一、灌水施肥
将肥料加于灌溉水中施用通常称为“灌水施肥”,这种施肥方式已成为常规农业的措施。利用灌溉水施肥已被人们认为是最方便、最经济的施肥技术。
这种方式具有以下优点:
1.能源、人工和设备费用较低;
2.施肥时间和施用量,尤其是氮的选择较灵活;
3.对某些低压系统,可精确施用和分布养份;
4.流动性养份的溶淋损失减少;
潜在的缺点:
1.肥料的分布因水的分布而定;
2.依靠目前的某些灌溉设备无法得到精确的施肥量;
3.肥料易损失在径流水中;
4.难移动的养份,如P、K及某些微量元素养料,在土壤表层有分层现象或在喷水器附近局部浓度较高,如麦田、花田,喷灌施肥,肥料不均;
5.某些形式的养料导入Ca2+、Mg2+、碳酸氢盐(HCO3-)含量高的灌溉水时,可能发生沉淀问题。
随着灌溉技术的新进展以及水和肥料利用率的提高,灌水施肥由于经济、高效等特点,正在日益受到重视。
二、灌水方式与施肥的关系
随着灌溉农业中水的需求量和价格上升,种植者必须最大限度提高水的利用率(WUE),以维持最佳产量。
美国自七十年代以来,灌溉方法发生了若干变化,实现了水鹤肥料养份利用率的提高。在农业集约经营程度较高而水较缺乏或水价较高的地区,细流/滴灌或亚表灌溉系统较为流行。
下面引用Gardener和Roth(1984年,美国)论述灌溉方式与施N的关系:
1.浸灌:
水从高位流向低位,可造成肥料分布不均匀,要选好肥料的计量和进入口。
2.喷灌:
主要缺点是分布不均匀。在风速大时尤其如此,水随风漂移,可用衷心支轴式移动喷枪连续注入肥料并用平行自走式系统从施肥开始直至该系统移动穿过或喷布整个大田。
3.细流灌溉/滴灌:
细流灌溉或滴灌是将低压水经过管道输送到滴灌器或喷布器,或以极慢的速度经过备有等距喷布器的管道。喷布器附近的土壤中水份几乎是饱和的,但在离开喷布器周围的土壤水份逐渐降低。
特点:
①灌溉次数多;
②局部浇水到潜在生根带的一部分土壤;
美国Bucks建议,加入滴灌系统的任何肥料或化学品应符合如下要求;
①不致堵塞或腐蚀该系统的任何部件;
②在生产中使用安全;
③呈水溶性;
④不与灌溉水发生反应;
同时连续经过该系统施用氮肥,可促进微生物生长从而产生堵塞问题。所以每次使用后应将该系统冲冼干净。
通过细流灌溉或滴灌系统施肥,有以下优点:
①提高效率,节约劳力,降低能耗;
②不论在作物的那个生长阶段或机械能否进入的大田,均可灵活地施用养分,
适应作物对养分的需求;
③可使作物根带维持土壤最适水分和养分供植物旺盛生长的需要,同时留下
一部分未湿润的土壤供贮存雨水之用。可以减少养分的淋溶。
例如在以色列进行的大田试验(GoldbergandShmueli,1970)证明,与沟灌或喷灌相比,细流灌溉可使产量增加30%以上。Bernstein和Francois(1973年)发现对于甜柿子椒类(CapsicumAnnuml)细流灌溉利用水比沟灌或喷灌少三分之一。
三、精量灌溉与精确施肥技术
1.精量灌溉的概念:
我个人的理解为:利用优良的灌溉系统,根据不同作物、作物不同生长期和土壤条件,精确地施用、分布养分。
2.选择最理想的注入点:要视灌溉系统而定;
3.避免不溶性盐的沉淀;
如使用含游离或磷酸铵的肥料,在灌溉水里可能含形成不溶性盐。注入灌溉水中的液氨或氨水会使pH值提高,目前高浓度Ca2+、Mg2+、HCO3-的存在会形成Ca盐和Mg盐的沉淀物,可能堵塞灌溉系统。
4.灌溉系统中的营养元素及肥效:
①氮:在灌溉系统中评估氮分布和施用效率时,要考虑氮源的化学性质,
NH4+—易于造成挥发损失;
尿素—流动性相当大,不被土壤牢固地吸附;
硝酸盐—极易流动,不被吸附,在土壤水中自由流动。
尿素和硝酸盐均趋向于随水流到湿润前沿。如加水过多。这两种形式的氮更易产生淋溶损失。若温度足够高,尿素一般在24小时内水解成NH4+。
②磷:由于磷和钙、镁一起有沉淀反应,使流动系统堵塞,一般不推荐将磷通过灌溉系统施用。国外有研究建议,在灌溉前将磷加入土壤中。Rolston等在1975年发现,六种有机磷化合物可流如松壤土约12厘米,而无机磷只有2-3厘米。
③钾:可溶性钾源,如氯化钾、硝酸钾和硫酸钾可注于灌溉水中,很少引起沉淀。在土壤中的流动范围与土壤中的离子交换能力有关。
④微量养分:Fe、Mn、Zn、Ca等微量养分,如使用硫酸盐会引起一定程度的沉淀,堵塞细流管线和喷头。而螯合物形式一般水溶性较大,因而不易产生沉淀。Hergert和Reuss在1976报道,加入喷灌系统的乙二胺四乙酸锌(EDTAZn)中Zn在施肥当年于沙壤土中流至较大的深度(10厘米),而硫酸锌(ZnSO4)中的Zn流至5厘米的浓度。螯合微量元素在农作物中的有效性研究表明,其效果高于硫酸盐10倍。
⑤有机养分:腐殖酸、海藻酸、氨基酸等可有效地改良土壤,促进根系生长,但要确保无不溶物。
5.根据不同作物的需肥模型决定最佳施用时间和施用量。
扣除土壤中的养分,根据不同作物的需肥模型设计肥料施用时间和施用量。其使用量要充分考虑精量灌溉特点,做到适量勤灌,以提高肥料吸收利用率。
6.水的管理:
良好的灌溉设施和灌溉管理仍是结合灌溉水施肥提高肥效的关键因素之一。水的流过量过大会造成肥料分布不良,导致养分损失。
国外的研究及经验表明的,肥料可非常有效地通过灌溉水施用,选择最佳的灌溉系统类型以及相配套的系列肥料对达到最高灌水施肥效率极为重要。
根据我们与国外农业企业合作的初步经验,精量灌溉和精确施肥技术将会对现代农业产生巨大的贡献。
近年来灌溉用肥的发展方向是向有机复合型发展,我们近几也年致力于这方面的推研工作,与国内外的一些著名农化企业、大型种植基地企业合作,提供海藻精、氨基酸、腐殖酸和螯合态微量元素等核心原料,共同推广新的灌溉施肥技术,在中国新疆的棉花、东南亚的果树等作物上的推广均取得了良好的效果。以海藻精等为核心原料,保留了其天然活性,能完全溶于水,用量少,效力高,适用于各种灌溉设备,提高了植物对营养的吸收利用率,不会造成土壤的板结和残留。
我们提出一个“捆绑推广”概念:希灌溉设备供应商、肥料供应商与灌溉和植物营养方面的专家能有一个很好的合作,以解决农业生产中的肥、水问题。打个比喻,如果说灌溉设备供应商卖的是电脑主机,肥料供应商则供应计算机使用过程中的耗材,而灌溉和植物营养专家提供的则是计算机软件,目前我们国家的灌溉用肥刚刚兴起,我们愿意与肥料生产厂家和部门广泛合作,共同推进这一技术的推广和发展。我们愿意参与提供灌溉施肥的最佳解决方案,向灌溉设备的施用者提供相应的配肥技术。