旱地果园孔穴式肥水调控技术应用*

杨俊强，申仲妹，陈红玉，窦玉恒，马光跃

（山西农业大学园艺学院，太原 030031）

沿黄地区是我国主要经济林产区之一，经济林收益的增加对农民脱贫致富、经济林产业健康发展及生态安全都具有重要意义。沿黄地区生产用水主要依赖有限的天然降水，该地区降水量少，年际变化不大，季节分配不均，雨季与树体需水物候期不吻合是该地典型的降水特征[1]。进入雨季，降雨多以大雨、暴雨出现，而该地又以山坡地为主，雨水不及时下渗就很快流失，土壤难以蓄积足量雨水供植物生长，因此干旱缺水成为影响旱地果园生产潜力的重要限制因素[2]。土壤有机质含量低下是限制沿黄旱地果园生产力的另一个主因[3]。在旱作果园中，尤其是山坡地果园，由于经济效益低下及有机肥源不足，近年来的有机物料投入量几近为零，使得土壤有机质含量持续下降，土壤蓄水保肥能力不足，可持续生产能力下降，甚至导致深层土壤永久性干层加厚[4]。

有机肥施入土壤中能通过增加土壤中胶结物质的方式促进土壤团聚体的形成，进而增加土壤团聚体质量分数和稳定性，从而改善土壤结构状况，提高土壤中有效水分体积分数。施用有机肥料是我国传统农业的主要增产措施，现代科学研究已证明施用有机肥是培肥土壤的关键技术措施[5]。山西省旱农区自20 世纪80 年代初开始大量使用化肥，由于忽视有机肥的施用，耕作层土壤普遍出现有机质减少、肥效下降和结构变劣等问题，尤其是土壤物理性质的劣化，严重影响了土壤持水能力，致使土壤抗逆性下降，一定程度上加剧了干旱的发生。近年来，大部分果园尤其是经济效益较高的果园，常常通过增施有机肥来提高土壤蓄水保肥功能，提高果品质量[6]。因此，从现实生产角度和长远的眼光看来，旱区培肥土壤，改善土壤结构，提高蓄水保墒能力，是实现高效生态果业的重要条件，对于实现旱地果业的持续增长具有十分重要的意义。

1 雨养地区果园节水灌溉技术应用

1.1 工程节水技术

沿黄雨养地区果园中应用的节水灌溉水利工程技术主要有滴灌、喷灌、渗灌和痕量灌溉等微灌技术[7]。微灌技术在很大程度上减少了水分损耗，提高了水分利用效率。滴灌技术以水滴形式缓慢而均匀地把水运送到植物根部附近的土壤，能够更好地控制树体的生长，使水分利用效率达到最高水平，但是设施投资高，管道地面铺设容易受损。渗灌技术[8]是通过埋在田间地下的微孔渗水管或陶罐等把水送到根区，渗灌能进一步提高水资源利用效率，降低地表蒸发，管道埋于地底下还能减少土地占用，但是渗灌管较易堵塞，管道维修不易。痕量灌溉技术[9]是利用土壤毛细管和作物—土壤—灌水器水分平均原理，实现主动式灌溉，能均匀、慢速、持续地将水分直接运输到植物根系附近的土壤中，从而提高水分利用率和保持土壤水分稳定，降低水肥浪费。

1.2 农艺节水技术

在雨养地区果园内常应用的农艺节水技术的有效措施主要包括集雨积水技术、果园覆盖技术、合理施用有机肥以及调亏灌溉技术等。旱地果园内可以通过修建旱井，拦蓄地表径流集雨，贮藏夏秋雨水，用于果树关键用水时期。山地果园可以修成隔坡水平沟、反坡梯田、鱼鳞坑等地形，用于集雨增墒[10]。树盘内可以通过覆盖有机物料减少地表蒸发，还可以通过覆盖园艺地布等收集径流雨水，减少蒸发，并有利于控制杂草[11]。园内可以采用穴贮肥水[12]、蓄水坑灌法[13]、分根区交替灌溉[14]等技术充分利用降雨贮水，提高雨水利用率，并施入一定量的化肥，供应果树生长需要，提高果树抗旱能力。果园施肥可以通过深施有机肥提高土壤蓄保天然水的能力，并能引导果树根系向土壤深层发展，以增强果树抗旱能力。果园秋季可以撒播油菜[15]，用于吸收秋季土壤表层多余雨水，贮存于油菜粗大的根系，油菜花开放前后割倒，地上部可用于树盘覆盖，地下根腐烂可变为优质含水量高的肥料。

2 孔穴式肥水调控技术的特性

2.1 节水供肥特性

雨养地区果园的产量主要受水分限制，如何能解决果树需水时空上错位的矛盾，减缓土壤水分时空分布上的差异是黄土区旱地果园提质增效的一个关键问题。常规的果树施肥多采用挖环状沟或放射沟的施肥方法[16]。此法耗工费时,还对果树的根系损伤较大。孔穴式肥水调节技术在果树周围通过钻孔施肥，对果树根系伤害少，同时能构建一个局部优化的供肥环境，使得肥料有效性提高，最终实现旱地果园根域的肥水调控。钻孔施肥还可以构建一个雨水下渗及气体通道，有利于积蓄雨水和增加土壤气体通透性，有利于果园的抗旱保墒。40～60 cm土层是土壤贮水最佳区域，缺水时，适量微补即可保证树势稳定；60～80 cm 深层根系的贮水可有效向树体提供周年供水，通过孔穴中的有机质集中区把降水由过去易蒸散的表层水导到土壤下层成为贮藏水，形成一个缓冲延后的肥水库，实现旱地果园水分利用的良性循环[17]。

2.2 应用范围广，适应性强

孔穴式肥水调控技术施肥方便，省力省时，尤其是对不同地形、不同土壤类型要求不高。所使用的有机物料来源广泛，可以是有机肥、厩肥、秸秆、菇渣，也可以是树叶、杂草。所形成的施肥点由于有机质含量高，使得与有机质物料混施的化肥利用率高，根系养分吸收充分；同时由于有较强的导水下渗功能，具有很强的保水作用。孔穴式肥水调控技术适用于各种果树的栽培，也可以用于林业的抚育等工程。由于实施所需的机械为打孔机（钻坑机），在坡地等不利于一般农机操作的地块也可以顺利进行，具有操作简便、应用范围广、适应性强等优势。

3 孔穴式肥水调控方式及在田间应用设计要点

孔穴式肥水调控技术（图1）是通过集中施用有机肥，在北方偏碱土壤的植物根域构建一个缓释肥源及高效利用环境，同时构建一个雨水快速下渗通道，把雨水导流到地下根层，甚至土壤深层，其次增加土壤中的空气通透性[18]，还可通过该通道实现液体肥料（追肥）的深施、点施。该技术集成了集雨保水、深施有机肥、定点施肥、配方施肥等传统有机旱作技术，形成了一个适用于北方雨养地区果园肥水调控新模式。该技术使用后可在根域形成一个具有有机肥局部富集、可解决雨水时空错位问题的缓冲延后水库及肥库，为树体正常生长供肥供水。

图1 孔穴式肥水调节技术示意图

3.1 孔穴式施肥量的设计

传统的果树土壤培肥管理以树冠投影面积为管理范围，施肥的目的性不强，不但浪费营养，而且劳动强度大。连续4 年的试验[19]表明，采用集中根域的方式（每平方米树冠投影面积的培肥根域容积为0.03～0.06 m3）进行土壤培肥管理可以满足葡萄生长发育和优质生产的需要，大大降低劳动强度，提高劳动效率，而且施肥量减少一半。对我国一般生产园来说，肥水管理比较粗放，建议采用培肥树冠投影面积的15%～25%、深度40～50 cm 的土壤范围为宜，即每667 m2培肥的土壤面积为100～150 m2，孔穴式施肥模式每株打穴4 孔，按每667 m240株树计算，连续5 年可以完成土壤的培肥。沿黄旱地果园多为丘陵山地，土层以碱性土为主，由于多年的开垦利用，有机质含量低下，孔穴内填充物应以有机质含量高的有机肥、厩肥、秸秆、菇渣、树叶、杂草为主，具体视有机物料来源的方便性来定，也可以把有机肥与秸秆等未腐熟的有机物料进行配比后进行，具体可参照表1 实施。孔穴内填充时应添加一定量的化肥，具体可以根据树种以及产量来定。孔穴内辅助填充物可以选择土壤保水剂[20-21]、生物菌剂，填充时化肥和菌剂可以分层施入，比如可以下层混入化肥，上层混入生物菌剂。

表1 孔穴式肥水调节技术施肥量的设计

3.2 施肥位点的设计

孔穴式肥水调控技术应用中，打孔时应考虑雨水集聚的位置。在成龄果园应选择等高线且易积聚雨水的位置进行打孔，既可以方便打孔操作，也能更进一步方便管理。在山坡地可以选择等高线，每1.5～2.5 m 打1个孔（图2），例如在山坡地可以对于行株距较大的单株树体在树体的四周树冠边缘下,使用钻坑机垂直向下钻4个直径20 cm、深0.8 m的孔，然后将有机肥、秸秆、杂草等有机物料及其他填充物填入孔内。无保水工程的地块采用该技术时，应以孔穴为积水点修建鱼鳞坑用于集水。

图2 孔穴式肥水调节技术应用及田间设计

3.3 施肥孔的覆盖保护

目前，简单且经济实用的方法可使用再生塑料花盆对施肥孔进行覆盖保护，既能有效收集雨水，同时也能防止施肥孔被淤埋，为后期追肥提供便利。为防止下雨时泥土淤塞洞孔，可用较小的碎石块盖住花盆底下的洞口,追肥时可以在雨季来临前，直接将肥水施入花盆中。如果没有石块，可以施肥后在洞口上面覆盖3～5 cm 厚的小土块（图3）,这样能有效防止肥水挥发损失。

图3 孔穴式肥水调节技术设计图

4 生产应用效果

山西农业大学园艺学院（山西省农业科学院园艺研究所）先后在万荣县、永和县、临县等地果园建立孔穴式肥水调控技术试验示范基地，经过近几年的试用，取得了明显效果。

孔穴式肥水调控技术操作简单，易于被果农接受，在无灌溉条件的旱地果园，应用该技术后果个明显增大，单果重提高12.8%～18.1%，增产11.9%～25.4%，大田群体水分利用率提高12.5%～26.1%，经济效益提高5 188～7 898 元/hm2。应用孔穴式肥水调控技术与一般管理模式经济指标（枣园）详见表2。

表2 应用孔穴式肥水调控技术枣园与一般管理模式枣园经济指标比较

5 小 结

孔穴式肥水调节技术在根系分布区构建有机物料集中的导水导气通道，把降雨导流到土壤深层储备利用，形成一个根域的营养供给中心；通过有机物料为主的基质和良好的通气条件形成一个根系分布优生环境，可以在深层诱导根系大量增生，改善树体局部根域的根系结构，提高营养区的根容量，增强根系吸收转运功能。通过化感作用限制其他非优化区域根系的冗余生长，减少了有机营养的无谓消耗。局部根系结构的优化与土壤营养供给中心的协同组合保障了树体对矿质营养及水分的耦合利用。另外孔穴式施肥，把水肥供应区域下移[22]，因此具有根系深扎诱导功能。孔穴式肥水调节技术能够改善旱地果园干旱状况，提高降水和肥料利用率，提高树体抗旱能力和营养供给水平，减少树体冗余消耗，是一项提升果园产量、质量的实用技术。