張海平，鄧煜

(隴南市經(jīng)濟(jì)林研究院油橄欖研究所/隴南市油橄欖科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，甘肅 武都 746000)

油橄欖 (OleaeuropaeaL. )屬于木犀科、木犀欖屬常綠小喬木，原產(chǎn)于地中海沿岸國(guó)家，是世界著名的木本食用油料樹(shù)種[1-2]，橄欖油就是將其鮮果采用離心冷榨的純物理工藝制成的果汁油，長(zhǎng)期食用能增強(qiáng)消化系統(tǒng)功能，減少心血管疾病的發(fā)生，促進(jìn)骨骼發(fā)育，是食用油脂中最有益于人體健康的植物油。橄欖油不但 是歐美人的主要食用油，其工業(yè)用途也十分廣泛，是釀酒、飲料、醫(yī)藥、日用化工、紡織印染、電子儀表等行業(yè)的重要原料、添加劑或潤(rùn)滑劑，被譽(yù)為“液體黃金”。我國(guó)大規(guī)模引種栽培油橄欖始于20世紀(jì)60年代，目前以甘肅、四川、云南種植面積最大，并逐步發(fā)展到重慶、陜西、湖北、湖南、浙江、江蘇、廣東、貴州、安徽等省部分地區(qū)，全國(guó)現(xiàn)已發(fā)展油橄欖8 萬(wàn) hm2[3]。

我國(guó)是水資源嚴(yán)重緊缺的國(guó)家之一，油橄欖主產(chǎn)區(qū)水資源普遍短缺,尤其是白龍江干熱河谷區(qū)和金沙江流域，這一區(qū)域氣候干燥，降雨量小、時(shí)空分布不均，大部分油橄欖栽在半山丘陵地帶，加上灌溉設(shè)施和方法落后，造成水分利用率低，水分供需矛盾突出，嚴(yán)重制約油橄欖產(chǎn)業(yè)的高產(chǎn)、高效發(fā)展，如何合理高效利用有限的水資源，降低管理成本，對(duì)保證油橄欖持續(xù)健康發(fā)展有著十分重要的意義，而應(yīng)用水肥一體化智能灌溉技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效途徑。

1 水肥一體化技術(shù)概況

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的一項(xiàng)綜合管理技術(shù)措施，具有顯著地節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能、省工、高效、環(huán)保等諸多特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。它起源于無(wú)土栽培的發(fā)展。隨著滴灌技術(shù)的發(fā)展，水肥一體化技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到快速推廣應(yīng)用。目前，在一些水肥一體化技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(如以色列、美國(guó)、澳大利亞、西班牙、荷蘭等)，已形成了完善的設(shè)備生產(chǎn)、肥料配制、推廣和服務(wù)的技術(shù)體系。其中以色列在水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。國(guó)家“十二五”規(guī)劃明確提出發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，節(jié)水農(nóng)業(yè)的核心是水肥一體化，而水肥一體化的核心是滴灌，滴灌作為最理想的節(jié)水灌溉方式，可直接作用于植株根部，再配以首部控制系統(tǒng)可達(dá)到精確施肥和灌水，能顯著提高肥料和水分的利用率，大量節(jié)省勞力，施肥速度快，效率高。顯著地增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)[4]。

隨著水肥一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，在地中海沿岸國(guó)家的油橄欖園中水肥一體化技術(shù)被全面應(yīng)用，并成初始建園的必配。滴灌是以色列人所發(fā)明，以色列也是滴灌技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家[5]，他們每年都在推出新的滴灌技術(shù)與設(shè)備， 已形成世界矚目的灌溉與施肥一體化、精準(zhǔn)化的成功運(yùn)行模式，其油橄欖種植也廣泛使用水肥一體化技術(shù)?，F(xiàn)由以色列NETAFIM公司生產(chǎn)的不同流量的滴灌設(shè)備可滿(mǎn)足不同作物安全可靠地精準(zhǔn)化灌溉。

我國(guó)水肥一體化技術(shù)水平相對(duì)較低，普及程度也不高，而在油橄欖園中的應(yīng)用，尚處于起步階段，只在個(gè)別企業(yè)的油橄欖園中得到應(yīng)用，且水平不高。由于我國(guó)油橄欖園大多地處山坡，灌水、施肥極為不便。推廣水肥一體化技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效途徑。

2 水肥一體化智能灌溉技術(shù)

2.1 水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)

水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)以智能自動(dòng)控制系統(tǒng)為中心，包含施肥系統(tǒng)，供水首部系統(tǒng)，過(guò)濾系統(tǒng)，管道系統(tǒng)，壓力保護(hù)系統(tǒng)，田間首部系統(tǒng)，滴灌系統(tǒng)，智能自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)執(zhí)行PC端人為設(shè)定程序，各系統(tǒng)在智能控制器的協(xié)調(diào)下共同運(yùn)作，完成水源增壓，過(guò)濾，調(diào)壓，計(jì)量，注肥，輸送，灌溉等過(guò)程。該系統(tǒng)的核心部件是自動(dòng)施肥機(jī)和滴灌系統(tǒng)，它們是保證精準(zhǔn)灌溉的關(guān)鍵。

2.2 工作原理

水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)是利用可編程控制器連接田間灌區(qū)的電磁閥，來(lái)分別控制各灌區(qū)的施肥和灌水，電磁閥的控制連接分無(wú)線和有線兩種方式。施肥時(shí)施肥機(jī)上的吸肥通道，將肥料罐中配好的營(yíng)養(yǎng)液用肥料泵注入灌溉管道，連同灌溉水一起適時(shí)適量地施給作物。工作原理為在一定壓力下，注肥泵產(chǎn)生的吸力，使文丘里管道產(chǎn)生虹吸效果將肥料桶內(nèi)的液體肥料吸入混肥管道中，根據(jù)水表的流量按照設(shè)定的母液倍數(shù)進(jìn)行混肥，各種肥液在調(diào)節(jié)流速下按比例吸入，控制系統(tǒng)檢測(cè)注肥口下游的EC/pH 值，通過(guò)控制文丘里管道泵(電磁頭)的開(kāi)啟關(guān)閉頻率，調(diào)節(jié)混合的均勻度，再輸送至灌溉主管道內(nèi)，直至通過(guò)灌水器抵達(dá)作物根部或葉面。施肥過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)正弦曲線圖，控制器通過(guò)設(shè)置的EC值來(lái)調(diào)節(jié)吸肥量，管道中營(yíng)養(yǎng)液的EC值超過(guò)設(shè)定值文丘里管道泵(電磁頭)則關(guān)閉，反之則開(kāi)啟，這樣最終的施肥量就能無(wú)限接近設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)施肥的目的。

實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥和灌水的另一個(gè)關(guān)鍵因素就是選擇適宜的灌水器。由以色列NETAFIM公司生產(chǎn)的PCJ壓力補(bǔ)償型管上式滴頭(流量4 L/h)和PC壓力補(bǔ)償?shù)喂喙?間距為0.4 m、流量為2.0 L/h)最適宜油橄欖的灌溉。管上式滴頭適合山地傳統(tǒng)橄欖園的灌溉，滴灌管適合平地集約化栽培橄欖園的灌溉。滴頭采用迷宮流道，增加了抗堵性能；滴頭內(nèi)裝有壓力補(bǔ)償硅膠片，當(dāng)管道內(nèi)水壓達(dá)到滴頭工作壓力時(shí)，內(nèi)置壓力補(bǔ)償硅膠片則開(kāi)啟，即使在較大的壓力偏差范圍內(nèi)依然可以保持流量精準(zhǔn)均衡。具有壓力差分專(zhuān)利技術(shù)的壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的進(jìn)口壓力(在建議的工作壓力范圍內(nèi))條件下的均一流量，保證了水、肥的精確分布。這樣的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足水肥一體化灌溉的精準(zhǔn)性，管上式滴頭可以按照需求設(shè)定安裝位置，在毛管上打孔進(jìn)行安裝。油橄欖可按照每顆樹(shù)2個(gè)滴頭，前后各一個(gè)滴頭進(jìn)行安裝，滴頭裝好后將毛管直接鋪設(shè)在樹(shù)下地面上。滴灌管按照樹(shù)行進(jìn)行鋪設(shè)，在樹(shù)的兩邊各一條。灌水時(shí)，智能控制器通過(guò)執(zhí)行PC端計(jì)算機(jī)人為設(shè)置的灌水程序，通過(guò)控制田間電磁閥在各系統(tǒng)的相互協(xié)作下共同完成灌水過(guò)程。

3 水肥一體化智能灌溉技術(shù)在油橄欖上的應(yīng)用效果

以隴南市油橄欖研究所大堡油橄欖試驗(yàn)園為例分析水肥一體化智能灌溉技術(shù)在油橄欖上的應(yīng)用效果。該試驗(yàn)園面積是1.73 hm2，傳統(tǒng)灌溉方式一般為人工管灌，施肥方式為人工撒施。引進(jìn)水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)后，效果顯著，具有明顯的節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。下面分別就應(yīng)用水肥一體化自動(dòng)灌溉技術(shù)后在省工、節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)等方面的效果進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 節(jié)省勞力

大堡油橄欖試驗(yàn)園在安裝水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)前，每年施肥至少2次，施肥工價(jià)5元/株；灌水通過(guò)人工管灌，全年需灌水6次，工價(jià)1元/株·次；全園核心區(qū)域26畝，共1600株樹(shù)，灌水和施肥人工費(fèi)為17600元，每畝需人工費(fèi)677元。應(yīng)用水肥一體化系統(tǒng)后全園施肥和灌水一個(gè)人即可輕松完成，全園只需人工費(fèi)4000元(其中施肥3000元、灌水1000元)，每畝只需154元。由此每畝可節(jié)約人工費(fèi)523元。節(jié)約人工達(dá)77%。運(yùn)用水肥一體化技術(shù)一個(gè)人可管理500畝橄欖園，如果面積足夠大，則節(jié)省勞力更加顯著。在施肥灌溉困難的丘陵山地，還可大幅度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 節(jié)水

傳統(tǒng)灌溉方式為人工管灌，大堡橄欖園在本項(xiàng)目實(shí)施前采用1.2寸塑料管逐株澆灌，每顆樹(shù)澆足澆透需用時(shí)5 min，經(jīng)測(cè)試管道流量為600 L/h，則每顆樹(shù)需灌水180 kg，要把全園1600株樹(shù)全部澆灌一遍至少需要16天。

大堡油橄欖試驗(yàn)園水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)管上式滴頭灌水定額72 kg/株，比傳統(tǒng)管灌減少灌水108 kg，每畝節(jié)水3240 kg, 節(jié)水達(dá)60%，按2元/m3，全年灌水6次計(jì)，每畝全年節(jié)約水費(fèi)38.9元。滴灌屬精細(xì)化灌溉，只灌到有效區(qū)域，相比傳統(tǒng)灌溉水分流失小，水分利用率更高。

3.3 節(jié)肥

大堡油橄欖試驗(yàn)園傳統(tǒng)施肥方式為人工撒施，每年施肥量為磷肥1.5 kg/株，油橄欖專(zhuān)用肥1.0 kg/株，共需化肥2.5 kg/株，全園1600株需化肥4000 kg。應(yīng)用水肥一體化技術(shù)后，施用的是水溶性肥料，按照油橄欖關(guān)鍵期需肥規(guī)律，全年共施肥5次，施肥量1.08 kg/株，全園只需1728 kg。經(jīng)對(duì)比用水肥一體化灌溉系統(tǒng)進(jìn)行施肥比傳統(tǒng)施肥方法減少施肥量1.42 kg/株，全園減少施肥量2272 kg,節(jié)肥56.8%。灌溉施肥可直接將養(yǎng)分輸送到根部，肥料是水溶性肥料，吸收率利用高。而傳統(tǒng)施肥方式施肥量大，吸收利用率低，會(huì)造成土壤富營(yíng)養(yǎng)化和土壤污染，不利于環(huán)保。

圖1 節(jié)約成本占比

3.4 增產(chǎn)

經(jīng)對(duì)大堡油橄欖試驗(yàn)園進(jìn)入盛果期的成年樹(shù)進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定，在安裝水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)之前，平均畝產(chǎn)為289.9 kg(2012～2015年)，安裝水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)之后畝產(chǎn)達(dá)到387.7 kg(2016年)，增產(chǎn)。由此應(yīng)用水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)后增產(chǎn)效果明顯，投入使用后增產(chǎn)33.74%。

綜合來(lái)看，應(yīng)用水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)后，節(jié)約人工77%，節(jié)水60%，節(jié)肥56.8%，增產(chǎn)33.74%(如圖1)。由此則節(jié)約人工最明顯，該套系統(tǒng)可滿(mǎn)足66.7 hm2橄欖園的灌溉，如面積足夠大，則節(jié)約人工成本將更加顯著。

4 存在的問(wèn)題

國(guó)產(chǎn)水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)普遍設(shè)計(jì)不夠精密，關(guān)鍵器件的規(guī)格不夠全面、普適性差、設(shè)備精度較低、水肥施用量難以控制，無(wú)法達(dá)到水肥濃度精確配置和控制的目的。進(jìn)口設(shè)備雖設(shè)計(jì)精密，運(yùn)行安全可靠，設(shè)備精度高，但價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，需專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員才能操作?，F(xiàn)水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，應(yīng)加快高質(zhì)量水肥一體化自動(dòng)灌溉設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的研制步伐，降低成本。

在推廣應(yīng)用方面，水肥一體化智能灌溉技術(shù)適合于規(guī)模化種植，只有種植規(guī)模足夠大才能降低單位面積的成本投入，且面積越大經(jīng)濟(jì)效益越顯著。當(dāng)前我國(guó)油橄欖主產(chǎn)區(qū)種植模式大多是家庭種植為主，推廣該項(xiàng)技術(shù)有較大難度。只有通過(guò)資源整合，土地流轉(zhuǎn)，連片集中管理，才適于推廣。而水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)一次性投資大，需政策扶持才能大范圍推廣。

在使用過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)油橄欖不同生長(zhǎng)時(shí)期的需肥需水規(guī)律的研究，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，制定科學(xué)合理的灌溉制度，施肥時(shí)應(yīng)按照油橄欖葉片營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)來(lái)施肥，按照缺啥補(bǔ)啥的原則，進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)施肥，減少化肥的施用量，科學(xué)高效地灌溉。

5 水肥一體化智能灌溉技術(shù)在油橄欖上的發(fā)展前景

水肥一體化智能灌溉技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的農(nóng)業(yè)管理技術(shù)，由于其諸多優(yōu)點(diǎn)已成農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。我國(guó)油橄欖一級(jí)適生區(qū)普遍存在干旱少雨、水資源缺乏的問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需投入大量勞動(dòng)力，是造成產(chǎn)業(yè)效益低的主要原因，大力發(fā)展水肥一體化自動(dòng)灌溉技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效途徑。傳統(tǒng)種植模式需耗費(fèi)大量勞力，而該項(xiàng)技術(shù)在節(jié)約人工方面效果最明顯，如面積足夠大，節(jié)約人工可達(dá)90%以上，在目前勞動(dòng)力成本日益緊缺的情況下，推廣水肥一體化自動(dòng)灌溉技術(shù)能夠極大地解放勞動(dòng)力，降低人工成本。有專(zhuān)家認(rèn)為：水肥一體化技術(shù)的大面積推廣，將推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。國(guó)家“十三五”規(guī)劃提出化肥零增長(zhǎng)，倡導(dǎo)水肥一體化技術(shù)的推廣。中央一號(hào)文件多次提出：大力推廣節(jié)水技術(shù)，全面實(shí)施節(jié)水灌溉行動(dòng)。要抓住機(jī)遇，積極發(fā)展水肥一體化智能灌溉技術(shù)，盡快實(shí)現(xiàn)油橄欖種植的現(xiàn)代化變革，實(shí)現(xiàn)我國(guó)油橄欖可持續(xù)發(fā)展。