油橄榄智能滴灌水肥一体化栽培技术应用效果分析

刘江林

油橄榄（Olea europaea L.）又名齐墩果，原产于地中海沿岸地区，是木樨科木樨榄属小乔木。油橄榄作为世界著名的木本油料兼果用树种，是著名亚热带果树和重要经济林木，有“植物油皇后”之称。1975 年，地处秦岭与岷山之间的陇南市武都区在“两江一水”（白龙江、白水江、西汉水）流域海拔700 至1500 米范围内的河谷及半山地带开始引种栽培油橄榄并获得成功。陇南是我国油橄榄最佳适生区，为“国家油橄榄示范基地”“中国油橄榄之乡”，油橄榄基地面积、鲜果产量、初榨油产量和经济效益均居全国第一，被列入《世界油橄榄分布图》，良种引进及试验示范走在全国前列，新产品研发处于全国领先水平。截至2021 年底，陇南市油橄榄种植面积达5.06 万公顷，综合产值25.08 亿元，惠及4 个县区42 个乡镇338 个村40 多万群众，油橄榄已成为当地群众稳定脱贫的致富果。

1998 年实施天保工程后，原甘肃省白龙江林管局舟曲林业局（现更名为白龙江插岗梁省级自然保护区管护中心）在位于陇南市武都区两水镇白龙江南岸段河坝村托塔山开发建设了666.7 公顷油橄榄种植基地，最多年份采摘油橄榄鲜果22 吨。2019 年至2021年，插岗梁省级自然保护区管护中心应用中国林业科学研究院华北林业实验中心的科技成果——人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系，在两水林场油橄榄基地实施中央财政林业科技推广示范项目“油橄榄智能滴灌水肥一体化栽培技术推广与示范项目”，建立6.67 公顷智能滴灌水肥一体化栽培示范区，辐射带动33.33 公顷，成为甘肃首个应用水肥一体化智能灌溉技术进行油橄榄苗木智能灌溉、精准施肥、高效栽培的示范基地。项目总投资50 万元。该项目的运行，节约了人力资源、降低了劳动强度、提升了灌溉管理水平，为林区发展智能高效节水灌溉，提高水资源利用率，起到了示范引领作用。现将3 年来项目推广与应用效果分析如下。

一、试验地概况

试验地地处陇南市武都区两水镇白龙江南岸段河坝村托塔山，位于插岗梁保护区两水林场油橄榄基地，经营总面积192.3 公顷。地理坐标33°23′45″～33°24′57″N，104°47′59″～104°49′02″E。海拔1050～1100 米，坡度20°，坡向为北坡和东北坡，地形为川台地和平地。年均气温14.9℃，年日照时数为1709～1911 小时，≥10℃的活动积温为4568.7℃，年降水量450～600 毫米，空气相对湿度为61%，无霜期242～273 天。pH 值7.0～8.0，土壤质地疏松，通气和透水性能良好，是油橄榄最佳适生区。种植的油橄榄20年生，株行距4 米×5 米。

二、试验方法

2020 年，采用先进的物联网、云计算等智能技术和滴灌技术，建立了6.67 公顷智能滴灌水肥一体化栽培的油橄榄示范区，分为4 个可独立控制灌溉与施肥管理的小区，滴灌管沿树行铺设，行距4 米、6 米。使用手机、电脑等终端设备对示范区的灌溉与施肥进行智能化监测和控制，从而实现了对每个小区便捷、高效的水肥管理。2021 年，使用智能滴灌水肥一体化系统对油橄榄林实施了灌溉与施肥管理。通过布设在油橄榄林内的土壤环境传感器以及对油橄榄植株与果实的养分分析，对推广示范园油橄榄树体的生长发育规律、土壤水分变化规律以及节水、提高灌溉施肥劳动效率、投入、产出情况进行初步总结和评价，制定出科学的智能滴灌灌溉与施肥管理制度，达到了对油橄榄林适时适量的精准灌溉和少量多次的精细施肥管理。项目推广技术路线图见图1。

三、水肥一体化智能滴灌系统的结构

基于物联网的水肥一体化滴灌技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，借助压力系统，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成肥液与灌溉水一起通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌，均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域。

水肥一体化智能滴灌系统的结构主要由首部枢纽（水泵、动力机、过滤设备、施肥系统、控制阀等）、输配水管网（包括干管、支管、毛管三级管道）、灌水器（分为滴头、滴灌管、支管等）以及流量、压力控制部件和测量仪、土壤环境传感器、电磁流量计等智能控制管理系统组成。其中，首部系统中的重要环节是施肥环节和过滤环节，施肥环节中可以应用施肥器、注肥泵、智能施肥等设备进行高效施肥，过滤环节可以应用网式过滤器、叠片过滤器等，水源采用水井，针对不同的水质加装过滤器来实现精细过滤。通过手机APP 与系统软件云平台等智能终端发出人为设定程序指令，指挥滴灌系统完成水源增压、过滤、调压、计量、注肥、输送、灌溉等过程，实现全自动水肥一体化远程控制系统自动滴灌。智能滴灌系统结构见图2。

四、水肥一体化智能滴灌技术应用效果

2021 年，使用智能滴灌水肥一体化系统对油橄榄林实施了灌溉与施肥管理，并对应用水肥一体化智能滴灌技术后在省工、节水、节肥、增产等方面的效果进行对比分析。调查结果表明，引进水肥一体化自动灌溉系统后，具有明显的节水、节肥、省工、增产等优点。应用效果见表1。

（一）增产

经对油橄榄园进入盛果期的成年树进行产量测定，使用智能滴灌管理的油橄榄果实产量达到了9900公斤/公顷，而常规管理的油橄榄果实产量仅为6000公斤/公顷，增产3900 公斤/公顷，增产65%。6.67 公顷示范区总增产26000 公斤，增收15.6 万元。

表1 油橄榄水肥一体化智能滴灌技术应用效果

（二）节水

传统灌溉方式为人工管灌，两水油橄榄园在本项目实施前采用1.2 寸塑料管逐株浇灌，每棵树浇足浇透需用时5 分钟，经测试管道流量为600 升/小时，则每棵树需灌水180 公斤，要把全园2300 多株树全部浇灌一遍至少需要15 天。使用智能滴灌管理6.67 公顷油橄榄示范林，全年用水量0.4 万立方米，而常规管理全年用水量1.5 万立方米，相比之下，使用智能滴灌管理，节水73.3%。

（三）节肥

油橄榄示范园传统施肥方式为人工撒施，使用智能滴灌管理6.67 公顷油橄榄示范林，全年肥料用量6吨，而常规管理全年肥料用量为13 吨，相比之下，使用智能滴灌施肥可直接将养分输送到根部，肥料是水溶性肥料，吸收利用率高，节肥53.8%。而传统施肥方式施肥量大，吸收利用率低，会造成土壤富营养化和土壤污染，不利于环保。

（四）节省劳力

使用智能滴灌管理6.67 公顷油橄榄，全年灌溉施肥只需30 个工日，而常规管理全年需要300 个工日，每个工价100 元，相比之下，使用智能滴灌管理，可节省人工达90%，节省人工成本2.7 万元。在不计算节水、节肥成本的条件下，使用智能滴灌系统管理6.67公顷油橄榄可实现节本增效18.3 万元，相当于每公顷节本增效27450 元。按照装备智能滴灌系统使用期限10 年预测，可以持续改善油橄榄的生长和发育状况，提高油橄榄的果实产量和品质，使种植者获得长期稳定的增益。

综合来看，应用水肥一体化智能滴灌系统后，节约人工90%，节水73.3%，节肥53.8%，增产65%（如图3），由此则节约人工最明显，该套系统可满足6.67 公顷橄榄园的灌溉，如面积足够大，则节约人工成本将更加显著，达到了节水、省肥、增产、增效的目的，实施结果对建立油橄榄良种繁育、丰产栽培基地起到示范辐射作用，经济、生态和社会效益显著。