摘 要：水肥一体化是一项将施肥和灌溉结合起来的技术，目前主要是与微灌技术相结合。论文中采用综合比较的方法，以典型的苹果树地块水肥一体化项目作为载体，拟定滴灌集中管理、小管出流集中管理、微喷集中管理、滴灌分散管理四种方案，从与当地种植管理模式的适应性、施肥管理方式、节水节肥、工程总投资、运行管理费用等方面进行了对比分析，得出了符合项目实际的水肥一体化方案，提出了建议。研究成果可供相关技术人员参考。

　　关键词：水肥一体化；系统优化；滴灌；

　　中图分类号：S28 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-02

　　水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性肥料，均匀、准确地输送到作物根部土壤，实现以水带肥，多借助滴灌、微喷、喷灌等灌溉系统的管网及灌水器实现肥料的输送。其优点是施肥的肥效快，水分和养分利用率高，施肥均匀，管理方便，节水节肥。

　　以典型苹果树水肥一体化项目为例进行研究，地块东西454m，南北306m，年平均降水442mm，地形平整，作物为苹果树，树龄8年，南北种植，行距4m，株距3m，土壤为褐土类型，深井出水量40m3/h，按一家一户模式进行种植管理。近年降雨减少，地下水位下降，传统粗放式漫灌无法满足正常灌溉要求，实施水肥一体化项目具有迫切性。

　　一、不同施肥技术适应性分析

　　水肥一体化技术中的肥料注入主要靠施肥装置来实现，常见有重力式、压差施肥罐、文丘里施肥器、水动注肥泵等。

　　重力式施肥一般须借助重力滴灌或微喷灌系统，在高位蓄水池旁边，高于蓄水池液面处建造肥料池用于混合肥料[1]，利用地形落差进行施肥。压差式施肥罐是将储液罐与微灌管道并联联接，使进水管口和出水管口之间产生压差[2]，并利用该压力差使部分灌溉水由进水管进入储液罐，再从出水管将经过稀释的营养液注入灌溉水中，因施肥罐在施肥时是密闭状态，每次灌溉前都得重新将肥料装入施肥罐内。文丘里施肥器是利用文丘里管原理，使肥料吸入管道与水流混合[3]，文丘里施肥器一般并联于管路上，使用时先将肥料溶解于开敞式肥料罐中，然后接上输液管就可开始施肥。文丘里施肥器结构简单，造价低廉，使用方便，主要适用于小型微灌系统中。水动注肥泵，以柱塞泵原理的比例式施肥器为代表，其能够严格按设定比例进行水肥管理，即吸入肥料体积与管道水流量严格成一定比例，能够做到精确比例施肥，价格相对较高。

　　该地块平整，基本无落差可利用，重力式施肥系统无利用条件，故不采用。比例式施肥器施肥精度高，目前多为进口产品，考虑到价格因素，亦暂不考虑。压差施肥罐和文丘里施肥器均应用广泛，各有优缺点，其工作特点能满足正常施肥需要，在后续水肥一体化系统设计中将对压差施肥罐及文丘里施肥器进行分析。

　　二、不同灌溉技术适应性分析

　　一般情况，水肥一体化技术中，常用作输送肥料的灌溉方式有喷灌、微灌，微灌技术分滴灌、小管出流、微喷等类型。

　　喷灌是将有压水通过喷头喷射到空中，与空气掺混形成细小的水滴，均匀喷洒在农田及作物上的一种先进灌水技术，喷灌要求的压力一般为250～350kPa[2]。喷灌系统一般由水源、水泵及动力设备、输水管道系统和喷头等部分组成。喷头一般安装在竖管上，或者安装在支管上。喷灌有一些缺点，如受风的影响大 [1]，设备投资高，耗能高。喷灌的水滴直径一般较大，如喷头的雾化指标选择不当，可能对作物形成较大的打击力。

　　滴灌是通过流道或孔口将压力水流变成滴状或细流状的装置。滴头要求的工作压力为50～100kPa，流量不大于12L/h[2]。滴灌管是将滴头与毛管热熔成一体，兼具配水和滴水功能。滴箭由形似箭头的杆件、聚乙烯毛管、分流器等连接而成，使用时将滴箭插于作物根部，主要用于盆栽植物中。

　　小管出流是由低密度聚乙烯塑料小管和专用接头连接后插入毛管而成，其接头处常连接稳流器，由于流量相对较大，可在果树下开挖环状沟，水流可沿着环状沟分散入渗。

　　微喷灌是利用微喷头将压力水流喷出并粉碎散开，实现喷洒灌溉。微喷头的工作压力小于300kPa，单个微喷头流量不超过250 L/h，射程一般小于7m[3]，喷洒柔和。

　　喷灌因其喷洒水滴较大，对花朵有一定打击作用，影响苹果树挂果，而且喷头需要立管支撑，要架设高于树冠，否则喷洒水容易被树体遮挡，有漏喷缺点。微喷灌可以布置在树下，可以作为水肥一体化施肥的载体。滴灌技术有许多形式，如管上式滴头、滴灌管（带）及滴箭等。滴箭主要用于盆栽植物中，管上式滴头的安装形式类似于小管出流，但其滴头流量一般偏小，如配置多个滴头则会带来材料及安装成本显著增加，滴灌管的滴头为内镶式，与毛管熔为一体，省去了滴头安装的费用，根据滴灌管的特点来看，可以将滴灌管作为水肥一体化施肥的载体。从小管出流的使用特点来看，主要用于果树灌溉，能够满足果树灌溉施肥。

　　论文后续将采纳滴灌管、插杆式微喷头及小管出流作为灌溉方法，进行技术方案设计、比较。

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