水肥一体化技术在丘陵地区的应用模式探析_邓兰生

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3 水肥一体化技术条件下的肥料选择
在水肥一体化技术条件下,对肥料的要求较高,选择 肥料时应主要考虑以下几方面因素: 一是肥料的溶解性 要好,含杂质少,达到灌溉设备的要求,在田间温度条件 下完全溶解于水,流动性好,否则容易造成过滤器、滴头 等设备的堵塞;二是肥料的酸碱性应以不腐蚀设备为宜; 三是肥料的配方要合理,养分含量高且全面,能满足作物 生长的养分需求;四是与灌溉水的相互作用很小;五是不 会引起灌溉水 pH 值的剧烈变化。
根据笔者所在研究团队多年的研究与实践, 目前的 水肥一体化技术主要有两种体现形式: 一种是最容易被 农民所接受,也是最为简单的传统方式,即淋肥模式,这 种方式简单、实用、费工,且在水、肥供应上存在很大的随 意性,只适用于小规模农户;另一种是将肥料溶解于灌溉 水后,通过管道灌溉系统施肥的高级模式,也就是我们常 说的灌溉施肥,这种方式具有节水、节肥、省工、高质、高 效等优点,适合于集约化规模种植户使用,是目前及未来 发展的一种主要形式。 结合丘陵地区的具体情况,水肥一 体化技术的实现形式主要有以下几种类型: 2.1 自压微重力滴灌施肥系统
对于大部分丘陵坡地土壤而言,受复杂地形条件、气候 条件影响,其肥力水平低,矿质养分贫乏,物理性能差,保水、 保肥、供水能力弱,水土流失与间歇性、季节性干旱严重。 1.2 灌溉设施缺乏,水肥管理水平低,水、肥 资 源 得 不 到 有效应用
收 稿 日 期 :2012-03-07 基 金 项 目 :广 东 省 教 育 部 产 学 研 结 合 项 目 (2009B090300332) ; 广 东 省 科 技 计 划 项 目 (2010A020506022 ,2009B020305007 ) 作者简介:邓兰生(1971-),男,硕士,讲师,E-mail: lshdeng@scau. edu. cn 通讯作者:张承林(1965-),男,博士,副教授,E-mail: clzhang@sc au.edu.cn
在我国广大丘陵地区因地制宜发展重力微灌(主要为滴 灌和微喷灌), 是一种充分利用地势高差的节能型灌溉方 式[4]。 而在应用重力滴灌或微喷灌的场合,可以在不需要外加 动力的基础上,借助自压重力进行施肥,称之为重力自压式 施肥法[5]。 在南方丘陵山地果园,通常引用高处的山泉水或将 山脚水源泵至高处的蓄水池。 同时在蓄水池顶部或蓄水池旁 边高于水池液面处建立一个敞口式混肥池,混肥池的大小约 0.5~2.0 m3,可以是方形或圆形,方便搅拌溶解肥料即可。 池底 安装肥液流出的管道,出口处安装 PVC 球阀,此管道与蓄水 池出水管连接。 池内用一段长约 20~30 cm 的大管(管径为 75 mm 或 90 mm 的 PVC 管),大管入口用孔径 0.125~0.150 mm 尼龙网包扎。 施肥时先计算好每个轮灌区需要的肥料总 量,倒入混肥池,加水溶解,或将肥料溶解好后再直接倒入混 肥池。 进行灌溉施肥时,先打开主管道的阀门,开始灌水;然 后再打开混肥池的管道,肥液即被主管道的水流稀释带入灌 溉系统。 通过调节混肥池底球阀的开关位置,可以控制施肥 速度。 当蓄水池的液位变化不大时(南方许多情况下一边滴 灌一般抽水至水池),施肥的速度可以相当稳定,保持一恒定 养分浓度。 施肥结束时,需继续灌溉一段时间,冲洗管道。 通 常情况下混肥池用水泥建造,坚固耐用,造价低;也可直接用 塑料桶作混肥池用。 但也有一些用户直接将肥料倒入蓄水 池,灌溉时将整池水放干净。 由于蓄水池通常体积很大,要彻 底放干水很不容易,会残留一些肥液在池中;加上池壁清洗 困难,也有养分附着。 当重新蓄水时,极易滋生藻类青苔等低 等植物,堵塞过滤设备和滴头等。 因此,应用重力自压式灌溉 施肥,一定要将混肥池和蓄水池分开,二者不可共用。 2.2 泵吸肥法
在丘陵地区的农事操作中, 受复杂地形条件的影响, 生产操作受人为因素影响更为明显,难度增大,劳动强度 也随之增加。同时,由于丘陵地区的立地条件普遍较差,加 上绝大多数种植者缺乏科学的施肥知识, 生产管理落后, 产品产量和品质受到严重影响,生产效益得不到保障。
2 适合于丘陵地区应用的水肥一体化模式
水肥一体化技术是将肥料溶解于水中随灌溉水输送到 作物根区的一种施肥方式。 生产实践表明,以水肥耦合为基 础的水肥一体化技术越来越成为现代农业发展的一项综合 管理技术措施,具有显著的节水、节肥、节药、省工、高产、高 效以及减少对环境的污染等优点和特点[2-3]。 目前,我国水肥
在水肥一体化技术体系中,另一种简单、经济、实用、耐 用的施肥方式叫泵吸肥法,这种施肥方法主要用于水泵加压 的灌溉系统,水泵一边吸水一边吸肥。 泵吸肥法是利用离心
泵吸水管内形成的负压将肥料溶液吸入系统,适合于几十公 顷以内面积的施肥。 为防止肥料溶液倒流入水池而污染水 源,可在吸水管后面安装逆止阀。 通常在吸肥管的入口包上 孔径 0.125~0.150 mm 滤网(不锈钢或尼龙材质),防止杂质进 入管道。 该施肥法的优点是不需外加动力,结构简单,操作方 便,可用敞口容器盛放肥料溶液,也可在蓄水池旁用水泥建 造混肥池。 施肥时通过调节肥液管上阀门,即可控制施肥速 度。 缺点是施肥时要有人照看,当肥液快施完时应立即关闭 吸肥管上的阀门,否则会吸入空气,影响水泵的正常运行。 2.3 移动式灌溉施肥机
Key words: fertigation; hilly region; water and fertilizer management; application model
我国南方丘陵山地幅员辽阔,但多数地块规模小、土 地很不平整,农业生产主要依靠人力和畜力完成,难以实 施大规模的机械化生产。 以广东为例,其中的山地面积占 34%、丘陵占 25%、台地占 14%[1]。随着人口的增长、人地矛 盾的日益突出以及大田作物的调整和轮作, 这些丘陵山 地又成为了农业开发的主要对象。 在丘陵山地的生产经 营中,将面临着生产操作困难、水肥管理不到位、生产成 本不断攀升、生态环境恶化等诸多问题。 本研究主要从丘 陵地区生产的水肥管理方面, 探讨基于水肥耦合条件下 的高效、合理利用水、肥资源的途径和形式,为实现农业 增产、优质和农民增收提供参考。
灌溉与施肥是作物正常生长、取得良好经济效益的基 础。 而灌溉设施和水源缺乏则是很多丘陵地区果树生长遭 受水分胁迫的重要原因。在干旱气候条件下,无法进行正常 的灌溉,果实发育和枝梢生长期得不到合理的水分供应,同 时,施肥效果也得不到发挥。由此导致植株生长慢、果实小、 品质差、产量低、效益差,大大挫伤了农民生产的积极性。 1.3 缺乏专业技术培训和专业技术人才的指导
DENG Lan-sheng, TU Pan-feng, ZHANG Cheng-lin, LI Zhong-hua, LAI Zhong-ming (College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
肥技术可显著促进作物生长、提高产量和改善品质、降低生产成本,增产增收效果明显。
关键词:水肥一体化技术; 丘陵地区; 水肥管理; 应用模式
中 图 分 类 号 :S157.4
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1004-874X (2012 )09-0067-03
Application model of fertigation technology in hilly region
Abstract: Fertigation is an integrated technology as the development of modern agriculture. It possesses unique technical advantages and characteristics. In light of the water and fertilizer management problems existing in hilly districts, the fertigation models suited to this terrain were proposed in this paper. The application effects in filed indicated that fertigation carried out in the hilly districts could distinctly enhance the growth of crops, increase the yield and improve the quality of crops, lower production costs, so as to increase the economic benefits.
广东农业科学 2012 年第 9 期
67Fra Baidu bibliotek
水肥一体化技术在丘陵地区的应用模式探析
邓兰生, 涂攀峰, 张承林, 李中华, 赖忠明 (华南农业大学资源环境学院, 广东 广州 510642)
摘 要:水肥一体化技术作为现代农业发展的一项综合管理技术措施,有其独特的技术优势和特点。 针对丘陵地区水肥管理
存在的问题,提出适合于丘陵地区应用的水肥一体化技术模式。 田间生产应用效果表明:在丘陵地区合理应用水肥一体化灌溉施
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一体化技术的推广应用正处于快速发展期,越来越受到各级 农业管理人员和广大农业从业人员的重视。 但水肥一体化技 术在各地的应用水平差异明显,尤其是我国南方广大的丘陵 地区,一方面是受传统思想观念、当地气候降雨、地方政府重 视程度、资金投入以及专业技术人才等因素的影响,限制了 技术的推广应用;另一方面随着社会的发展、劳动力成本不 断攀升和人们对高品质产品的需求持续增加,广大种植者又 迫切需要有更多、更好的水肥管理技术措施推广应用。 大量 的生产实践表明,以水肥耦合为基础的水肥一体化技术是目 前提高水、肥利用效率的最有效技术形式之一。
在一些没有电力的丘陵山地区, 如果既想搞管道灌 溉,又想通过管道施肥,最适宜的办法就是利用移动式灌 溉施肥机。 它采用柴油机或汽油机水泵加压,利用泵吸肥 法的原理,将过滤器、施肥桶、空气阀等部件与柴油机或 汽油机水泵组装在一起,构成移动式灌溉施肥首部系统。 在灌溉施肥前,将此首部系统与田间主管道以活接相连, 同时首部系统的入水口与水源相连, 开启系统进行灌溉 和(或)施肥工作。 施肥量的计算、施肥程序和灌溉施肥注 意事项可参考自压微重力滴灌施肥法。 当灌溉和施肥工 作结束后,可以方便拆卸,将首部系统搬回室内存放。
在广大的丘陵地区和偏远山区,受经济条件和文化教 育程度所限, 很多种植户并没有接受多少专业的技术培 训,只是凭经验进行劳作。灌溉和施肥通常是分开进行的, 大量肥料没有被根系吸收,导致养分利用效率低,生产效 益下降。 即使有些种植户有较好的灌溉条件,有水肥一体 化灌溉施肥意识,也施用了足够的肥料,但果树的生长、产 量和品质并没有显著改善, 有些甚至出现相反的结果,如 肥料“烧”根,枝梢徒长,果实糖分不足等。出现这些问题的 原因主要是缺乏科学、合理的施肥技术指导和专业技术培 训,导致选用肥料不当、施肥量和施肥时期不合理、施肥效 率低、效果差、存在烧根烧叶问题,且增加生产成本。 1.4 生产成本增加
1 丘陵地区农业生产水肥管理存在问题
合理、 高效的水肥管理是农业生产发展的基础与前 提,这在广大的平原及水田种植区是如此,在丘陵地区也 同样如此。 事实上,在丘陵地区的生产经营中,受种种因 素的影响, 很多很好的水肥管理措施难以落实或落实得 不到位。 其主要影响因素有以下几方面: 1.1 地形条件复杂,土壤理化性状差异明显
从目前市场上肥料的供应情况看, 只要该肥料的溶解性 较好,都可用作水肥一体化灌溉施肥系统的备选肥料,因此, 肥料的可选择范围很广。 具体而言,主要有以下几种类型:一 是常见的化学肥料,如氨水、尿素、硫铵、硝铵、磷酸一铵、磷酸 二铵、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、硝酸钙、硫酸镁、硼酸、硫酸铜、 硫酸锰、硫酸锌、螯合锌、螯合铁、螯合锰、螯合铜等,对于固态 肥料以粉状或小块状为首选,要求水溶性强,含杂质少,一般 不选用或少选用颗粒状复合肥;二是水溶性配方肥料,包括大 量元素水溶肥料、中量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、含 腐植酸的水溶肥料、含海藻酸水溶肥料、有机水溶肥料等;三 是沤腐后的有机肥液,如养殖场的沼液、沤腐后的鸡粪等有机 肥液和腐殖酸液肥等[6]。 对于有机肥液的施用,必须经过严格 的过滤,否则容易导致过滤器、管道和滴头堵塞。 根据笔者所 在团队多年的试验研究、试用,总结出比较通用的过滤措施是 采用三级过滤系统,先用孔径 0.85 mm 不锈钢网过滤,再用孔 径 0.18 mm 不锈钢网过滤,最后用孔径 0.125 mm 叠片过滤器 过滤。 通过滴灌系统施用液体有机肥,不仅克服了单纯施用化 肥可能导致的弊端,而且省工省事,施肥均匀,肥效显著。
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