果 樹學(xué)報(bào) 2019 36 3 366 384 Journal of Fruit Science DOI 10 13925 ki gsxb 20180212 果樹水肥一體化高效利用技術(shù)研究進(jìn)展 劉思汝 石偉琦 S馬海洋 王國(guó)安 2 陳清 S徐明崗 海南省熱帶作物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所 廣東湛江 524091 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 北京 100193 摘要 中國(guó)是果樹產(chǎn)業(yè)第一大國(guó) 如何提質(zhì)增效 己是果樹產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題 水肥一體化是將 節(jié)水灌溉與按需供肥相結(jié)合的高效水肥利用技術(shù) 是解決該問(wèn)題的有效途徑 筆者簡(jiǎn)要介紹了果樹水肥方面存在的 問(wèn)題 并比較了不同灌溉施肥方式的優(yōu)缺點(diǎn) 同時(shí)闡述了水肥一體化條件下水分和養(yǎng)分在土壤中分布運(yùn)移規(guī)律 詳細(xì) 剖析了氮磷鉀主要養(yǎng)分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 分別從根系 葉片 新梢及葉面積指數(shù)等方面綜述了水肥一體化技術(shù)對(duì)果樹 生長(zhǎng)發(fā)育的影響 并重點(diǎn)探討了其對(duì)果樹增產(chǎn) 提質(zhì)增效等方面的應(yīng)用效果 進(jìn)而揭示了肥水一體化技術(shù)的穩(wěn)定性和 通用性 最后提出了果樹水肥一體化技術(shù)目前存在的問(wèn)題 進(jìn)而探索了未來(lái)可能的研究熱點(diǎn)和發(fā)展重點(diǎn) 以土壤有機(jī) 質(zhì)為核心的水肥資源高效利用機(jī)制的研究 水溶性肥料配方目標(biāo)多樣化和功能綜合化同步推進(jìn) 研究不同果樹生育期 的營(yíng)養(yǎng)需求 生長(zhǎng)環(huán)境的養(yǎng)分狀況 建立通用的施肥模型 并制定合理的水肥調(diào)控方案 建立完善技術(shù)服務(wù)體系 提供 果樹完全解決方案 關(guān)鍵詞 果樹 水肥一體化 增產(chǎn)增效 遷移轉(zhuǎn)化 中圖分類號(hào) S66 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1009 9980 2019 03 0366 19 Advances in research on efficient utilization of fertigation in fruit trees LIU Siru1 SHI Weiqi MA Haiyang1 WANG Guo an2 CHEN Qing2 XU Minggang1 Hainan Tropical Crops Nutrition Key Laboratory South Subtropical Crops Research Institute CATAS Zhanjiang 524091 Guangdong China 2 College of Resources and Environmental Sciences China Agricultural University Beijing 100193 China Abstract China is the world s largest producer of fruits It is an urgent issue for the sustainable devel opment of the fruit tree industry on how to improve the efficiency of resource use to realize ecodevelop ment to improve the quality of fruits to increase the income of farmers to rejuvenate the countryside The technology of fertigation replenish fertilizer and water to the soil of crop roots uniformly and accu rately with a small flow so that the nearby soil often maintains appropriate moisture and nutrients so that the crop nutrients are maximally absorbed This new technology can reduce the resistance of diffu sion and mass flow and create a stable root environment for crops It can also realize the interaction be tween water and fertilizer and effectively control the quantity and frequency of irrigation water Mea while according to the soil nutrient content crop nutrition characteristics and fertilizer requirements regulate the mode of fertilization so that the soil around the roots always maintain the best supply and demand status and can improve the efficiency of water and fertilizer use Fertigation may be an effec tive way to solve this problem This paper briefly introduces the problems of water and fertilizer in fruit trees and compares the advantages and disadvantages of diflbrent fertigation methods The drip irriga tion can not only significantly increase crop yields and promote crop growth improve crop quality in crease water and fertilizer use efficiency but also inhibit soil degradation and ensure that soil microbial 收稿日期 2018 06 24 接受日期 2018 12 11 基金項(xiàng)目 國(guó)家科技支撐計(jì)劃 2014BAD16B06 耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室開放基金 201706 熱區(qū)耕地土壤改良科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì) 1630062017019 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金 1630062018012 作者簡(jiǎn)介 劉思汝 女 碩士 主要研究方向?yàn)楣麡錉I(yíng)養(yǎng)與施肥 Tel 18022638173 E mail liusiruru 通信作者 Author for correspondence Tel 0759 2859142 E mail weiqishi 第 3期 劉思汝 等 果樹水肥 體化高效利用技術(shù)研究進(jìn)展 367 activity is at a high level Therefore drip irrigation fertilization mode is currently the most widely used and most water saving irrigation fertilization mode and has received much attention in the development of modem intensive agriculture It analyzed the application effects of fertigation technology on fruit trees production fertilizer efficiency fruit quality water and fertilizer saving and labor productivity etc The conclusion revealed that the fertigation technology is stable and versatile And it is concluded that although the investment cost of fertigation technology is high in the initial period its economic ben efits are much higher than that of conventional irrigation and fertilization and there is still much room for improvement It is important to reduce the labor intensity and save water and fertilizer resources At the same time the distribution and transfer of water and nutrients in soil under fertigation technology conditions were expounded and the transfer and transformation laws of N P and K nutrients under the conditions of water and fertilizer integration was also analyzed in detail From the article we can under stand that the laws of nutrient element migration and transformation in soil and effective utilization of fruit trees have influenced the effective application of water and fertilizer control technologies and the exertion of effects Therefore accurately grasp and understand migration and transformation of the nu trient elements under the conditions of fertigation technology is of great significance Through literature review and analysis the effects of water and fertilizer integration techniques on fruit tree growth and de velopment were reviewed from the aspects of roots leaves new shoots and leaf area index and the crease of fruit yield water and fertilizer utilization rate and fruit quality improvement were emphasized The application effect of the other aspects reveals the stability and versatility of the fertilizer water inte gration technology Then it also proposed that fertigation had its own limitations in terms of lack of specificity of water soluble products lack of professional management personnel and imperfect sup porting measures At present this technology is lacking in combination with soil water and fertilizer sta tus and crop characteristics and scarcely be comprehensive considerations from the perspective of farm land ecology Finally potential research hotspots and development priorities in the future were ex plored The research on the efficient utilization mechanism of water and fertilizer resources with the core of soil organic matter will become a key breakthrough point for further increasing the crop yield and the efficiency of water and fertilizer utilization It is a major scientific issue that needs to be solved urgently to achieve sustainable development of agriculture and ecological environment Then the diver sification of the objectives of the water soluble fertilizer formula and the integration of functions are promoted simultaneously The focus of this study is on the nutrient requirements of different fruit tree growth periods and the nutrient status of the growing environment At the same time the rules for the transfer and transformation of nutrient elements in different soil conditions are further explored The amount of fertilizer needed for fruit trees and their growth period are accurately calculated based on the research results For the allocation establish a general fertilization model and based on the field experi ment find suitable irrigation levels and fertilization levels for different regions and different fruit trees and establish the most important irrigation volume irrigation period and optimal level that affect yield and fruit quality Water and fertilizer coupling model formulate a reasonable water and fertilizer regula tion program In the future it is also necessary to establish a complete technical service system and pro vide a complete solution for fruit trees Therefore adopting new technologies for fertigation improving the efficiency of the use of fertilizer resources improving the quality of fruits increasing the income of farmers developing green and revitalizing the countryside are the only way for the development of fruit trees in China Key words Fruit tree Fertigation Increase production and efficiency Transformation 368 果 樹 學(xué) 報(bào) 第 36卷 水分和養(yǎng)分 肥料 是作物生長(zhǎng)的最基礎(chǔ)條件 是人為調(diào)控頻繁 影響最大的生長(zhǎng)環(huán)境因子叫也是 制約我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素叭我國(guó)水資 源短缺 且時(shí)空分布不均 污染及浪費(fèi)嚴(yán)重 水資源 供需矛盾日益加劇刪 我國(guó)又是農(nóng)業(yè)大國(guó) 農(nóng)業(yè)用 水比例高達(dá) 62 4 且農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)僅為 0 54 遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家 0 70 0 80叫因此實(shí)施高效節(jié) 水農(nóng)業(yè)對(duì)緩解我國(guó)水資源緊張具有重大的意義 肥 料在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上對(duì)于維持地力 提高土壤肥力 作用重大些但目前國(guó)內(nèi)不合理施肥問(wèn)題嚴(yán)重破壞 了 土壤肥力結(jié)構(gòu) 造成土壤酸化板結(jié) 污染環(huán)境 而 且肥料利用率極低叫研究發(fā)現(xiàn) 我國(guó) N P K的當(dāng) 季利用率分別為 30 35 10 20 35 50 而發(fā)達(dá)國(guó)家為 50 60 叫且谷類當(dāng)季平均肥料利 用效率比歐美低 15 30 叫因此 研究作物需水 需肥規(guī)律 實(shí)施高效合理灌溉施肥技術(shù) 對(duì)于實(shí)現(xiàn)我 國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大 水與肥是聯(lián)因互補(bǔ) 互相作用的因子 充分利用 水肥之間的交互作用 是提高我國(guó)農(nóng)業(yè)增產(chǎn) 農(nóng)民增 收的重要手段 因此 以 以肥調(diào)水 以水促肥 為核 心內(nèi)容 并將節(jié)水灌溉及按需供肥相結(jié)合的水肥一 體化技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科研究的熱 點(diǎn)和重要的發(fā)展方向卩 目前 國(guó)外在水肥一體化 技術(shù)方面的研究 推廣及應(yīng)用較為突出 以色列早在 上世紀(jì) 60年代末 在經(jīng)歷了大水漫灌 溝灌 噴灌和 滴灌幾次革命后凹 便開始開展水肥一體化技術(shù)的 研究 如今以色列 90 以上的農(nóng)業(yè)均實(shí)現(xiàn)了水肥一 體化技術(shù) 且為歐洲提供 40 的水果和蔬菜 擁有 歐洲果籃 的稱號(hào) 澳大利亞 美國(guó) 南非 新西蘭 等國(guó)家開始推廣和應(yīng)用水肥一體化技術(shù)也較早 目 前美國(guó)的灌溉農(nóng)業(yè)大約有 25 的玉米 60 的馬鈴 薯和 32 8 的果樹均采用水肥一體化技術(shù)種植何 近年來(lái) 全球氣候變暖和季節(jié)性干旱現(xiàn)象等環(huán)境問(wèn) 題日益嚴(yán)重 日本 意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家和印度 墨西 哥等發(fā)展中國(guó)家也開始重視節(jié)水灌溉 z叫而反觀 我國(guó)水肥一體化技術(shù) 雖然推廣速度快 應(yīng)用面積超 過(guò) 666 7億 m 但占總灌溉面積之比仍不足 10 與 美國(guó) 22 及以色列 90 相比較仍有較大的差 距 w叫因此 廣泛推廣和應(yīng)用水肥一體化技術(shù)是提 高我國(guó)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的核心內(nèi)容 中國(guó)是果樹產(chǎn)業(yè)第一大國(guó) 2016年我國(guó)水果面 積和產(chǎn)量均居世界首位 果樹產(chǎn)業(yè)在我國(guó)種植業(yè)排 名第三位 是農(nóng)業(yè)增效 農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 支柱產(chǎn)業(yè)之一 在拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 生活 生態(tài)等功能 中發(fā)揮著重要的作用 目前已經(jīng)成為滿足人民生活 需求 提升農(nóng)村生產(chǎn)生活及收入水平的新興產(chǎn) 業(yè)冋 相對(duì)于糧食作物 果樹經(jīng)濟(jì)價(jià)值高 果品含有 豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 是人體生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)所必需的 物質(zhì) 深受人們的喜愛(ài) 但近年來(lái)為了追求更高的 產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收益 農(nóng)戶對(duì)果園進(jìn)行大量灌溉與施肥 造成果實(shí)品質(zhì)較差 生產(chǎn)成本增加 水肥利用率明顯 降低 盡管有部分果園農(nóng)戶應(yīng)用水肥一體化技術(shù) 增產(chǎn) 節(jié)水節(jié)肥及提高水肥利用率也初見成效 但由 于其推廣速度較快 導(dǎo)致果園農(nóng)戶相關(guān)設(shè)備配套性 差 缺乏科學(xué)合理的技術(shù)支撐 并且其智能化較差 不能按照果樹需肥規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)施肥 果樹養(yǎng)分元 素快速診斷和土壤養(yǎng)分原位監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備研發(fā)也滯 后 更重要的是果園農(nóng)戶按照漫灌或者畦灌條件下 的用水用肥量進(jìn)行滴灌施肥沿用傳統(tǒng)的灌溉施肥經(jīng) 驗(yàn) 造成水肥浪費(fèi) 果實(shí)品質(zhì)降低等現(xiàn)象也時(shí)有發(fā) 生問(wèn) 盡管如此 隨著水肥一體化技術(shù)的進(jìn)一步的 推廣及果園設(shè)備等進(jìn)一步的完善 水肥一體化技術(shù) 在果樹行業(yè)也顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景咲 嘉 1水肥一體化技術(shù)簡(jiǎn)介 水肥一體化技術(shù)將肥水以小流量 均勻準(zhǔn)確地 補(bǔ)充給作物根系的土壤 使其附近的土壤經(jīng)常保持 適宜的水分和養(yǎng)分 從而使作物營(yíng)養(yǎng)得到最大化的 吸收皿創(chuàng) 其主要作用機(jī)理是以水為載體使有效養(yǎng) 分通過(guò)擴(kuò)散和質(zhì)流兩個(gè)過(guò)程遷移到作物根系 增強(qiáng) 可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸 并在適宜灌水量的條件下 促進(jìn)根系生長(zhǎng) 增強(qiáng)根系吸收能力 加快根系對(duì)土壤 中有效養(yǎng)分的吸收 I5 24 O水肥一體化技術(shù)能夠減少 擴(kuò)散和質(zhì)流的阻力 給作物創(chuàng)造穩(wěn)定的根層環(huán)境 實(shí) 現(xiàn)水肥互作效應(yīng)冋 同時(shí)還可以有效地控制灌溉水 的數(shù)量和頻率 并根據(jù)土壤養(yǎng)分含量 作物的營(yíng)養(yǎng)特 性和需肥規(guī)律 調(diào)控施肥模式 使其根系周邊土壤始 終保持最佳供需狀態(tài) 提高水肥利用效率 22 26 這 種定時(shí)定量供給作物水分和養(yǎng)分且維持土壤環(huán)境的 有效技術(shù)具有節(jié)水節(jié)肥 增產(chǎn)增收 省工省時(shí) 提高 水肥利用率 便于自動(dòng)化管理 保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn) 0創(chuàng) 目前已廣泛應(yīng)用在蔬菜 花卉 果樹 設(shè)施栽培以及 經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物上映呵 水肥一體化技術(shù)主要的灌溉方式有噴灌 微灌 第 3期 劉思汝 等 果樹水肥一體化高效利用技術(shù)研究進(jìn)展 369 滴灌和微噴灌 滲灌 將傳統(tǒng)灌溉方式與現(xiàn)代灌 溉方式優(yōu)缺點(diǎn)比較匯總 表 1 從中可以看岀傳統(tǒng)灌 溉方式成本低 灌水充分 但易造成水資源浪費(fèi) 水 分利用效率較低 4種傳統(tǒng)灌溉方式中 畦灌比其 他灌溉方式略微省水但易破壞土壤結(jié)構(gòu) 造成土壤 板結(jié)等問(wèn)題 溝灌蒸發(fā)損失較少且不易破壞土壤結(jié) 構(gòu) 但水資源浪費(fèi)嚴(yán)重且消耗勞動(dòng)力大 淹灌和漫灌 均對(duì)土壤濕潤(rùn)充分 其中漫灌的均勻性較差 水資源 表 1傳統(tǒng)灌溉方式與水肥一體化設(shè)施灌溉方式的比較 Table 1 Comparison of traditional irrigation methods and irrigation methods of fertilization 灌溉類型 Irrigation type 灌溉方式 Irrigation method 概念 s Concept 優(yōu)點(diǎn) Advantages 缺點(diǎn) Disadvantages 傳統(tǒng)灌溉方式 Traditional irrigation methods 漫灌 Flood irrigation 灌水時(shí)在地面上漫流 借助重力作用滲入土壤 When flooding it flows on the ground and penetrates the soil by gravity 濕潤(rùn)充分 Full of moisture 均勻性差 耗水量大 Poor uniformity large water consumption 淹灌 Flooding 土地劃分為格田 灌水時(shí) 格田內(nèi)保持一定深度水層 借助重力作用濕潤(rùn)土壤 The land is divided into grid fields When flooded a cer tain depth of water layer is maintained within the grid and the soil is wetted by gravity 濕潤(rùn)充分 Full of moisture 耗水量大 易造成養(yǎng) 分淋溶 Large water consump tion easy to cause nu trient leaching 畦灌 Rectangle irrigation 土地分割成長(zhǎng)方形小畦 灌水時(shí) 在畦田上形成薄水 層 借助重力作用濕潤(rùn)土壤 The land is divided into rectangles When flooded a thin layer of water is formed on the paddy field and the soil is wetted by gravity 略微省水 Slightly save water 費(fèi)工 破壞土壤結(jié)構(gòu) Waste labor destruc tion of soil structure 溝灌 Furrow irrigation 作物行間開挖灌水溝 水從引水渠進(jìn)入灌水溝 借助毛 細(xì)管作用濕潤(rùn) 1 壤 The irrigation ditch is excavated between rows of crops and the water enters the irrigation ditch from the diversion channel and the soil is wetted by capillary force 減少蒸發(fā)損失 Reduce evaporation loss 費(fèi)工 耗水量大 Waste labor large wa ter consumption 現(xiàn)代灌溉方式 Modem irrigation methods 噴灌 Sprinkler irrigation 由管道將水輸送到噴頭中噴出 借助毛細(xì)管力和重力作 用滲入土壤 Water is sent from the pipe to the sprinkler and penetrated into the soil by capillary force and gravity 節(jié)水 肥 增產(chǎn) 增收 省 工 時(shí) 易于機(jī)械化 Save water fertilizer in crease production increase income save labor and time easy to mechanize 易受風(fēng)影響 均勻性 Susceptible to wind poor uniformity 微噴灌 Micro sprinkler irrigation 利用折射 旋轉(zhuǎn)或者輻射式微型噴頭將水噴灑到作物枝 葉等區(qū)域的灌水形式 The use of refraction rotation or radiation micro sprin klers can spray water to the crop leaves and other areas of the irrigation form 節(jié)水 肥 增產(chǎn) 增收 省 工 Save water fertilizer in crease production increase income save labor 易發(fā)生病蟲害 Prone to pests and diseases 滴灌 Drip irrigation 通過(guò)滴灌管道輸送到毛管 并通過(guò)安裝在毛管上不同灌 水器將水滴入作物根區(qū)附近土壤中的灌水形式 Through the drip irrigation pipeline to the capillary tube and through the installation of different irrigation devices installed on the capillary will be drip into the water in the soil near the root zone of the crop form 節(jié)水 節(jié)肥 增產(chǎn) 增收 省 工 易自動(dòng)化 Save water save fertilizer increase production in crease income save labor and facilitate automation 前期投資成本高 易 堵塞滴頭 High initial invest ment costs easily cause clogged drip pers 滲灌 Percolation 低壓條件下 通過(guò)埋于作物根系活動(dòng)層的滲灌系統(tǒng) 直 接滲水供給作物根部 Under low pressure conditions direct infiltration is provid ed to the roots of the crop through the infiltration system buried in the active layer of the root system of the crop 節(jié)水 節(jié)肥 增產(chǎn) 增收 省 工 Save water save fertilizer increase production in crease income save labor 易造成滴頭堵塞 Easily cause clogged drippers 和肥料浪費(fèi)較為嚴(yán)重 其利用效率極低 與傳統(tǒng)灌溉方式相比 現(xiàn)代灌溉方式具有節(jié)約 資源 提高效率等優(yōu)點(diǎn) 但自身也有局限性 例如 噴灌和微噴灌均易受風(fēng)影響 蒸發(fā)損失大 易造成雜 草叢生和病蟲害 其中噴灌不利于喜水植物 滲灌能 夠直接將水肥供給作物根部 但由于滲灌系統(tǒng)等設(shè) 備埋于作物根部附近的土壤下 易造成灌水系統(tǒng)堵 塞 后期管理較為困難 滴灌雖然首期設(shè)備投資較 高 但相對(duì)經(jīng)濟(jì)效益而言 依然有很大的利潤(rùn)空間 嚴(yán)程明等的和馬海洋等 在對(duì)噴灌和滴灌方式下菠 蘿產(chǎn)量和效益的研究中發(fā)現(xiàn)滴灌施肥模式是最優(yōu)的 水肥耦合方式 這與侯延杰等網(wǎng) 顏克發(fā) 在研究不 同灌溉方式中發(fā)現(xiàn)滴灌施肥模式為最佳模式的結(jié)果 相一致 與其他灌溉方式相比 滴灌不僅能夠顯著 提高果樹產(chǎn)量和促進(jìn)果樹生長(zhǎng)發(fā)育 改善果實(shí)品質(zhì) 提高水肥利用效率葉叫又能抑制土壤退化閃 保證 370 果 樹 學(xué) 報(bào) 第 36卷 土壤微生物活性處于較高水平阿 因此 滴灌施肥 模式是目前應(yīng)用最廣泛 最節(jié)水的灌溉施肥模式 在 現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展中備受關(guān)注 2水肥一體化對(duì)土壤水分和養(yǎng)分時(shí)空 變化的影響 2 1水肥一體化技術(shù)條件下水分在土壤中的遷移 規(guī)律 水分在土壤中的遷移規(guī)律主要受土壤性質(zhì)和灌 水特征 灌水量 滴頭流量等 因素的影響 土壤類 型不同 水分在土壤中遷移規(guī)律也有所差異 在灌水 特征相同的情況下 偏砂性土壤水分水平濕潤(rùn)距離 小于垂直濕潤(rùn)距離網(wǎng) 因此充分了解不同條件下的 水分的遷移規(guī)律 對(duì)于指導(dǎo)水肥一體化制定合理的 灌溉施肥制度意義重大 近年來(lái) 國(guó)內(nèi)很多學(xué)者通過(guò)研究滴頭流量和灌 水量等因素來(lái)了解水分在土壤中的運(yùn)移分布規(guī)律 通過(guò)測(cè)定土壤濕潤(rùn)鋒運(yùn)移規(guī)律 分析不同灌水量和 滴頭流量下的最大橫向 縱向濕潤(rùn)直徑與其關(guān)系模 型 進(jìn)而確定滴灌設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 張振華等的 認(rèn)為初始含水率和容重對(duì)土壤濕潤(rùn)體特征值有較明 顯的影響 土壤濕潤(rùn)體形狀和大小受灌水量的影響 較大 楊直毅等的對(duì)山地紅棗滴灌水分運(yùn)移規(guī)律試 驗(yàn)研究結(jié)果表明土壤濕潤(rùn)體的水平和垂直擴(kuò)散距離 與灌水量存在顯著的幕函數(shù)關(guān)系 張計(jì)峰等陽(yáng)研究 滴灌對(duì)棗園土壤水分運(yùn)移和紅棗葉片的影響中發(fā)現(xiàn) 土壤垂直濕潤(rùn)峰與灌水量呈線性關(guān)系 而水平濕潤(rùn) 峰隨時(shí)間的變化呈顯著的二項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系 吳衛(wèi)熊 等劇在分析廣西山區(qū)三種類型土壤在滴灌條件下土 壤水分運(yùn)移規(guī)律中發(fā)現(xiàn) 水分運(yùn)移形狀不同 且運(yùn)移 速率以沙土最大 并提出沙土 壤土和黏土滴灌管在 廣西山區(qū)較為適宜的掩埋深度及滴孔間距的分別為 10 15和 20 cm 而適宜的滴孔間距分別為 25 30 和 35 cm 另外 由于水分在土壤中的遷移過(guò)程較為復(fù)雜 田間試驗(yàn)只能了解特定條件下的遷移規(guī)律 因此 國(guó) 內(nèi)外學(xué)者還提出了大量的適用于不同條件的土壤溶 質(zhì)運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬土壤中的水分及養(yǎng)分運(yùn)動(dòng) 遷移過(guò)程 斗勺 同時(shí)還開發(fā)了水分和溶質(zhì)運(yùn)移模擬軟 件 目前常用的模型軟件包括 HYDRUS系列模型 VS2DT系列模型 SHAW模型等仲切 其中 HY DRUS系列模型在土壤水鹽運(yùn)移研究領(lǐng)域應(yīng)用較 多 且效果較好 如 Cote等網(wǎng)利用 HYDRUS 2D 模 型模擬了在地下滴灌條件下土壤水分及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī) 律 李顯激等 切應(yīng)用 HYDRUS軟件 模擬了淋洗壓 鹽條件下暗管排水區(qū)域內(nèi)的土壤水鹽運(yùn)移過(guò)程 李 久生等初利用 HYDRUS 2D模擬了地表滴灌施肥條 件下土壤水 氮的分布 近幾年來(lái) 我國(guó)學(xué)者還提出 了可用于地表和地下滴灌條件下的土壤水分 鹽分 運(yùn)動(dòng)模擬的數(shù)值模型 TIVS模型網(wǎng) 能夠在膜下滴灌 等條件下取得較好的模擬效果 除此之外 還有其 他土壤水鹽運(yùn)移模型 WAV ES模型 PROFLOW模 型和 2DFATMIC模型以及土壤水分及氮素運(yùn)移模 型 SOILD模型 WHNSIM模型和 ANIM0模型等 雖然關(guān)于土壤水分遷移的數(shù)學(xué)模型很多 但不同模 型的側(cè)重點(diǎn)不同 且數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建也不可能將所 有影響因素考慮全面 因此在應(yīng)用上不一定完全適 合擬合 還需進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和驗(yàn)證 2 2水肥一體化技術(shù)條件下養(yǎng)分元素的遷移轉(zhuǎn)化 規(guī)律 氮 磷 鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素在果樹營(yíng)養(yǎng)和生殖階 段發(fā)揮著重要的作用 一般通過(guò)土壤供應(yīng)將氮 磷 鉀營(yíng)養(yǎng)元素維持在最佳水平 才能獲得果樹的高產(chǎn) 量和好品質(zhì) 而水肥一體化技術(shù)能根據(jù)果樹品種按 需施肥并直接施于根區(qū) 進(jìn)而減少養(yǎng)分的淋失冋 有效利用養(yǎng)分元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律在很大程度上影 響了水肥調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用效果 因此準(zhǔn)確掌握和了 解水肥一體化技術(shù)條件下養(yǎng)分元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 意義重大 2 2 1水肥一體化條件下氮素在土壤中遷移轉(zhuǎn)化規(guī) 律氮素是果樹生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的元素之一 能 夠促進(jìn)果樹生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收目前水肥一體 化技術(shù)應(yīng)用中較為常見的氮肥主要有尿素 鞍態(tài)氮 和硝態(tài)氮肥等 明確氮肥在進(jìn)入土壤后的遷移轉(zhuǎn)化 規(guī)律 才能減少氮素淋溶損失 采取有效措施調(diào)控植 物生長(zhǎng)階段氮素的供應(yīng) Alva等何發(fā)現(xiàn)滴灌施肥能 夠顯著減少硝態(tài)氮的流失 Clothier等冋提出了滴 頭周圍土壤非飽和尿素溶液的非穩(wěn)定水和氮三維運(yùn) 輸近似理論 成功定位了由尿素衍生的惰性硝酸鹽 和活性錢的滲透 為水氮耦合高效利用提供了理論 依據(jù) 習(xí)金根等飽采用室內(nèi)土柱模擬方法研究了滴 灌施肥條件下不同種類氮肥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化特 性 結(jié)果顯示 3種氮肥在 2種土壤類型中的淋失量均 是硝態(tài)氮 尿素態(tài)氮 鞍態(tài)氮 黃吳進(jìn)等 研究發(fā) 第 3期 劉思汝 等 果樹水肥一體化高效利用技術(shù)研究進(jìn)展 371 現(xiàn)溫室滴灌施肥條件下土壤硝態(tài)氮量隨灌水量和施 肥量的增加而增加 隨土層深度的增加而逐漸減少 目前 水氮平衡管理是水肥一體化技術(shù)的難點(diǎn) 關(guān)系到生態(tài)安全 在相同灌溉條件下 氮素淋洗量 隨著施氮量的增加而增加阿 需頻繁使用低濃度氮 才能最大限度的減少硝態(tài)氮的淋溶損失 提高氮素 利用率 這樣也能使土壤中 N的殘留達(dá)到最小化列 但是耦合頻率過(guò)于頻繁 將降低水的利用效率 當(dāng)施氮量為 234 kg hm 2 平均每年的淋洗量為 71 kghm2 當(dāng)施氮量增加 4 72倍時(shí) 淋洗量也增加 3 09倍叫在田間試驗(yàn)中 施氮量為 189 kg hm 的 條件下 每年的氮素淋洗量?jī)H為 25 kg hm2 超過(guò)正 常灌溉量 1 13倍時(shí) 淋洗量增至 47 kg hm 21621o研究 表明歷經(jīng) 30 a 年 后 施用于農(nóng)作物的合成氮肥約 15 仍然殘留在土壤的有機(jī)物之中 且約 10 的氮 肥已從土壤向地下水滲透 且將持續(xù)保持至少 50 a的低量泄漏冋 Ju冋進(jìn)一步指出 Sebilo等冋文章 報(bào)道的情況只適合于對(duì)體系低量