葡萄园水肥一体化系统设计与应用

沈洪伟，魏元甲，张钦波

（临沂市农业综合执法支队，山东临沂 276000）

1 临沂市某农场葡萄园概况

选择的案例葡萄种植园位于临沂市郊区，占地面积约为1.67 hm2，园区主要种植两种葡萄，分别是阳光玫瑰和巨峰。种植方式使用连栋设施栽培，大棚顶部高3.0～3.2 m，肩高1.5～2.2 m，大棚宽约为5.0 m，每个大棚当中都使用双行种植的方式。临沂市地势较为平坦，葡萄园中的土壤大部分是粘性红壤土，耕层厚度为17.2 cm，土壤中有机质含量为5%。葡萄园每年的平均气温为17℃，降水为1 476 mm，日照总时长为 1 766 h，相对湿度70%，年平均无霜期260天，气候条件较为优越，适合种植葡萄。葡萄种植园中还建设有蓄水池，深度达标，水质纯净，适合开展农业灌溉。

2 葡萄园水肥一体化系统设计

2.1 种植用水需求分析

在整个葡萄的生长周期中，对于水的需求量各不相同。一般来说在采果后期、发芽开花前期、新梢生长期、幼果生长期、果实膨大期，水分需求都比较高。

2.1.1 采果期。采果期在每年的秋季，除了浇水之外，还需要搭配施肥，可以为明年的生长打下良好的营养条件。

2.1.2 发芽开花的前期。此时，需要保证土壤湿度始终维持在田间持水量的70%左右。

2.1.3 新梢生长期以及幼果生长期。这两个时期都属于葡萄对水需求的最高峰，土壤湿度需要达到田间持水量的80%，同时这一阶段根系对于水的敏感性最高。

2.1.4 果实迅速膨大期。此时葡萄对水的需求量有所下降，和发芽开花期一致，需要保证土壤湿度维持在田间持水量的70%。

2.2 灌溉模式的选择

2.2.1 微喷灌。是当下比较常见的一种技术，可有效节约水资源，也可节约肥料，投资需求也较小。

2.2.2 滴灌。滴灌长廊形状的葡萄种植场地使用滴灌模式，滴灌是使用管道系统与灌水器连接在一起的方式，通过管道内外水势差来定时定量为植物进行供水。

2.3 灌溉施肥首部设计

2.3.1 电机水泵。设备主要是根据葡萄园区种植面积以及种植分区来进行依次灌溉的设备，目前的设定参数为出流量30 t、扬程35 m。

2.3.2 比例施肥器。是开展水肥一体化的核心所在，并且直接决定了施肥的实际效果，将会影响到葡萄园的种植标准化落实程度，也是高效灌溉施肥过程中非常重要的一项组成部分。针对这一情况，比例施肥器可从国外进口购买，保证设备质量。主要的工作模式是肥料使用水管来供入比例施肥器，比例施肥器还可调节肥料的浓度，一般可控制在0.2%～2%。

2.3.3 过滤器。在临沂市某农场葡萄园中具有蓄水池，水质优良，适合进行浇灌。可以在蓄水池的出水口连接砂石过滤器、叠片过滤器，从而安排两级过滤。叠片过滤器的最大流量设计为33 t/h。

2.3.4 变频控制器。在临沂市某葡萄园中，变频控制器的主要作用是在水肥管道上安装阀门，阀门具有多个挡位并且可以遥控。种植人员通过遥控器即可调整水肥浇灌的多少以及频率，可根据葡萄需求开展水肥浇灌，避免浪费。

2.4 田间微喷管道系统

这一系统的主要部件是输水管道。葡萄种植园中不同位置的葡萄种植场地距离采水点距离不同，因此使用的管道粗细也各不相同，其中包括90 mm、75 mm、50 mm三种，压力一般保持在0.6 MPa以上，管道材料使用PE管道。同时，对于一些葡萄架上的供水，使用了32 mm、25 mm、20 mm的管道，集中通过蓄水池供水，通过首部设备肥料过滤之后，输送到田间微喷管道系统。

将整个葡萄园划分成为6个分区，每个分区使用的用水量各不相同，供水速度也各不一致，根据实际要求还可以进行临时调节。灌水器是这一部位的最后一处设备，主要是根据临沂市葡萄园种植的行距来进行确定，一般喷射的半径可控制在1.5 m左右。而这一设备的安装间距需要控制在2 m左右，保证喷射无死角。

3 应用结果分析

3.1 应用试验

在本文选择的案例临沂市某葡萄园当中，葡萄品种属于阳光玫瑰和巨峰，这两种葡萄树的树龄为4年，分析期间葡萄生长正常。使用水肥一体化技术之后，按照1 300 kg/hm2的产量来计算需要的施肥量，购买水溶性肥料，按照葡萄的5个生长阶段来进行水肥一体化施肥。对照组则是需要寻找没有使用水肥一体化的葡萄园，控制其他参照量的变量，对照组需要使用沟灌的方式来进行灌溉，按照种植户日常使用的方式来进行施肥。

水肥一体化系统可根据葡萄不同的生长周期，结合葡萄的生长特点以及土壤含水量来进行使用，每次灌水1/4，随后再进行施肥。施肥结束之后，灌水 5 min，达到清洗喷头的目的，避免发生堵塞。对照过程中需要保证肥料全部进入土壤当中，渗透到日常施肥的深度，从而保证提升肥料效率的要求。对照组需要按照农户正常种植习惯来进行浇水施肥，后期随着葡萄植株的生长，实验组浇水量需要逐渐扩大，对照组也是如此。

3.2 结果分析

在水肥一体化技术使用的过程中，使用了分区、分次的灌注方式之后，可以有效地控制系统造价，节约20%左右的成本。水肥一体化技术保证了葡萄园的整体灌注率，整体灌注覆盖面可达97%，对照组的灌注相对只有77%。对化肥的施用量来说，相比对照组，实验组的化肥施用量减少了20%。对用水量来说，实验组的用水量比对照组节约了35%的水资源。人工成本方面，水肥一体化技术使用人工成本较少，但是管道也需要进行维护，正常灌注施肥需要较多的人工成本，但是后期无需再进行投入。经过计算对比之后发现，人工成本方面，水肥一体化相较于对照组节约了20%。

在葡萄品质方面，虽然已经控制了其他变量，并且选择了一样的品种，但是整体葡萄品质的对比依旧存在一些变量，比如土壤、浇灌水中的有机物成分等。整体来看，水肥一体化产出的葡萄质量和数量都超过对照组正常种植的葡萄，由此可见，水肥一体化技术在葡萄种植中具有推广的价值。

4 结语

综上所述，基于本文设计的水肥一体化系统，可以给葡萄园带来分次灌溉的全新灌溉模式。这种全新灌溉模式不仅整体系统造价不高，还可以节约水资源和肥料，达到控制葡萄种植成本的目的。水肥一体化技术可以提升葡萄的产量及品质，并且节水、节肥、节约人力的效果较为明显，化肥施用量节约20%，用水量节约35%，人工成本节约20%，葡萄质量与数量都有所提升。关键是这种方式还可减少土壤中的化肥残留，有助于产业长远发展。