摘要:果园滴灌系统是矮化中间砧密植栽培苹果园水肥管理中一项重要技术要求。为此,针对山地果园的滴灌系统构成、工作原理、布置和地块规格设计,以及农机作业便捷等方面分析了山地果园灌溉施肥轻简化作业技术模式。结果表明:应用滴灌系统及时、定量进行水肥补给,促进了幼龄果树的枝条发育,节约了水资源,具有较高的综合效益。
      关键词:山地果园滴灌水肥一体化轻简化作业0引言矮化中间砧苹果苗具有修剪等树体管理简捷、技术规程易操作、树行行间宽适于机械化进地作业等特点,使得矮化中间砧密植集约栽培技术成为目前苹果栽培的重要模式,对高效利用燕山-太行山连片特殊困难地区地势高、通风且光照充沛的大规模荒坡梯田地,实现果树等经济作物园区上山、下滩,向旱塬地、瘠薄地发展,有效保护基本农田的粮食作物种植安全具有重要意义。矮化中间砧苹果园一般应选择在交通方便、具有一定土层厚度、水源方便或灌溉条件易实现的地方建园[1]。但面对燕山-太行山连片特殊困难地区水源缺乏、地下淡水开采困难、常年降雨集中易造成水涝灾害及冬春至夏初严重干旱少雨的情况,需对栽植矮化中间砧苗木的梯田坡地进行整理并配套相应的灌溉设施,为矮化中间砧苹果果树生长创建良好的条件。
      1山地果园滴灌系统农业灌溉是我国用水大户,面临着干旱缺水和用水过程中水资源流失严重、农田水分利用率低的问题[2],因此采用渠道防渗、喷灌、滴灌等高效节水灌溉技术来提升农业节水潜力尤为重要。滴灌可使灌溉水或水肥液成点滴,缓慢、均匀而又定量地浸润到果树根系最发达的区域,使果树根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态,且对地形和土壤的适应能力强受山地果园地形地势限制,根据高效用水原则,选择滴灌技术作为山地果园果树灌溉方式,如图1所示。山地果园滴灌系统的工作原理:深井或低洼池塘的水经砂石过滤器过滤后,经水泵泵送至储水池静止沉淀水中杂质后,经叠式过滤器过滤由加压水泵将水送入与主水管路相连的支管管路支管管路铺设在果树主干旁、地表之上,在支管管路上设有等间距的滴灌头。开启加压水泵进行果树灌溉作业,通过布置在根系不同深度的土壤水分传感器控制各支管管路上阀门的开启和闭合,实现果树用水的智能灌溉。加压水泵的开启方式可通过无线遥控或人工操作等方式控制果园高温环境条件下通过开启球形阀门,水经过侧支管路送至喷头喷洒到果树枝叶和果实上,降低局域环境温度、防止果实日灼。通过统计果树各行分支滴灌带的灌溉流量,可计算出整个果园的灌溉用水量,为高效利用政府分配的灌水定额提供分析和优化依据亦可记录果树生长不同时期的供水量,进而实现果树生长需水与外界供水间的合理匹配。由于燕山-太行山山区土层薄、保肥保水性差、自然降雨分布不均衡,且灌溉条件有限,因此要在燕山-太行山山区果园实现山地果园滴灌系统,需对现存的家庭分片小地块进行整理,使其地块连片易机械化作业。同时,增厚土层,水平梯田修成外高内低型,便于截蓄天然降水。
      2地块规格设计矮化密植栽培苹果园可选择平地(5°~15°)坡度的低缓丘陵地或在15°~30°坡度的山地[1]。根据地·78·2016年8月农机化研究势坡度的陡缓程度,合理选择坡地和梯田地两种形式成片、成规模栽植苹果树。在地形复杂多样且气候因素、土壤状况相差较大的不同地区,每个果园园区面积可控制在225~450hm2。按小区整地,并配备有排灌系统。果园设主水管路,各小区果园间设分支管路,分支管路连接主水管路。

       2.1地块长度设计地块长度对农机具作业机组空行的比重和机械化作业总的效率有着决定性影响[3]。栽植矮砧密植苹果树的地块长度尽可能伸延连片,不被道路、渠道阻隔断,地头机耕路宽度2~3m,有利于实现机械化作业。地块长度与果园割草、打药等农机具作业效率间的关系式为η=t1t1+t2式中η—农机具作业效率(%)t1—割草、打药等农机具作业所需时间()t2—割草、打药等农机具作业所需时间()。地块越长,农机具的作业效率越高。
      2.2地块宽度设计考虑到矮砧密植苹果园内树行间草体的刈草等作业处置工序,需考虑坡度值对农机具作业的制约作用。随着坡度增大,机具移动的阻力增加,作业质量下降当拖拉机悬挂割草机组刈草作业时,坡度每升高1°,拖拉机牵引力的非生产损耗占10%[4]。地块宽度需考虑树下割草、打药等农机具作业及机械转弯半径的要求在不同地块之间应有机耕道相连通。矮砧密植栽培果园的苹果树冠控制在直径2m范围内,且树下行内铺设防止生草的黑色地布,黑色地布下敷设滴灌管地布宽度为1m,与苹果树冠单侧宽度相匹配,地布外侧及树行行间进行自然生草,用于调节果园微域的水分和温度。地块最佳的长宽比不仅要满足果树成龄挂果时果园割草、打药等机具便于实现机械化作业的要求,还要保证果园作业机组实现正确的机具编组作业和配套使用的滴灌等先进农业技术。从太行山-燕山山区中小地段上种植果园实现割草、打药等机械化考虑,地块的长宽比值要大,使得果园割草、打药等作业时机组的空行行程比变小,提高机械化效率。综合考虑地块宽度受山地坡度值、栽植果树株行距及农机具使用等因素[5-6],选定田面宽度为2~4m。
      3滴灌系统设计河北省顺平县属暖温带半干旱季风区大陆性气候,年降水量570mm左右,大气降雨年内分配不均,降雨时节及其雨量分布与果树周年生长需水要求不匹配,不能满足果树春季发芽、枝条发育、开花坐果等物候期生长需水要求。干旱少雨的春季对果树枝条发育、开花坐果极其不利,因此根据果树生长的物候期需水要求,及时、定量、合理地进行灌溉是实现果树长势旺、易成花、坐果率高及保持果树年均产量稳定的重要措施。以河北省顺平县北大悲村的山地矮砧密植苹果园为例,需将地势低处深井的水通过水泵提升49.8m至山顶的储水池,通过滴灌系统将水或在储水池混合的水肥液送至果树行内。
      3.1水泵的选择将深井的水提升至储水池的水泵选择包括水泵扬程的计算和型号选择。的。相对于水肥利用率约占30%~50%的常规灌溉方法,采用水泵加压、管路封闭的滴灌系统,可将管路滴头滴出的水肥渗入到果树根系分布的土壤深度,减少通过土壤深层渗漏水肥量,进而提高水的利用率,可达75%~95%。根据果树各物候期的生长需肥要求,将肥料溶于水中,随水滴灌进入果树根系附件,使根系充分吸收肥料,减少肥料的深层渗漏损失,提高肥效,并且使深层地下水避免渗漏的肥料药剂的污染。果园施肥是在灌溉同时将化肥等水溶性肥料融化入水中,伴随灌溉进行施肥作业或将羊粪、鸡粪等动物废弃物经过熟化处理后撒于果园地表,经微型旋耕机旋耕混合后进行水灌溉。应用果园滴灌系统可精确控制灌溉施肥次数、灌溉水量及使用肥量,实现水肥协同作用,满足果树在不同气候条件、土壤状况及不同生长物候期生长发育所需的水肥量,实现在果树管理的时间和空间上精准调控,创造适于果树生长的最优环境条件。
      3.4.2果园滴灌施肥效用果园滴灌施肥是将溶化的水肥液精确地施在果树根部,与常规地表撒肥等施肥方法相比,在施肥作业用工、肥料用量、根系生长空间分布、减少病虫害传播及行间草体管理等方面有显著区别,有利于实现矮砧密植果树栽培的标准化和管理作业的轻简化。在肥料用量上,利用滴灌系统进行果树施肥的肥料及时到达根系分布空间,根系能够充分并高效地吸收滴灌送来的肥料,施入量比传统施肥减少率≥30%~50%,且可防止肥料被水淋溶渗漏至地下水而污染深层地下水体在施肥作业用工量上,利用滴灌系统进行施肥作业,施肥的数量和施肥的时间可根据果树生长物候期的需求人工控制,施肥及时、速度快(约67hm2/天),比传统撒施肥的劳动力用工节省率≥90%在果树根系生长空间分布上,利用滴灌系统的果树根系分布在滴灌水浸润的深度位置,防止根系向土壤湿润区过度生长,造成地面果树枝条分布不均在病虫害随水传播方面,区别于地面大水漫灌、渠灌等灌溉方式,滴灌施肥是水肥的精确定位与利用,可以减少腐烂病、轮纹病等果树病害的随水传播在果树行间草体管理上,由于滴灌施肥只湿润根层,果树行间没有水肥供应,杂草生长也会显著减少,减少草体刈割用工。另外,滴灌系统还具有随水滴药防治土壤害虫、线虫、根部病害等作用且通过空气压缩机向埋于一定土壤深度的滴灌系统灌气,解决较粘重土壤果树根部缺氧问题等用途。滴灌施肥系统可根据果树的需肥规律实现精确的水肥供应,满足果树生长需求,可以提前进入结果期,并显著地增加产量和改善果实品质[14]。
      4灌溉效用分析
      4.1苹果树物候期需水规律苹果正常生长的不同的物候期内,果园田间持水量一般为60%~80%[15]灌溉时间和灌溉水量应依据果树在生长发育期内各物候期所需的水量及果园自身土壤的含水量来确定。一般应做好花前水、花后水、果实膨大水和封冻水4个时期的灌水。一般成龄果树1次最适宜的灌水量,以水分完全湿润果树根系范围内的土层为宜。河北省顺平县北大悲村的坡地矮砧密植苹果园总面积5hm2,梯田田面宽度为48~87m,土壤耕作层干密度为1.28g/cm3,田间持水量为20.8%苹果株行距为200cm×400cm,2~3年生,处于幼龄期,冠层高度平均为200cm,主要根系深度为40~60cm,根系幅宽30~40cm,此范围即滴灌水入渗需要达到和起作用的深度。结合顺平地区的气候条件,选择在果树的周年管理内实行多次灌溉,经济灌溉定额以750~1200m3/hm2为适。
      4.2灌溉效用滴灌为果树生长发育提供了相适宜的水肥条件,水肥渗入到果树有效根层深度和幅宽内,有利于促进根系生长、枝条新梢生长和花芽分化、叶和果实的生长,奠定了增产的基础。表1为2013-2014年矮砧密植苹果园灌溉用水对照表。
      4.2.1促进果树生长发育滴灌使果园土壤温度处于适宜的状态,树体长势变化情况为:果树新稍枝条平均长度较畦灌、不灌分别增加9.8%、33%,果树枝条根茎粗度较畦灌、不灌分别增加17.9%、44.9%。表1果树滴灌、畦灌、不灌枝条发育与用水比较表Tale1Driirrigatio,irrigatio,irrigatiooffruittreerachedevelometadwatertale项目枝条长度/cm枝条粗度/cm枝条发枝数/个灌水次数灌水定额/m3·hm-2用工/个·hm-2滴灌5