陡丘陵林区应用水肥一体化技术探讨

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　　摘 要：文章立足于水肥一体化技术在我国的应用现状，分析陡丘陵林区应用水肥一体化技术存在的问题，探讨陡丘陵林区合理利用水、肥的途径和形式，并有针对性地提出相关解决对策，以期为使用者提供有价值的参考借鉴。
　　关键词：水肥一体化;陡丘陵;林区;探讨
　　中图分类号：S72       文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200330018
　　 丘陵是指地球表面形态起伏，绝对高度在500m以内，相对高度不超过200m，由各种岩类组成的坡面组合体。中国丘陵大约有100万km2，占全国总面积的1/10。丘陵自北向南主要有东南丘陵、辽东丘陵和山东丘陵，其中，坡度>25°以上的丘陵叫做陡丘陵。在陡丘陵林区，不能使用大型器械工作，劳动成本高，全面机械化生产难以实现。近几年，水肥一体化技术在我国丘陵林区中逐步得到普及，但该技术在陡丘陵地区的应用仍存在一定的问题，现就这些问题进行详尽分析和论述。
　　1 我国水肥一体化技术发展现状
　　水肥一体化技术是集节水灌溉和高效施肥于一体的现代农业管理技术，最早起源于无土栽培。该技术主要是根据土壤养分含量和作物种类的需肥规律及特点，合理调整水和肥料的比例，借助压力系统或地形自然落差，在满足植物生长的情况下，通过管道系统准确地将灌溉水或肥液输送到植物根部，以达到减少水肥的目的。目前，我国设施灌溉技术的推广应用还处于起步阶段，正处于小范围试点向大范围普及推广的发展状态，灌溉水利用率和经济发达国家相比，还存在较大的差距，水肥一体化技术的经济和社会效益尚未得到足够重视。自2012年起，农业部门先后发布《水肥一体化技术指导意见》、《2020年化肥使用量零增长行动方案》等，强调了水肥一体化技术在我国未来农业生产、造林、营林中的重要作用[1，2]。
　　2 适宜丘陵林区灌溉模式
　　根据笔者多年的研究与实践经验，并查阅相关文献结果以及考虑丘陵林区高坡度地形地貌、交通不便、水电不通等因素影响，丘陵林区适用的水肥一体化技术主要表现为自压微重力灌溉施肥和移动式灌溉施肥等形式。
　　2.1 自压微重力灌溉
　　自压微重力灌溉系统是利用丘陵林区特殊地形的一种节能水肥灌溉方式，在不需要借助外在动力的情况下，利用自重来实现有效施肥的方法。如，引用高海拔林区上部的山泉水或者在丘陵林区下部应用水泵，将水抽至高处的蓄水池，同时在蓄水池旁设置配肥池。施肥前根据不同植物的水肥需求情况，将肥料倒入配肥池溶解，通过配肥池下部出水管道的球阀控制，在自重条件下，将水肥供应给作物。水肥在管道流动过程中保证了混合的均匀性[3]，缺点是蓄水池占地面积大，水头压力可控性小。由于陡林区高海拔，适宜丘陵林区自压微重力滴灌施肥系统的灌溉方式主要有沟灌、喷灌和滴灌。
　　2.1.1 沟灌
　　沟灌是指在作物行距之间开沟，把水肥输入灌水沟，水肥从沟底和沟壁向四周渗透而湿润土壤的方法。适宜陡丘陵林区的沟灌形式主要是顺着坡度的直行沟形式。沟灌的优点是不会破坏作物根部附近的土壤结构，减轻土壤板结，能减少蒸发损失。
　　2.1.2 喷灌
　　喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把水喷洒到空中，散成小水滴，并降落到作物上和地面上的灌溉方式。喷灌的优点是可以控制喷水量，避免喷灌水产生地面径流和深层渗透，可以省水;喷灌容易实现机械化、自动化，并混施化肥和农药，可以省工。
　　2.1.3 滴灌
　　滴灌是按照作物的需水要求，通过管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水肥均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌的特点是节水、节肥、省工，需要的工作压力低，不破坏土壤结构，蒸发损失小，不产生地面径流，可减少病虫害的发生，滴灌还能实现自动化管理。
　　2.2 移动式灌溉施肥
　　移动式灌溉施肥是指动力机、水泵、干管、支管和喷头设备等都可以移动的灌溉系统。移动式灌溉施肥技术的设备利用率高，但劳动力消耗较大，在丘陵林区表现出较高的适用性、灵活性，且前期的成本投入也较少。
　　3 存在问题
　　合理、高效的水肥管理是提高造林水平的重要前提，相较于平原地区，丘陵地带造林更为复杂、劳动量更大，尽管水肥一体化技术的应用在一定程度上提高了林区造林的效率，但该技术的应用仍存在诸多问题，具体表现如下。
　　3.1 丘陵林区自然条件限制先进水肥技术的发展
　　我国多数丘陵地区坡度大、林下杂草多、土壤肥力低、矿物质含量参差不齐，物理性状不相同，且土壤的保水能力、保肥能力也不同。地势低洼区的肥力、水分较地势高区良好，这就形成了差异化问题，水肥一体化技术需要根据地块来调整具体的灌溉水和肥料的利用，直接影响了水肥一體化技术在丘陵地区应用的有效性，在一定程度上阻碍了水肥一体化技术的发展，也增加了应用成本[4]。
　　3.2 高坡度丘陵限制水肥输送
　　在坡度大于25°的陡丘陵，当扬程过高，线路过长时，会受到地形的走向、弯头和阀门管件数量等影响，从山下泵送水肥到山顶的蓄水池，阻力增大，无法正常供应水肥，从而影响整套水肥一体化设备的正常使用。
　　3.3 水肥设备自身缺点影响安全使用
　　沟灌在坡度较大的陡丘陵林区实施直行沟灌，水流速度快，容易造成土肥流失，控制不好易造成环境污染。
　　林区实施喷灌形式一般为立管喷灌形式，受林区树木枯枝的掉落和砍伐周期的影响，容易损坏喷灌系统。另外在林区，喷灌水滴受风速和气候的影响，会降低喷灌均匀性。
　　滴灌水肥灌水时间长，由于物理因素、生物因素或化学因素等，容易引起滴头堵塞。在含盐量高的土壤上进行滴灌或利用咸水滴灌时，容易引起盐分积累;在林区安装滴灌，容易受到机械损伤或动物的撕咬和破坏。 　　移动式灌溉施肥道路占地多，移动过程容易损坏作物，一次施肥量不多，不能大面积灌溉，丘陵坡度大时，设备无法进入作业。
　　3.4 水质和肥料容易引起设备堵塞
　　丘陵林区水源一般直接取用于山泉水或从山下水源抽取，水源中悬浮物、胶体和溶解物质粒度大，容易堵塞喷头流道。同时，肥料用于水肥一体化设备，搅拌溶解不均匀，颗粒大或杂质多时，也会引起堵塞。
　　3.5 野外林区造林，设备安全无保障
　　目前开荒造林，一般都是在人迹罕至的地方，交通不便，水肥设备安装在野外，在无人看管的情况下，容易失窃或受到人为破坏，安全没有保障，以致一些精密设备无法安装应用，如气象监测站设备和虫情监测站设备等。
　　3.6 专业技术人才缺乏，管理水平低
　　我国丘陵地区受制于特殊的地形地貌条件，交通网络不发达，生产效率低下，经济发展也相对落后。大多数从事林业造林的人员没有接受过正规的培训、教育，只凭借长期积累的经验进行生产劳作;再加上水肥一体化技术是新兴的技术，缺乏深入的了解;推广手段落后，普及力度不高。尤其是水肥一体化技术是在丘陵地带的林区操作，需要消耗一定的人力、财力、物力，所以水肥一体化技术的实施遭遇多重困难[5]，以致于不能发挥其应有的作用。
　　4 对策探讨
　　4.1 充分调查土壤情况，合理使用水肥技术
　　丘陵林区土壤理化性质存在差异，在短期内无法得到有效改善，若林区想要高效应用水肥一体化技术，必须要深入勘察林区土壤理化性状，根据不同地块的土壤情况，采取差异化的技术方法。
　　4.2 选择合理水肥输送方式
　　输送水肥尽量选择扬程和距离参数合适的输送泵，确保一次泵送到位。当遇到高扬程、远距离的丘陵需要输送水肥时，可以实施多台输送泵串联，接力输送;也可以在输送路程中选择合适位置，建立多个蓄水池，通过多泵实施多级分段输送。
　　4.3 优选合适灌溉方式和设备
　　在选择灌溉方式和设备时，应针对具体种植作物的灌溉特点和需水需肥量，从经济、技术和社会的适宜性进行综合评价，从而优选出好的设备。低矮的植物宜采用射程较远的喷灌;自然型灌木宜采用滴灌方式;大型乔木可用根部灌水器或直接用沟灌方式。
　　4.4 优选合适杂质過滤设备
　　过滤防堵塞在灌溉当中起着至关重要的作用。过滤器设备的选择，应根据水源水质的不同进行选择，水源只漂浮少量杂质或有少许粗颗粒杂质时，可以选择120目的叠片过滤器;当水质浑浊，泥沙颗粒多时，可以选择砂石过滤器。除此之外，水泵吸水头和肥料池出口还可以捆绑80目以上不锈钢网进行粗过滤，当水质过于浑浊时，应在过滤设备前砌个沉淀预处理池，以减轻过滤设备的负担，减少清洗次数。
　　4.5 健全制度，加强水肥设备监管
　　制度是管理的基础。为保证安全，必须建立完善的设备管理制度，加强值班制度，确保设备24h内都有人看管，定期组织巡查巡修;在条件允许的情况下，安装动态监控，提升设备保障能力;适时加大宣传力度，与周边群众搞好人际关系。
　　4.6 优化水肥设备使用，政府合理进行引导
　　设备匮乏问题的背后其实是丘陵林区经济不发达的问题，政府在这方面应该根据地区的立地条件，有针对性地颁布政策，引导林区合理应用自压微重力滴灌施肥系统、泵吸肥技术、移动式灌溉施肥技术，并给予一定的购入优惠以及技术指导，以为水肥一体化技术在丘陵林区的全面应用奠定基础[6，7]。
　　4.7 加强政府扶持力度，发展培养水肥专业人才，提高水肥管理水准  人才是促进林业发展的原动力，先进技术必须有专业技术人员来管理和推广。当前应该引入水肥相关专业技术人才，让具有技术基础的人才落实技术推广措施、技术指导措施，提高水肥一体化技术应用的有效性。同时，加强政府宏观指导，依靠科技发展战略，加大技术培训力度，提高操作人员技术知识，为大规模应用推广奠定基础。
　　5 结语
　　综上所述，水肥一体化技术的应用和普及，意味着我国造林、营林、农业生产逐步走上了现代化的发展道路。针对水肥一体化技术在丘陵林区出现的问题，政府部门应支持科研发展，组织大学、科研院所、企业联合攻关，同时，水溶肥配套技术也需要加强，这样才能促使丘陵林区生产模式朝着现代化的方向发展。
　　参考文献
　　[1] 马小川， 卢晓鹏，潘斌，等.果树水肥一体化技术研究进展[J].中国南方果树，2018（5）：158-163.
　　[2]臧小平，周兆禧，王甲水，等.海南杧果水肥一体化微喷灌技术规程[J].中国南方果树，2016，45（5）：141-144.
　　[3]陈囡囡，朱德兰，柏杨，等.水肥一体化灌溉施肥机吸肥性能试验研究[J].节水灌溉，2019（5）：17-20.
　　[4]王凯.我国水肥一体化技术研究进展[J].作物研究，2018，32（3）：260-264.
　　（责任编辑 常阳阳）
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