上海市蔬菜水肥一体化技术应用现状及发展对策

水肥一体化是发展高产、优质、高效、生态、安全、现代农业的重大技术（倪宏正 等 ，2013），是“以水调肥”和“以肥促水”水肥耦合的农业新方法。通常以灌溉系统为载体，借助压力系统将可溶性固体或液体肥料按土壤养分含量和蔬菜作物需肥规律及特点配兑成肥液，与灌溉水按比例相融后利用可控管道系统定时、定量地直接提供给蔬菜作物。设施栽培中土壤长期处于人为特殊小气候，导致连作次数多，复种指数高；加之过量施用化肥，使大棚内土壤极易出现板结酸化、养分失衡、次生盐渍化等问题。张瑞明等（2011）研究表明，随着大棚种植年限增加，土壤盐分含量逐步升高。水肥一体化技术能大大减少水肥投入量，较常规种植节水逾50.8%，减少肥料施用逾37.3%，提高了水肥利用率（马建芳，2008）。邹瑞昌等（2015）研究表明，与常规灌溉相比，利用水肥一体化技术，辣椒每 667 m2浇水用工减少11.7个，施肥用工减少10.4 个，总用工减少 22.1 个，节省投入 884 元；黄瓜每 667 m2浇水用工减少 6.5 个，施肥用工减少 9.1李建勇，男，农艺师，专业方向：蔬菜生理生态，E-mail：48685988qq.com* 通讯作者：张瑞明，男，推广研究员，专业方向：蔬菜四新技术推广，E-mail：361022298qq.com收稿日期：2016-05-25；接受日期：2016-07-01基金项目：上海市科技兴农项目沪农科种字（2015）第 25 号，农业星火富民科技工程项目（14391917500）个，总用工减少 15.6 个，节省投入 624 元。因此，推广集灌溉与平衡施肥技术优势为一体的蔬菜水肥一体化技术，可逐渐转变农民漫灌和盲目施肥习惯，做到精准灌溉、科学施肥，有效防止土壤盐渍化（王立革 等 ，2015），改善农田生态环境（单立楠 等，2013），达到“三节”（节水、节肥、节药）、“三省”（省工、省力、省心）和“三增”（增产、增收、增效）的良好效果（宋卓琴和焦晓燕，2012；罗勤 等，2015） 。水肥一体化技术是上海蔬菜减肥增效的重要手段。上海市20152017年环境保护和建设三年行动计划沪府办发（2015）13 号（上海市人民政府办公厅，2015）指出，要按照“源头防控、过程拦截、末端处理”的原则，推进化肥农药减施、节水节肥等种植业农业面源污染防治工作，明确提出三年累计推广水肥一体化技术 8 000hm2次（12 万亩次），大力发展蔬菜水肥一体化技术方兴未艾（夏敬源，2012）。1 上海市蔬菜水肥一体化现状上海市自2005年开始全面实施设施菜田建设项目。经过“十一五”和“十二五”期间大力发展，截至2015年底，全市已建成各类设施菜田逾 20 000hm2（30 万亩），其中保护地设施逾 6 600hm2（0.99 万亩）（陈德明 等，2010） 。高标准设施上海市蔬菜水肥一体化技术应用现状及发展对策近年来，水肥一体化技术在上海市蔬菜生产中的应用面积不断加大，已逐步形成适合上海市蔬菜生产的文丘里施肥器 + 滴灌、比例式注肥泵 + 滴灌、比例式注肥泵 + 喷灌 3 种水肥一体化技术模式。本文结合上海市蔬菜生产实际，提出水肥一体化技术应用要求并对上海市蔬菜水肥一体化发展提出了建议。李建勇1沈海斌1朱 恩1唐纪华2李恒松1张瑞明1*（1上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；2松江区农业技术推广中心，上海 201611） 10新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2016（8）：10 -13菜田的建成不仅为蔬菜优质高产、周年均衡供应、丰富市民菜篮子提供了保障，也为蔬菜水肥一体化发展提供了硬件基础。但是，上海市蔬菜水肥一体化起步较晚，灌溉制度、施肥制度和菜地土壤质量预警等关键技术相对滞后。另外，由于“上海不缺水”等落后观念，导致蔬菜水肥一体化推广进展缓慢。经调研统计（表1），全市配置喷滴灌设备的蔬菜基地总面积逾 2 090.74hm2（31 361 亩），应用面积逾 930 hm2（13 950 亩），其中喷灌 651.47 hm2（9 772.1 亩），滴灌 314.10 hm2（4 711.5 亩），应用基地约 100 家。但存在园区设计不合理、部分设施设备不配套、水泵压力不足、管道老化、技术人员匮乏等问题。表 1 上海市蔬菜水肥一体化基地调查结果地点基地面积hm2（亩）喷灌hm2（亩）滴灌hm2（亩）闵行 174.83（2 622.45） 92.20（1 383.00） 40.53（607.95）嘉定 361.60（5 424.00） 60.71（910.65） 46.55（698.25）宝山 73.87（1 108.05） 19.30（289.50） 9.13（136.95）浦东 77.71（1 165.65） 24.49（367.35） 12.20（183.00）奉贤 112.60（1 689.00） 47.83（717.45） 21.58（323.70）松江 133.33（1 999.95） 7.67（115.05） 5.67（85.05）金山 752.64（11 289.60） 284.76（4 271.40） 137.01（2 055.15）青浦 90.17（1 352.55） 12.65（189.75） 8.55（128.25）崇明 314.00（4 710.00） 101.87（1 528.05） 32.87（493.05）合计 2 090.74（31 361.10） 651.47（9 772.05）314.10（4 711.50）近年来，随着农业部对水肥一体化技术重视程度的不断增强及应用范围的不断加大（农业部办公厅，2013），在上海市农委及农技部门的努力下，上海市蔬菜水肥一体化技术发展得到了有效推进。2013年上海市农业技术推广服务中心联合上海交通大学、上海农业科学院等科研院所共同实施了上海“蔬菜水肥一体化技术集成示范”科技兴农项目，通过研究制定设施菜地养分评估与推荐施肥技术，调研确定番茄、黄瓜单位养分吸收量以及需肥规律和灌溉制度，通过水肥耦合试验建立起番茄、黄瓜水肥一体化技术指标体系（蔡树美 等 ，2015；杨丹妮 等 ，2016），并制定了水肥一体化技术规程。经实际生产试验示范，研制出 6 个蔬菜的水溶性肥料配方，同时，对蔬菜水肥一体化技术进行了绩效评估。评估结果表明，应用水肥一体化技术较常规蔬菜生产平均增产 12.78%，节肥达到 44.05%，节水达到 53.53%，灌溉施肥省工率达到 50.11%。另外，技术部门还在全市开展技术示范、培训和推广工作。据不完全统计（表 2），20142015 年，全市开展蔬菜水肥一体化技术示范推广面积达到3090.13hm2（4.64 万亩）。由此，蔬菜水肥一体化技术才真正在全市得到发展壮大。表 2 上海市 2014 2015 年蔬菜水肥一体化推广统计区（县）推广面积（2014 年）hm2（亩）推广面积（2015 年）hm2（亩）宝山 0.67（10.05） 30.07（451.05）崇明 553.53（8 302.95） 1 068.67（16 030.05）奉贤 37.00（555.00） 53.67（805.05）嘉定 65.60（984.00） 79.73（1 195.95）金山 444.93（6 673.95） 511.60（7 674.00）闵行 11.47（172.05） 26.00（390.00）浦东 20.50（307.50） 36.57（548.55）青浦 2.00（30.00） 101.33（1 519.95）松江 17.40（261.00） 15.40（231.00）光明 7.33（109.95） 8.67（130.05）合计 1 160.43（17 406.45） 1 929.70（28 945.50）2 上海市蔬菜水肥一体化技术主要 模式目前上海市蔬菜水肥一体化应用模式主要有 3种：文丘里施肥器 + 滴灌模式、比例式注肥泵 + 滴灌模式、比例式注肥泵 + 喷灌模式。由图 1 可知，目前上海各种施肥设备应用中，文丘里施肥器所占比重最大且逐步增加，2014 年全市应用 22 687 套，2015 年为 26 573 套，分别占总施肥器总量的 67.3%和 65.4%；其次为固定式免电源比例注肥泵，2014年为 10 763 套，2015 年为 13 628 套，分别占施肥器应用总量的 31.9% 和 33.5%，其余几种施肥设备数量较少，不足 1%。从数据分析可知，文丘里施肥器和固定式免电源比例注肥泵为上海市主要使用的施肥设备，全自动灌溉施肥机为高端用户采用，其余两种移动式施肥设备为特殊用户采用。2015年文丘里施肥器销售量增速放缓，固定式免电源比例注肥泵销售量持续增加。由此可见广大用户对灌溉设备和灌溉质量的要求不断提高，施肥设备慢慢由低端价廉的文丘里施肥器向比例注肥泵转变。此外，移动式免电源施肥车由于造价低、使用方便，2015 年出现较大幅度增长。2.1 文丘里施肥器 + 滴灌模式蔬菜生产中，以棚为单位，在大棚进水口安装 11新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES文丘里装置。使用时将提前配好的肥液通过此装置直接施入田中。若水压足够，可多棚同时开启。肥液吸收完毕后，及时关闭文丘里开关后，之后继续灌水10分钟左右，冲刷管道肥液残渣，避免管道堵塞。文丘里施肥器具有造价低廉（65 元个-1），使用方便，施肥浓度稳定，无须外加动力等特点，其缺点是不能控制施肥比例且压力损失较大，一般适于灌区面积不大的菜田。结合上海市实际蔬菜生产现状，一般 1 hm2（15 亩）以下的以茄果瓜类蔬菜为主的散户菜农和小规模蔬菜生产基地适宜采用该生产模式。2.2 比例式注肥泵 + 滴灌模式上海市蔬菜规模化生产基地面积多集中在1020 hm2（150300亩），蔬菜生产种类繁多且连片种植，因此在茄果瓜类等周期较长的蔬菜作物生产中多采用比例式注肥泵 + 滴灌的水肥一体化生产模式。可安装固定式比例注肥泵，为节约成本也可采用移动式施肥车装置。实施基地可根据水压情况、注肥泵流量大小以及蔬菜种植面积等设置不同数量的注肥泵。使用时将提前配好的肥液通过比例式注肥泵直接施入田中。如果水压、流量足够，可多棚同时定时定量施肥。使用比例式注肥泵，水压损失较小，可根据水压大小自行调节吸肥比例。缺点是价格较贵，按流量不同，价格在 3 00010 000元个-1，一个比例式注肥泵可供0.10.5 hm2（1.57.5 亩）设施菜地施肥。2.3 比例式注肥泵 + 喷灌模式上海市规模化蔬菜生产基地绿叶蔬菜生产多采用比例式注肥泵 + 喷灌的水肥一体化模式。既可安装固定式比例注肥泵，也可根据基地面积、蔬菜种类等使用移动式施肥车。应用移动式施肥车时，520个大棚划分为一组，每组预留一个灌溉接口。施肥时，将施肥车运至管道接口处，进水口与出水口分别与灌溉管道上水口和下水口相连，肥液罐可按照作物种类、品种及肥料种类在田间直接完成肥液配制，接通水路即可将肥液按比例施入田中。采用比例式注肥泵为载体的水肥一体化生产模式，可节约人工70%左右，一个面积20 hm2（300亩）的蔬菜基地，只需一个灌溉施肥工即可完成全场蔬菜灌溉施肥所有工作，且肥料利用率大幅提高 30%以上，节本增效显著。3 上海市水肥一体化技术应用要求水肥一体化技术（尤兰婷，2011）适宜于上海有河道、井、蓄水池等固定水源的地方，且水质符合GB 5084农田灌溉水质标准相关要求。为预防堵塞，若灌溉水中水溶无机物含量为10100 mgL-1，需先用 100 目筛网进行过滤，再使用砂石过滤器进行过滤；若灌溉水中的无机物含量达到 100 mgL-1以上，需采用叠片式过滤器。3.1 首部 首部配置 2 台泵，通过变频控制柜交替使用。过滤器通常采用砂石过滤器和叠片式过滤器，且设计成反冲洗的为好。叠片式过滤器要定期拆卸清洗，一般每周一次；滴灌管尾端定期打开清洗，一般每月一次，此为滴灌系统正常运行的关键。3.2 微灌系统 要根据地形、田块、单元、土壤质地、作物种植方式、水源特点等基本情况设计管道系统的埋设深度、长度、灌区面积等。水肥一体化的灌水方式图 1 上海市主要施肥设备应用量移动式汽油泵注肥车 24 套移动式汽油泵注肥车 19 套全自动灌溉施肥机 16 套全自动灌溉施肥机 25 套2015 年2014 年文丘里施肥器22687 套移动式免电源施肥车 231 套移动式免电源施肥车 382 套固定式比例注肥泵 10 763 套固定式比例注肥泵 13 628 套文丘里施肥器26573 套 12新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES可采用管道灌溉、喷灌、微喷灌、滴灌、渗灌等。3.3 施肥器 包括配肥池、文丘里、比例式注肥泵、全自动施肥机等。3.4 选择适宜肥料种类 应选用全水溶性肥料，包括大量元素水溶肥、有机液肥、含氨基酸、腐殖酸液肥等。如喷得福大量元素水溶肥、喷施宝有机液肥以及坤之缘氨基酸和腐植酸液肥等在上海均得到较大面积 应用。3.5 灌溉施肥的操作 灌溉施肥程序分为3个阶段（张承林，2005）：第一阶段，选用不含肥的水湿润；第二阶段，施用肥料溶液灌溉；第三阶段，用不含肥的水清洗灌溉系统。4 发展建议蔬菜生产中应用水肥一体化技术可有效节水节肥，提高水肥利用率，减少农业面源污染，显著减少用工量，有效缓解蔬菜生产中劳动力不足的现状，促进菜农增产增收，提高种菜积极性，对提高上海市蔬菜生产水平，保障地产蔬菜安全稳定供应起到了积极推进作用。但在实际生产中问题和矛盾也很突出。笔者结合上海市蔬菜生产实际提出了以下建议，以期为上海市蔬菜产业可持续发展提供对策。第一，加强政府引导作用。上海市政府主管部门应该会同技术部门协商制定完善的蔬菜水肥一体化技术示范推广方案，并落实相关配套政策，加大蔬菜水肥一体化技术推广力度，实现规模化蔬菜生产基地水肥一体化技术全覆盖。第二，加强水肥一体化关键技术研究。上海市蔬菜面积小，主要以绿叶菜为主，如何保障市民菜篮子，实现蔬菜全年均衡供应是一大难题。上海市蔬菜水肥一体化技术起步晚、技术不完善。农业科技部门应针对上海市蔬菜生产特点，开展不同蔬菜水肥耦合关键指标的研究，完善蔬菜水肥一体化技术指标体系，为大力示范推广该技术提供技术 保障。第三，加强技术培训和技术示范。水肥一体化是农业生产的新技术，对于农业从业人员素质要求较高。目前上海市蔬菜生产劳动力整体水平较低，多数不能掌握该操作方法。因此，应当加大技术培训力度，通过课堂讲解、田间示范等形式，促使蔬菜从业人员快速掌握蔬菜水肥一体化技术，为该技术的大力示范推广奠定人员素质 基础。参考文献蔡树美，吕卫光，田吉林，李建勇，朱恩，余廷园，诸海焘2015水肥优化耦合下设施青菜的养分吸收和干物质积累规律生态与农村环境学报，31（3）：385-389陈德明，孙海，孙延东2010搞好上海城郊设施菜田建设，提升地产蔬菜供应保障能力长江蔬菜，（5）：1-4罗勤，陈竹君，闫波，雷金繁，张晓敏，白新禄，周建斌2015 水肥减量对日光温室土壤水分状况及番茄产量和品质的影 响植物营养与肥料学报，21（2）：449-457马建芳2008蔬菜水肥一体化高效节水技术试验研究初探天津农林科技，（3）：6-7倪宏正，尤春，倪玮2013设施蔬菜水肥一体化技术应用中国园艺文摘，（4）：140-141，192农业部办公厅2013农业部水肥一体化技术指导意见中国农技推广，（3）：20-22宋卓琴，焦晓燕2012不同水肥管理对土壤生态及番茄生长的影响山西农业科学，（1）：48-52，59单立楠，丁能飞，王洪才，连煦，刘意立，何云峰2013蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果农业工程学报，29（20）：168-178上海市人民政府办公厅2015上海市人民政府办公厅关于印发上海市 2015 年2017 年环境保护和建设三年行动计划的通知上海市人民政府公报，（7）：10-19王立革，焦晓燕，韩雄，王劲松，董二伟，武爱莲2015高垄覆膜水肥一体化技术对设施土壤理化性状及蔬菜产量的影响农学学报，5（2）：35-41夏敬源2012抢抓机遇 乘势而上 大力示范推广水肥一体化技 术中国农技推广， （2）：4-7杨丹妮，常丽英，沈海斌，李建勇，黄丹枫2016上海市设施番茄水肥管理现状与发展建议中国蔬菜，（2）：11-16尤兰婷2011水肥一体化精准控制系统的设计与开发硕士论 文武汉：华中农业大学张承林2005灌溉施肥技术广州 : 化学工业出版社张瑞明，朱建华，高善民，李珍珍，林天杰，陆利民，杨忠，唐纪华2011沪郊设施菜地连作土壤盐分积累及离子组成变化的研究上海农业学报，27（4）：76-79邹瑞昌，冉瑞碧，王远全，王爱民，王险峰，杜纪艳2015设施蔬菜水肥一体化技术应用效果研究长江蔬菜，（6）：54-56 13新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES