设施蔬菜种植中水肥一体化技术的应用优势及管理措施

陈召玲

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.18.024

水肥一体化技术在设施农业生产期间应用较多，该技术的应用具有较强的节水性和节肥性，通过田间供水系统将肥料、水分均匀的输送至作物根系周边，实现精准供应。传统蔬菜种植期间，采取大水漫灌、沟灌等方式进行水肥管理，不仅增加了水肥的消耗，还促使土壤硬化、板结，蔬菜根系生长缓慢，影响蔬菜的产量与品质。而设施蔬菜种植期间通过对水肥一体化技术的使用，可以有效规避传统蔬菜水肥漫灌的缺陷，实现水肥定时定量供应，提升水肥利用率。

一、设施蔬菜中水肥一体化技术的应用优势

1、节水性

在设施蔬菜中应用水肥一体化技术具有较强的节水性，对比传统蔬菜种植漫灌、沟灌，可以有效减少水分的流失与蒸发，从而提升水资源利用效率。设施蔬菜种植期间，水肥一体化技术多为滴灌，蔬菜水分利用率高达95%左右，而传统蔬菜漫灌施水，使蔬菜水分利用率仅有45%左右，对比水肥一体化技术水分利用率降低50%左右。由此可见，在设施蔬菜种植期间，采取水肥一体化管理技术，可以有效提升水资源利用率，节水效果显著。

2、提升肥料利用率

设施蔬菜种植期间，水肥一体化技术可实现精准化施肥，将调配好的水肥溶液直接输送至蔬菜根系周边，提升蔬菜植株对水肥的吸收利用效果，肥料利用率可达到75%以上;而采取传统蔬菜追肥，先撒施、后灌水的方式，肥料利用率仅为35%左右，对比可见水肥一体化技术的应用可以有效提升肥料利用率。除此之外，水肥一体化技术实施中所追施的可溶性肥料，施入后可以促进土壤团粒结构的形成，提升土壤的保温、保水、透气、保肥效果。

3、增加蔬菜种植效益性

设施蔬菜水肥一体化技术应用时，为减少设施内的空气环境湿度水平，通常采取膜下滴灌管理方式。膜下滴灌管理可以将设施内的空气湿度水平降低18%～20%左右，减少蔬菜病害的发生与传播，从而避免霜霉病、灰霉病等高湿性病害的发生。在对部分蔬菜根部病虫害防治时，例如根腐病、金针虫等，可使用滴灌直接将化学药剂灌入蔬菜根系区域，实现根部病虫害的高效防治。相关数据研究显示，在同等面积（667m2）下的设施内，种植同一种蔬菜品种，例如黄瓜，在采取水肥一体化管理条件下的温室，投入成本约每年9500元，而黄瓜年产可达到40t，以黄瓜售价 2 元/kg计算，产生经济效益约8万元，病虫害发生概率仅为5%;而未实施水肥一体化管理的设施内，投入成本约10000元，黄瓜年产量约36t，以黄瓜售价2元/kg计算，产生经济效益约7.2万元，病虫害发生概率达到8%～10%。对比该两种种植模式可以发现，设施蔬菜栽培期间应用水肥一体化技术，不仅可以降低生产成本、减少病虫害发生概率，还可起到增产、增收的效果。

二、设施蔬菜水肥一体化的主要模式

水肥一体化应用模式可结合设施规模、蔬菜品种、经济投入成本等方面综合选择。目前，设施蔬菜水肥一体化应用较多的灌溉模式有文丘里施肥机+滴灌、文丘里施肥机+微灌、比例式施肥机+滴灌等。通常在茄果类、瓜类等蔬菜作物设施栽培期间采取的水肥一体化模式为文丘里施肥机+滴灌或比例式施肥机+滴灌;而十字花科、绿叶类蔬菜设施栽培期间多使用文丘里施肥机+微灌模式。随着近年来我国现代农业技术水平的发展，设施蔬菜内水肥一体化设施设备不断优化改进，传统文丘里施肥机已经逐渐向比例式施肥机转变，施肥更加精准、效果更好。

除此之外，水肥一体化施肥模式由于其施肥管理的不同，将其分为半程水肥一体化和全程水肥一体化模式。其中半程水肥一体化多用于设施内土壤栽培中，施肥采取底肥、追肥结合的方式，在蔬菜定植前施足底肥，定植后采取水肥一体化进行追肥，以满足蔬菜生长发育需求。而全程水肥一体化模式多应用在设施蔬菜无土栽培管理中，通过智能化水肥一体化系统的设定，在蔬菜生长期间持续供给养分、水分，从而满足蔬菜生长发育需求。

三、设施蔬菜种植中水肥一体化技术的应用要点

1、选址

设施建址应当选择在地势平坦、开阔、水源供应充足、无污染的地块，为后续水肥一体化的安装与使用奠定基础。设施周边环境应当符合《农产品安全质量无公害蔬菜产地环境要求》（GB/T18407.1）的规范标准。

2、水肥一体化基本设施规划

依照蔬菜设施种植面积对水肥一体化所需的过滤、管网系统、控制系统、水肥混合驱动设备、动力装置等进行科学布局，并搭配符合需求的各种设施设备。

3、安装设施设备

（1）动力设施

水肥一体化动力设施包括动力机、水泵等，在选择规格时，可依照蔬菜的种植面积、田间灌溉水流量、扬程等配备充足的动力设施。

（2）管网系统

水肥一体化管网系统包含输送管网、给水管，其中设施内蔬菜种植输送管网可选用三级管网，为滴灌带、支管、主干管，其中支管、主干管材质以硬聚氯乙烯最佳，滴灌带可选贴片式;给水管可选用PVC-U管件及管材。滴灌带沿蔬菜种植根系位置贴地铺设，额定运行压力设置在75KPa、滴灌孔流量设定为2.0L/h即可。

（3）水肥混合设施

①蓄水池

为保障灌水中的水质优良，可依照蔬菜设施面积、水质条件等修建水池。在引进水源后，可将水灌入蓄水池中进行充分沉淀，以提升灌溉水质量，避免杂质过多，堵塞滴灌带。

②肥水罐

设施蔬菜种植期间，肥水罐多为两个，分别进行母液的配置与母液的稀释，以确保蔬菜水肥灌入浓度适宜蔬菜吸收需求。在装设时，将肥水罐使用PVC管连接主管道，管道的大小可依照水肥灌溉需求进行调整。

③搅拌机

搅拌机装设在肥水管中，可代替人工搅拌母液，促使肥料充分溶解，可依照肥水罐的大小进行确定。

④过滤设施

在设施蔬菜灌溉期间，水源中可能存在一些杂质，在无过滤设施的情况下，会堵塞管网系统，影响其可使用期限。为减少杂质的影响，可在蓄水池至吸水管末端及肥料母液吸肥管的末端，安装过滤网，使用规格为0.15mm的过滤网进行包裹，从而避免杂质流入管网系统中。过滤网应当定期清洗及更换，确保过滤设施运作正常。除此之外，为避免淤泥吸入管网系统内，在水池底部安装给水管时，高度应当比水池底部高出30cm。

⑤施肥器

施肥器可结合养殖户的投入成本及自动化情况，选择全自动施肥机、比例注肥泵及文丘里等。

（4）施肥过程

①配制母液

在为设施蔬菜配制母液期间，禁止同时使用多种盐类化合物，以减少肥料溶化期间产生沉淀，从而影响施肥效果。严禁将碳酸钙、硫酸盐等类碎料进行混合，避免其出现化学反应产生钙类化合物沉淀。在配制肥料母液时，可依照其盐类化合物的推荐使用浓度进行溶解，以不饱和为基准进行复配。母液中的肥料应当充分溶解，并将杂质全部清除干净，确保母液中无杂质、无悬浮物。一般来说，使用水溶性肥料配制母液时，稀释倍数为700倍，或水溶肥与水保持2∶1的比例。

②施肥方式

选用泵吸式施肥法，借助离心泵向管网系统中吸入水肥溶液，并在吸水管位置安装逆止阀，避免肥料溶液在施肥期间出现倒流。依照蔬菜的品种、生长发育阶段、施肥类型等选定施肥浓度。例如番茄种植期间，前期施肥以高氮水溶肥为主，单次追肥施水溶肥10kg/667m2即可，每间隔15d追施一次;中后期施肥以高氮高钾水溶肥为主，单次追施水溶肥15kg/667m2左右，每间隔20d追施1次，直至番茄拉秧前20d。

四、水肥一体化在设施蔬菜应用技术要点分析

1、肥料的选择

设施蔬菜生产期间通过水肥一体化设施设备将肥料随水施入蔬菜根际周边，从而满足蔬菜的营养需求。因此，在选择水肥一体化肥料时，应当基于溶解度高、养分含量高、肥料间的相容性高、不影响灌溉水质或影响较小、腐蚀性弱等条件进行合理选择。依照蔬菜对肥料的需求量不同可将肥料分为大量元素、中量元素及微量元素;依照肥料的质地、规格又可将其分为固体肥料、液体肥料。目前，市场上较为常见的固体肥料有大量元素肥尿素、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、磷酸二氢钾、磷酸、磷酸二氢铵、复合肥、氯化钾等;固体中量元素肥有硫酸镁。液体肥包含大量元素水溶肥、中量元素水溶肥、微量元素水溶肥、含氨基酸水溶肥、腐殖酸水溶肥、微生物菌肥等。在实际应用期间，可结合蔬菜品种、生长发育阶段、需肥特征进行选用符合农业部登记的优质肥料，同时，还需注重以下几点：肥料种类与灌溉水源之间的相互作用，在使用肥料前，应当对灌溉水的温度、水质、pH值、电导率、可溶性盐含量等进行测定，从而评估其对肥料溶解度、酸碱度的影响。例如，当灌溉水硬度较高时，选择酸性肥料最佳，磷酸、磷酸二氢铵类酸性肥料，可有效减少肥料融化后沉淀物的生成;在温度较低的季节中，减少对尿素的使用，应当以铵态氮肥、硝态氮肥为主，可减少盐析现象的发生。选择肥料时，应当注重肥料是否会对水肥一体化设施设备造成腐蚀影响，例如在使用硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙、磷酸等肥料时，应当避免使用镀锌铁的设施设备;当使用磷酸二铵、硫酸铵等肥料时，避免使用青铜、黄铜类的设备。注重肥料的腐蚀性可以有效延长水肥一体化设施设备的使用年限，降低农业生产成本。

2、制定科学施肥管理制度

（1）用水管理

设施水肥一体化施肥灌水量应当比设施沟灌用水量减少30%～40%，单次施肥计划湿润土层深度以20～30cm为宜。依据不同的蔬菜品种的生长发育特征、需水量、土壤质地、墒情基础、根系生长范围、设施环境基础、病虫害发生程度等因素合理调节灌溉制度。灌溉制度包含蔬菜不同生长发育期的灌水量、灌水次数、单次灌溉时间及用水量等。以设施黄瓜种植为例，单茬黄瓜水分总灌溉量为200～300m3/667m2，黄瓜移栽定植后浇灌一次定根水，此时灌水量充足，促进黄瓜缓苗;成活至初花期，控制灌水量，达到蹲苗效果，避免旺长;进入结果期后供应充足水分，提升黄瓜结果量及产品品质。

（2）施肥制度

设施蔬菜施肥量计算公式;施肥量=（目标产量/1000×每形成1000kg经济产量所需养分吸收量-2.25×土壤养分测定值×有效养分系数）/（肥料中有效养分含量×肥料利用率）。在制定施肥制度前，先确定本茬蔬菜的目标产量，以历年同茬同品种近3年平均产量基础上增加5%～10%左右即可。其次，计算出蔬菜达到目标产量所需的理论肥料量，并依据土壤肥力基础、底肥施入量进行调整。再次，依据施肥量公式计算出相应的施肥量，通常来说在设施蔬菜栽培期间蔬菜对氮肥的利用率为55%～68%、对磷肥的利用率为30%～35%、对钾肥的利用率为70%～80%。或可对比传统蔬菜栽培管理中施肥量减少1/3～1/2确定施肥量。最后，依照不同蔬菜品种、生长阶段需肥量配置施肥种类及施肥量。

（3）水肥结合

在设施蔬菜水肥一体化应用期间，需坚持总量控制、分段施肥、水肥结合、少量多次的施肥管理原则，对不同蔬菜品种的不同生长发育阶段进行合理分配施肥量及灌水量。具体应用内容包含底肥、追肥的比例、蔬菜在不同生长发育期内的灌溉次数、时间、灌溉用水量、施肥量等。除此之外，不同蔬菜品种在不同年份期间的水肥结合施入量、比例等会出现差异性，具体实施期间还需依照天气情况、土壤墒情基础、作物长势等因素合理调整。

（4）浓度控制

不同蔬菜品种、植株生长阶段、植株大小、栽培密度等条件下，其对肥料的施入浓度要求不同，需科学调整，避免出现浓度过高或过低影响蔬菜长势。通常设施蔬菜的肥料浓度控制标准为EC值1～3mS/cm或盐浓度1～3g/L为宜，或依照不同肥料说明书稀释标准进行配制使用。

（5）施肥模式

设施水肥一体化技术灌溉应用期间，需依照先浇灌10min清水、再浇灌肥水10～20min，后浇灌清水10～20min的方式进行施肥。此种施肥模式即可提升肥料的利用率水平，后续施入清水还可有效冲洗水肥一体化管道系统，减少肥料对管道的腐蚀、堵塞影响。

五、设施蔬菜水肥一体化技术应用期间注意事项

1、设备维护

在日常水肥一体化技术应用期间应当注重对管道系统、设施设备的维护，定期巡查各种设施设备，及时维修更换。每周拆卸清洗过滤器1次、每月清理一次施肥罐、依照说明书要求定期维护施肥器等。在施肥期间，当出现供水不足或中断时，应立即关闭施肥进水管，避免肥液倒流，造成浪费、污染水源。

2、避免堵塞

肥液在长期滞留在滴灌滴头或出口处，会导致该部位着生青苔、藻类等微生物，并且，大量的肥料淤积会产生沉淀或结晶，在接触灌溉水中的杂质后会致使出水孔滴头造成堵塞，影响滴头附近蔬菜的灌溉效果。因此，在应用水肥一体化技术前，需对灌溉水的水质进行测定，安装水源净化、过滤设施，确保水质满足滴灌施肥需求。在单次施肥后，滴灌10min左右的清水，以冲洗管道内剩余肥液。观察施肥期间过滤器前后的压力表，当压差大于0.02MPa时，需及时冲洗过滤器。

3、减少肥害

肥害发生原因可能是设施内温度过高、肥料浓度过高或一次性施肥较多引发的，发生后严重抑制蔬菜的生长。在施肥时，需合理调控单次施肥量及稀释浓度，严格依照肥料说明书、蔬菜植株长势科学控制，坚持少量多次原则，减少肥害的发生。

4、减少脱肥

尿素、水溶性复合肥、硝态氮肥等在土壤中易随水流失，在设施蔬菜栽培期间，避免出现过量灌溉，以免出现养分的流失，造成蔬菜植株脱肥，影响蔬菜产量及品质。

5、养分平衡

蔬菜在种植期间，除了对氮、磷、钾大量元素需求量较多之外，对钙、镁、锌、硫等中微量元素也有一定需求。因此，在水肥一体化施肥期间，除了注重对大量元素的施入之外，还需重视中微量元素的施入，达到养分平衡供给，促进植株健壮生长。

综上所述，水肥一体化技术应用在设施蔬菜种植期间，具有节水、提升肥料利用率、增加蔬菜种植效益等效果。种植户在采取该项技术时，可通过选址、设施设备的规划、过滤设施、施肥罐、施肥器等设施的安装，最后采取科学的施肥方式，提升蔬菜对肥料与水肥的利用率，维护蔬菜种植品质及产量，最终实现设施蔬菜产业的良好可持续发展。

（作者单位：271506山东省泰安市东平县州城街道办事处）