果树水肥一体化技术的应用现状与建议

马宏秀，张开祥，申浩，韩秀清，梁建军*

(1.陕西种苗集团有限公司，陕西杨凌 712100；2.陕西汉唐农业标准化研究院有限公司，陕西杨凌 712100)

中国的水资源总量一直处于短缺状态，致使农业用水也受到水资源不足的制约[1]。当前，果树栽培绝大多数农户过于追求产量，过量使用氮磷钾等无机肥料，使得土壤出现酸化、板结等不良现象，且使有限的水资源遭到污染，对生态环境造成巨大压力。推广一套资源利用率高、环境污染小的新型灌溉与施肥技术至关重要[2]。水肥一体化技术即是通过施肥装置与灌水器，将水肥混合溶液均匀且按时、定量地输送至作物根系附近，还可以依据不同作物的需水需肥规律调整管理方案，以保证作物生长发育期的养分与水分供应，实现水肥一体化管理[3]。目前，水肥一体化技术已成为国际公认且优先推广的灌溉施肥技术，其对提高农田水肥利用效率具有重要作用[4]。

1 水肥一体化技术的应用现状

如何将节水灌溉技术与作物需肥规律相结合，已成为现代农业发展的关注热点和主要方向[5]。国外学者对水肥一体化技术的相关研究、推广及应用优势明显。20世纪60年代末，以色列开始水肥一体化技术的研究，如今该技术的覆盖面积已占到农业用地面积的90%以上，为欧洲市场提供源源不断的新鲜农产品，被称为“欧洲的果篮”。美国、新西兰等国家对水肥一体化技术的研究时间也较早，美国的灌溉农业中有1/3的果树使用了水肥一体化技术。

中国在20世纪70年代初，首次引进滴灌及配套设备，并开启了对水肥一体化技术的应用与研究。20 世纪80年代初，经过不断的试验研究，研发出第1代国产滴灌设备，通过推广示范与产品改进，逐渐形成标准化生产模式。之后，该技术的应用范围逐渐扩大，并在我国中、西部干旱半干早地区取得了较好的反响[6]。但当前水肥一体化技术应用于果树上的面积仅占灌溉总面积的1.25%，与以色列、美国等国家相比差距较大。

2 水肥一体化技术的关键技术

2.1 应用方式

按照灌溉设备的不同，水肥一体化技术可分为喷灌与微灌两种方式。喷灌是借助喷头等辅助设备将有压水喷洒成水雾落到土壤和植物表面供水[7]，投资成本较低，节水、节省劳力，还具有保土保肥的优点。但因喷灌极易受风力的影响，且雾化后的水分蒸发量大，故不适宜应用于大田中。微灌是根据不同植物各生长阶段的需水规律，持续且均匀地将所需水分输送至植物根系附近的灌溉方式。目前，已衍生出滴灌(图1)、微喷灌等多种方式，与喷灌相比，微灌技术具有耗能低、用水少的优势，但因投入成本高、对水肥可溶性要求高，以及存在维护和管理程序较为繁琐等问题，而使其应用与推广受到一定限制。

图1 果园滴灌设备

2.2 施肥

水肥一体化技术的施肥方式较多，主要有压差式施肥法、重力自压式施肥法、注入式施肥法等，不同施肥方式各有利弊，应依据当地的实际条件选择适宜的施肥方式。通常选用易溶解的、利用率高的多元复合肥料。水溶性肥料按照组成成分可分为大量元素、中量元素、微量元素水溶肥等。按形态可划分为固体和液体2种。液体水溶肥生产条件简单、利用率较高、污染相对较小，被看作环保型绿色肥料，成为当前水肥一体化技术的首选肥。

3 果树水肥一体化技术的应用效果

3.1 改善树体营养，提高果实品质

随着水果产业的竞争不断加剧和人们对果品品质要求的提高，果品生产者已逐渐从追求量的生产转移到更注重对质的提高。近年来，果农利用水肥一体化技术，结合当地土壤条件与果树需肥规律确定施肥方案，有助于改善过于追求产量导致果实品质差的问题。有研究表明，应用水肥一体化技术管理果树能提高叶片的叶绿素含量及光合速率，改善其营养状况，加快枝叶生长和开花结实的进程[8]。

3.2 提高果树产量，获取经济效益

水肥一体化技术有效实现了水分和养分在时空意义上的同步，使水肥施用效率、效果明显提升。同时，根据不同果树的水肥需求规律，满足其在不同生育时期的水肥精准供给，明显提高了果实产量。此外，水肥一体化技术能进行机械化操作，节约了以往传统劳作的时间，明显降低了劳动力和果树管理的投入成本，使果农获得可观的经济收益。

3.3 改善土壤环境质量，减少环境污染

水肥一体化技术具有灌水适度且均匀的特点，解决了传统施肥灌溉方式造成的土壤板结问题，保持土壤孔隙度和土壤相对湿度，有利于土壤微生物群落的生长与繁殖，促进土壤有机质的分解与养分的循环利用[9]。水肥一体化技术的应用还能显著减少肥料的施用量，能降低土壤盐渍化的发生概率，还能有效减少因雨水冲刷养分而造成水资源污染。

4 存在的主要问题

近年来，水肥一体化技术才开始在中国农业生产中逐渐推广应用，因起步较晚，在实际推广中仍存在一些问题。

4.1 缺乏专业技术人才，研发能力滞后

水肥一体化技术的涉及领域较为广泛，包括气候、水利、栽培管理等多门学科。中国水肥一体化技术的应用与研究起步较晚，实用型专业技术人才稀少，阻碍了水肥一体化技术的推广进程。然而当前中国对专业人员的培训指导工作重视程度不足，易出现专业技术人才闭门造车现象。为了扩大技术的推广范围，需要加强专业技术人才队伍的综合素质，还要研发高性能、低成本的相关设备、水溶性好的肥料。

4.2 栽培管理模式亟需完善

中国大多数果园采用清耕制管理模式，缺少土壤的蓄水保墒措施，使得果树抵抗能力降低，易受到极端天气的危害。加上过度施用无机肥追求产量，造成土壤有机质含量低，降低了树体对养分的吸收，果实品质下降[10]。对应用水肥一体化技术的果园，建议使用植物秸秆等有机质覆盖地表。

5 建议

结合当前中国水肥一体化技术存在的问题和研究现状，未来还需要在以下几个方面做进一步的研究和努力。

一是建立农业生产相关保险体系，最大程度上为采用新技术的果农减少种植风险，为推动水肥一体化技术的普及工作提供保障。

二是加快实现水溶性肥料的种类多样化和功能综合化。在水溶性肥料产品配方中不仅能添加一些必要养分，还可以添加一些活性物质，如氨基酸、海藻酸等，再将其与农药、除草剂配合施用，以达到促进生长，防治病虫害的作用。全面提高水、肥、药的利用效率和自动化程度，实现效益提升和环境保护双重功能。

三是研究不同果树各生育期的养分需求规律，探究不同土壤条件下的养分迁移转化规律，根据各区域的不同果树品种，实行科学的水肥调控模式。

四是加强各相关学科间的交流与合作，进一步提升我国水肥一体化技术研发创新能力。相关科研单位需要与企业强强联合，研发出溶解性好、价格低廉、利用效率高的肥料。

五是研究将水肥药一体技术与现代信息技术相结合，推广应用自动化管理模式，注重将水肥一体化技术与“4S”等先进技术相结合。比如，可以结合人工智能模拟技术，监测果树不同阶段的生长状况、土壤墒情等，构建通用型与专用型的智能化信息管理系统，以提升中国水肥一体化技术的应用水平。