葡萄园水肥一体化系统设计与应用

王 涛，蒋红旗，柳国光，张加清，刘 丹

（1.金华市农业科学研究院，浙江金华 321051；2.兰溪市赤溪街道农技站，浙江兰溪 321104）

0 引言

葡萄产业作为兰溪市经济、生态和社会效益融为一体的朝阳农业产业，近几年其种植规模得到迅速增长，种植面积约150 hm2。然而，目前兰溪市葡萄生产上大部分采用传统漫灌大肥的粗放管理，葡萄处于饥一顿饱一顿的状态，不能均匀吸收，造成了葡萄品质和产量双重下降，更导致了资源浪费、面上污染和生态环境恶化。因此，在如何保证葡萄品质和产量的同时，进行合理的水肥管理，减少水肥量的使用，成为兰溪市葡萄产业面临的重要问题。水肥一体化作为一项将滴灌与施肥结合在一起的现代化先进农业技术，可以根据植物需水需肥规律随时供给，近些年得到迅速发展，具有节肥、节水、节约劳动力等显著效果[1]，减少水肥使用量，减少对环境产生的污染，是葡萄产业水肥管理发展的趋势[2]。葡萄园应用水肥一体化技术一般从节水灌溉设计着手[3]，选择性价比高的灌溉施肥设备组合和便于自动化的水溶性肥料，辅以科学合理的微灌施肥方案，最终实现减水减肥增效的综合效益[4]。本文以兰溪市洹宝家庭农场葡萄园为例，对葡萄园水肥一体化系统进行设计和应用，分析系统应用节水节肥节约劳动力效果，为兰溪市葡萄园大面积应用推广提供可复制方案，最终促进兰溪市葡萄产业可持续发展。

1 农场葡萄园概况

农场葡萄园位于兰溪市赤溪街道，占地面积1.67 hm2，园区主要以阳光玫瑰和夏黑为种植品种，全部为连栋设施栽培，顶高3.0～3.2 m，肩高1.5～2.2 m，棚宽5.0 m，每棚双行种植。葡萄园内地势平坦，土壤以粘性红壤土为主，耕层厚度为17.2 cm，有机质含量5.27%。葡萄园年平均气温17.6℃，年平均降水1 476.5 mm，年日照总时数1 766.2 h，年平均相对湿度76%，年平均无霜期264天，具有优越的气候条件。农场区内有一不规则露天水塘，面积约为3 333.33 m2，常年蓄水深度可达2～3 m，水塘水源来自兰江支流，水质和补给情况良好，符合农业灌溉用水要求。

2 葡萄园水肥一体化系统设计

2.1 葡萄用水需求分析

葡萄整个生长周期内，需水量各有所不同，需水高峰依次为采果后期、发芽开花前期、新梢旺长期、幼果膨大期和果实膨大期。采果后期应结合秋施底肥并充分灌溉，为葡萄翌年的生长发育创造良好条件，尤为重要；在发芽开花前期，应使土壤湿度保持在田间持水量的70%左右；新梢旺长期和幼果膨大期为葡萄的需水临界期，此时的土壤湿度宜保持在田间持水量的80%左右，这一时期根系对水分和营养状况最敏感；果实迅速膨大期的土壤湿度应保持在田间持水量的70%左右。

2.2 灌溉模式选择

水肥一体化灌溉的模式主要有微喷灌、滴灌、膜下滴灌、浇灌等形式[5]。微喷灌采用灌溉管道打孔方式，通过压力将水形成小水滴洒在田间以供给植物所需水分，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；滴灌采用管道系统与灌水器连接的方式，利用管内外水势梯度差，将水定时定量供给植物。因此，农场葡萄园根据葡萄实际种植情况选择滴灌和微喷灌2种灌溉模式，其中，葡萄长廊采用的是滴灌模式，其它种植区域采用微喷灌模式。

2.3 灌溉施肥首部设计

微灌施肥首部布置示意图如图1所示，主要包括电机水泵、比例施肥器、过滤器和变频控制器组成。

电机水泵：根据葡萄园区种植面积和分区依次灌溉方式，采用出流量为30 t，扬程为35 m自吸泵。

过滤器：农场葡萄园水肥一体化项目水源为露天水塘，水质良好，稍微存在有机物，水塘出水口连接砂石过滤器、叠片过滤器两级过滤，叠片式过滤器最大过流量32 t/h。

比例施肥器：比例施肥器是水肥一体化系统的核心，决定施肥工效，并影响农业种植标准化生产，是高效灌溉施肥首部的重要组成部分。因此，比例施肥器以色列进口，肥料由比例施肥器输入水管，可在0.2%～2%之间调节肥料浓度。

图1 微灌施肥首部布置示意图

2.4 田间微喷管道系统

输水管道：包括90 mm、75 mm、50 mm，0.6 MPa以上的PE主管道，及32 mm、25 mm、20 mm架上管，由水塘引水，经首部配肥过滤到田间微喷管道系统。

微喷管道布置示意图如图2所示，全园设6个分区，每个分区用水量为15 t/h，设计供水水泵每小时30 t，每次灌2个分区，3次依次灌完。

图2 微灌管道布置示意图

灌水器：根据农场葡萄园葡萄种植株距和行距，采用45 L/h全园折射喷头，喷射半径1.5 m左右，安装间距2 m。

3 应用结果分析

3.1 应用试验设计

应用葡萄品种为阳光玫瑰，葡萄树龄4年，植株生长正常。水肥一体化系统根据葡萄生长特点，并以产量1 300 kg/667m2设计施肥量，选用水溶性肥料，按照5个生育时期进行施肥。对照组设计采用沟灌形式灌溉，按照葡萄种植户以往习惯使用冲施肥。水肥一体化系统根据葡萄不同生长时期营养需要特点和土壤含水量施用，每次先灌水1/4，再进行施肥，施肥结束后，再灌水5分钟时间，以清洗微喷管道和喷头防止堵塞，并保证肥料全部施入土壤，并渗到施肥农艺深度，提高肥料效率。对照组沟灌采用种植户平时习惯方式进行，定植时全部采用沟灌方式，后期随着葡萄植株生长需水量加大，对应沟灌用水量也随之增加。

3.2 应用结果

采用分区、分次灌溉方式，可以降低20%的系统总造价。水肥一体化系统提高了葡萄园灌溉保证率，保证率可以达到97%，各级管道及喷头工作水压满足。采用水肥一体化技术，减少化肥使用20%以上，减少水量35%以上，减少人工成本20%以上。与传统沟灌作对比，葡萄产量和品质显著提高。

4 结语

综上所述，基于本文设计的水肥一体化系统，可以供给农场1.67 hm2葡萄园分区依次灌溉，可以节省系统总造价。水肥一体化技术可使葡萄产量和品质明显提高，节水、节肥、节劳等效益显著，减少化肥使用20%以上，减少水量35%以上，减少人工成本20%以上，肥水利用效率提高，减少环境污染，可在兰溪市范围内复制推广，促进地区优质高效农业发展，为农业减肥增效增收提供了科学依据，具有广阔发展的前景。