 800 mm以上，喜湿，并且要求雨量均匀。对湿度要求较高，开花结果要求空气湿度要保持在85%～88%[7]。若湿度不足，会造成落花落果，或果实发育不良产生僵果。同时，忌根区渍水，既要保持供水充分，又要保持排水通暢、透气。海南南部地区全年雨量不平衡，4—10月为雨季，雨量占全年雨量的87%，空气湿度为85%～90%，10月至翌年4月为旱季，空气湿度为75%～85%[8]。因此，在选择定植区时，既要做好排灌系统，同时要注意利用小地形环境，除建设防护林等防风避风设施外，还应考虑增加喷灌、滴灌设施，以弥补生态因子的不足。

土壤以耕层深厚、富含有机质、肥沃疏松、排水和通风良好的冲积土或壤土为佳。红毛丹具有生长迅速、枝梢修剪量大等特点，果实产量高，为喜肥果树。红毛丹果园多位于丘陵坡地和低山缓坡地，土壤以砖红壤为主，且覆盖较少，高温多雨风化渣淋溶严重引起养分流失。据2015年在海南保亭多点采样分析，土壤理化性状（平均值）为土壤有机质1.90%，碱解氮92.49 mg/kg，有效磷14.75 mg/kg，速效钾45.11 mg/kg，交换性钙205.6 mg/kg，交换性镁39.3 mg/kg，pH值4.91。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾质量分数较低，均处于3～5级水平，土壤pH值多呈酸性，加之传统栽培管理、肥料施用等措施不当，导致果园土壤普遍贫瘠化和不平衡，在一定程度上限制了产量和品质的提高[9]。endprint

根据对海南13个红毛丹代表性品系果实矿质元素的测定结果可以看出（表1），矿质营养元素在红毛丹果实中的含量为P、K、Mg最高，其次为Ca、Fe。其中，果皮中含P、K、Ca、Mn最高，果核中含Mg、Zn最高，果肉中含Fe、Cu最高。相比较于其他热带作物，红毛丹叶含P、N较高，其含P量高于大部分热带作物（大部分热带作物P含量为8～15 mg/kg），其含N量与香蕉相近[10]。红毛丹植株在年周期中以开花前对N、P需求最多，随着对K需求的增多，N、P的用量减少。在果实生长期对K的需求最多，其次为N。成龄树在收果后、开花前和小果期应适量补充以N、K为主的养分以满足树体生长及果实膨大的需求，N、K肥总体分配比率3个时期各占施肥总量的1/3。对P、Mg的需求均以花前较多，P肥一般多作为基肥施用。P肥总体分配比率为采收后与开花前后各占50%。钙素营养与果实品质（糖度、裂果）密切相关，生产上应注意在采收完毕至开花前土施钙肥。

1.2 养分需求比例

幼龄红毛丹（1～3年）肥料三要素养分比例为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶0.4，成龄红毛丹（≥4年）施肥时期与肥料氮磷钾的配比∶果实采收后为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.0，加施有机肥；开花前为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.3∶1.0；开花期为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.4，加施微量元素；坐果初期为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.0，加施微量元素和有机肥；坐果后第9周为N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.0∶1.4，加施微量元素[11]。

2 微灌水肥一体化技术

2.1 设计要点

2.1.1 灌溉施肥方式。海南南部及东南部红毛丹主产区全年干湿季节明显，年降雨量1 800～2 300 mm。而蒸发量则为降雨量的2倍以上，全年旱季长达6个月以上，11月至翌年4月少雨，土壤干旱，不利于开花和稔实（保亭地区花期2—4月）。受热带湿润气候条件影响，立地土壤为经过强富铁铝化过程形成的砖红壤，土质疏松，含沙量大。肥力较低，多为旱坡地。红毛丹为浅根植物，根系生长快，侧根良好，对干旱敏感。因此，选择滴灌方式进行灌溉施肥，滴灌条件下大部分土壤表面保持干燥，且滴头均匀缓慢地向根系土壤层供水，在土壤中湿润体呈坛状[12]。可有效减少水分蒸发，水分分布范围能够覆盖根系集中区域，因而更能适应根系对养分的截获，使养分能充分被吸收和利用，保证树体整体的生长发育。空气湿度对红毛丹产量和品质有较大影响，满足红毛丹生长发育的湿度要求一般在85%以上[13]。与此同时，在树体顶部安装微喷系统进行树体加湿，微喷灌条件下表面半径和垂直湿润深度更为均衡，能更好、更快地对作物进行降温加湿灌溉，适合环境温度高、蒸发量大的作物种植区使用。通过地面滴灌+树顶微喷组合系统，达到下滴、上喷精准灌溉施肥的水肥一体化目的；地面滴灌以灌溉施肥为主，树上微喷以树体腔内增湿降温为主（图1）。

2.1.2 技术参数。微灌土壤湿润比：P=30%、25%；微灌水利用系数：η=0.90；设计灌水均匀度：Eu≥85%；设计湿润深度：z≥0.3 m；设计日供水强度：Ia=6 mm；设计轮灌周期：D=1 d，每次同时灌溉面积：1.00～1.33 hm2。

2.2 水肥一体化关键设施

2.2.1 微灌管网系统。对于1个10～20 hm2的中等果园，主管道可选用0.63 MPa、外径为110 mm的PVC给水管，支管选用0.63 MPa、外径为110/90/63 mm和0.50 MPa、外径为50 mm的PVC给水管，毛管为Φ16 mm的聚乙烯（PE）管。主支管道近地表铺设，覆薄土以保护，方便检修。地面灌水器选择滴头间距为40 cm，滴头流量为2.8 L/h的滴灌带。滴灌带沿着种植行方向每行红毛丹铺设1条。再在树顶用微喷头进行微喷，采用Φ 4 mm的折射式微喷头，喷嘴直径1.2 mm，额定工作压力通常为100～300 kPa，流量85～110 L/h，喷洒半径为1.2～1.5 m。每株树布置1个微喷头。

2.2.2 首部枢纽工程。主要由水泵机组、过滤器、施肥系统、控制阀门、保护装置等设备组成。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。对于一个面积10～20 hm2的中等果园，系统动力类型可选用额定功率18.5 kW的水泵，最大流量94 m3/h，最大扬程44 m。

2.2.3 灌溉水源。在水源保证的条件下建立200～300 m3的蓄水池，挖好坑后在上面铺防渗膜。

2.2.4 安全防护装置。为了更好地保护管道系统，整个系统安装保护设备：66 cm进气阀、3.3 cm排气阀，1.0 MPa压力表。

2.2.5 施肥系统。采用泵吸肥+電导率仪监测指导施肥。泵吸肥法施肥通过球阀开关调节施肥时间和施肥浓度，施肥浓度的监测通过电导率仪测定，测定好后，肥料开关保持不动。一般在泵房外设置敞口容器（肥料桶）盛放肥料溶液，也可在蓄水池旁用水泥建造2.5～3.0 m3的混肥池，将水肥在蓄水池溶解好后进行灌溉施肥。

2.2.6 过滤器。首部可以选择手动自清洗过滤系器或者自动反冲洗过滤系统。对于一个10～20 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。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 养分管理方案及效果分析

3.1 肥料选择与施肥原则

施肥采用传统施肥与滴灌施肥结合的模式，即土施有机肥和部分化肥作为基肥，追肥则通过水肥一体化系统进行施用。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。微肥一般选择螯合态微量元素，可通过叶面喷施与喷农药一起进行，也可通过加入灌溉系统施入根部。endprint

3.2 水肥管理计划

3.2.1 施肥方案。以五年生红毛丹成龄果园为例，单个生长季施肥主要分4个时期，分别为攻梢肥（采收后修剪前）、花前肥、养花肥、壮果肥（果实生长期）。基肥收果后开沟土施腐熟有机肥15～20 kg/株+过磷酸钙0.4 kg/株。追肥则通过滴灌系统施用，采用单质化肥+复合水溶肥，均为国产肥料。单质化肥包括2种：尿素（含纯N 46%），硫酸钾镁（含K2O 40%、Mg 3%、S 18%）。水溶性肥包括2种：起苗型水溶肥（含纯N 20%、P2O5 7%、K2O 17%）、膨果型水溶性肥（含纯N 13%、P2O5 7%、K2O 22%）。在攻梢前、花期施用起苗型水溶肥、尿素，在坐果前施用硫酸钾镁，坐果后施用膨果型水溶性肥，共分8次施入。成龄红毛丹滴灌施肥详细方案如表2所示。

3.2.2 水分管理。主要包括排水、灌水，具体措施如下：

（1）排水。根据种植基地状况，在坡地上开好梯田及排水沟，主要包括：①环山阻洪沟。一般深、宽各50 cm，有0.2%～0.3%的比降，并筑成“竹节状”，每8～10 m留土墩，地域20～30 cm，以缓冲流速和蓄水。②纵排灌水沟。可在路旁设置“竹节式”纵排水沟，深、宽20～30 cm，每6～8 m留一低于10 cm路面的土墩，或在每一梯级内侧设“消力池”，更好地缓冲水流，蓄水积泥。③横向排水沟。主要是梯田内侧沟，即每一梯级环山行两株间设土埂消除梯级内多余积水和积蓄雨水，防止冲刷延长果园湿润时间。

（2）灌水。红毛丹为浅根植物，对干旱敏感，当土壤含水量达到田间持水量的65%时为红毛丹生长受阻水分点[11]。幼苗生长期、新梢抽发期、花芽形态分化期及果实发育前中期对水分需求较多，灌溉频次为5～7 d灌溉1次。开花前6～8周要稍微干旱，以利于红毛丹提前开花和同步开花。整个灌溉季节可用电子张力计控制灌溉，监测表层和深层土壤的水势，从而制定最优的灌溉计划。根据多年试验结果[14]，使用2支张力计，埋深分别为30、50 cm。张力计固定在距离滴头<10 cm处，在埋深30 cm张力计的土壤水吸力达到控制灌溉下限（15 kPa）时开始灌溉，50 cm张力计读数回零时停止灌溉。

在旱季和高温天气需要增湿时使用微喷灌系统对树膛环境加湿，可根据空气湿度情况分时段进行喷水，每次喷灌时间20～30 min，用空气温湿度计监测空气湿度，在距地表1.5 m处进行测量。

3.3 试验效果

2014—2015年在海南保亭BR-7品种红毛丹上进行试验，表明在施纯N 220.4 g/株、P2O5 123.8 g/株、K2O 299.8 g/株条件下，采用水肥一体化滴灌技术的处理红毛丹较对照（沟施肥料+浇灌）增产17.8%，同时在果实营养品质指标上也表现出积极效果（表3）。经济效益核算，采用水肥一体化滴灌技术处理纯收益较对照增加23 205元/hm2，增长率达31.2%（表4）。与对照比较，水肥一体化处理在增加了微灌设备前期投入的前提下，其经济效益因产量提高和用工投入减少而出现明显增加。联合国粮农组织认为VCR>2（vario-cost ratio，指纯收益增加值与施肥成本增加值的比值）就具有经济合理性[15]，采用化肥一体化滴灌技术处理VCR为10.3，从产投比而言也是合算的。

4 结语

水肥一体化微灌技术可有效控制灌水及施肥的数量和频率，及时满足果树对水分及养分的需要，减少无效损耗，显著提高水肥利用效率，具有提升产量、减少人工及促进增收的优势。根据海南红毛丹产区特点，本设计采用的技术和设计参数可靠，运行效果较佳，设计简单易行，具有较强的实际应用和推广价值。

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