甘蔗水肥一體化節(jié)水灌溉技術(shù)概述及在種植中的示范應(yīng)用

摘要：甘蔗是廣西重要的經(jīng)濟(jì)作物，在種植過(guò)程中水資源消耗量極大。傳統(tǒng)灌溉方式往往缺乏科學(xué)性和精確性，導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)引發(fā)土壤鹽堿化等嚴(yán)重問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅增加了生產(chǎn)成本，還會(huì)限制甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)提升，對(duì)廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，應(yīng)用更為高效、節(jié)水、環(huán)保的灌溉技術(shù)，對(duì)于解決甘蔗種植中的水資源消耗和土壤鹽堿化問(wèn)題，提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)甘蔗產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：甘蔗；水肥一體化；節(jié)水灌溉；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用水肥一體化節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉和施肥，能確保甘蔗在生長(zhǎng)過(guò)程中獲得充足且適量的水分和養(yǎng)分。同時(shí)，該技術(shù)極大地節(jié)約了水資源，減少了傳統(tǒng)灌溉方式中的水資源浪費(fèi)，并有效降低了生產(chǎn)成本，包括肥料和農(nóng)藥的使用量，為甘蔗種植區(qū)提供了寶貴的節(jié)水灌溉技術(shù)參考，能較好地促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。該技術(shù)不僅可以提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)，還能有效增加農(nóng)民的收入，為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的繁榮提供助力。1節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)概述節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)是一種創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，將灌溉與施肥這兩個(gè)傳統(tǒng)上相對(duì)獨(dú)立的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，通過(guò)現(xiàn)代化的管道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水分和養(yǎng)分的精準(zhǔn)輸送。通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，灌溉水和可溶性肥料能夠直接輸送到作物的根部土壤，從而確保作物在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠獲得充足且適量的水分和養(yǎng)分，有效避免傳統(tǒng)灌溉方式中常見(jiàn)的水資源浪費(fèi)和養(yǎng)分流失問(wèn)題。節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)主要依賴于管道系統(tǒng)、滴灌帶或噴灌設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)施。這些設(shè)施能夠精確控制水分和肥料的輸送量和輸送速度，確保能夠均勻地分布在作物的根部土壤中。同時(shí)，通過(guò)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉和施肥的精準(zhǔn)管理，根據(jù)作物的實(shí)際需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而進(jìn)一步提高水肥資源的利用效率[1]。節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)不僅能夠提高水肥資源的利用效率，減少不必要的浪費(fèi)，還能夠有效改善土壤環(huán)境，減少土壤板結(jié)、養(yǎng)分流失和病蟲害傳播等問(wèn)題。此外，這一技術(shù)還能夠促進(jìn)甘蔗等作物的生長(zhǎng)，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2廣西上林縣甘蔗種植概況廣西上林縣位于廣西中部，具有得天獨(dú)厚的地理位置和氣候條件。當(dāng)?shù)厮募痉置?，氣候溫暖濕?rùn)，為甘蔗的生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的自然環(huán)境。然而，盡管擁有如此優(yōu)越的氣候條件，上林縣卻面臨著季節(jié)性缺水的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別是在冬春季節(jié)，干旱現(xiàn)象尤為明顯，這對(duì)甘蔗的生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成了不小的威脅。盡管如此，甘蔗在上林縣的種植面積仍然十分可觀，2024年種植面積達(dá)10.15萬(wàn)畝，作為當(dāng)?shù)氐闹匾?jīng)濟(jì)作物，甘蔗的種植不僅為農(nóng)民提供穩(wěn)定的收入來(lái)源，也為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有效助力。然而，傳統(tǒng)的灌溉方式卻成為制約甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。由于缺乏科學(xué)的灌溉技術(shù)，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，不合理的施肥方式導(dǎo)致土壤鹽堿化問(wèn)題日益突出，不僅會(huì)降低甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)，也會(huì)增加農(nóng)民的生產(chǎn)成本。為了破解這一難題，上林縣政府積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，大力推動(dòng)甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出臺(tái)了一系列政策措施，為甘蔗種植戶提供技術(shù)支持和資金補(bǔ)貼，鼓勵(lì)采用現(xiàn)代化的灌溉技術(shù)，提高甘蔗種植效益。其中，通過(guò)引入節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)，上林縣不僅有效緩解了水資源短缺的問(wèn)題，還能提高甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)，為甘蔗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。3節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)在甘蔗種植中的應(yīng)用3.1系統(tǒng)構(gòu)建3.1.1水源與首部樞紐節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)建是確保該技術(shù)有效實(shí)施的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)構(gòu)建中，水源與首部樞紐的規(guī)劃和建設(shè)至關(guān)重要。為了確保灌溉用水的穩(wěn)定供應(yīng)，需要建設(shè)完善的水源工程和灌溉網(wǎng)絡(luò)。，包括挖掘水井、修建蓄水池、鋪設(shè)輸水管道等，以收集、儲(chǔ)存和輸送足夠的水資源，滿足甘蔗生長(zhǎng)過(guò)程中的灌溉需求。首部樞紐作為系統(tǒng)的核心部分，設(shè)計(jì)和配置非常重要。首部樞紐主要包括水泵、過(guò)濾器、施肥機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。水泵負(fù)責(zé)將水源提升至一定的高度，便于通過(guò)管道系統(tǒng)輸送到甘蔗田。過(guò)濾器用于去除水源中的雜質(zhì)和顆粒物，防止管道堵塞和滴頭損壞。施肥機(jī)負(fù)責(zé)將可溶性肥料與水混合，形成均勻的水肥溶液，然后通過(guò)管道系統(tǒng)輸送到甘蔗根部。3.1.2輸配水管網(wǎng)在甘蔗種植區(qū)，為了確保水分和養(yǎng)分的均勻分布，提高灌溉效率，需要根據(jù)甘蔗田塊的大小、形狀和土壤類型，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的輸配水管網(wǎng)布局。輸配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：首先，管網(wǎng)布局應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔、明了，減少不必要的管道長(zhǎng)度和彎頭，降低水流阻力和能耗。其次，應(yīng)根據(jù)甘蔗田塊的實(shí)際形狀和大小，合理設(shè)置管道間距和出水口位置，確保每個(gè)田塊都能得到充足且均勻的水分和養(yǎng)分供應(yīng)。最后，針對(duì)不同類型的土壤，調(diào)整管道的埋設(shè)深度和出水口的流量，適應(yīng)土壤對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在廣西上林縣的甘蔗種植區(qū)，通過(guò)科學(xué)合理的輸配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)，將灌溉水的利用率提高至85%以上，同時(shí)確保甘蔗田塊內(nèi)的水分和養(yǎng)分分布均勻，為甘蔗的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供有力保障[3]。3.1.3滴灌帶與噴灌設(shè)備在甘蔗種植區(qū)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，滴灌帶與噴灌設(shè)備發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。滴灌帶是一種精準(zhǔn)、高效的灌溉方式，成為將水分和肥料直接輸送到甘蔗根部土壤的理想選擇。通過(guò)滴灌帶，可以確保每一滴灌溉水都能被甘蔗根部有效利用，大大提高了灌溉效率和水資源利用率。對(duì)于大面積甘蔗田的灌溉，噴灌設(shè)備通過(guò)均勻噴灑水分，能夠迅速覆蓋整個(gè)田塊，確保甘蔗植株的各個(gè)部位都能得到充足的水分供應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在廣西上林縣的甘蔗種植區(qū)，采用噴灌設(shè)備后，灌溉面積可達(dá)數(shù)千畝，且灌溉均勻度大于90%，能有效解決傳統(tǒng)灌溉方式中水分分布不均的問(wèn)題。滴灌帶與噴灌設(shè)備的結(jié)合使用，不僅能提高甘蔗田的灌溉效率和水資源利用率，還能促進(jìn)甘蔗的健康生長(zhǎng)和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。3.1.4控制設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤墑情和氣象條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，安裝土壤水分傳感器和氣象監(jiān)測(cè)站等設(shè)備，能夠精確測(cè)量土壤中的水分含量、溫度及空氣濕度、光照強(qiáng)度等氣象參數(shù)，為灌溉和施肥的決策提供科學(xué)依據(jù)。利用智能控制系統(tǒng)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與灌溉、施肥設(shè)備相連接，實(shí)現(xiàn)灌溉和施肥的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。通過(guò)預(yù)設(shè)的灌溉和施肥計(jì)劃，智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整灌溉和施肥的量和頻率，確保甘蔗在生長(zhǎng)過(guò)程中得到充足且適量的水分和養(yǎng)分供應(yīng)。這種智能化的管理方式不僅能提高灌溉和施肥的精準(zhǔn)度，還能降低人力成本，為甘蔗的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供有力保障。3.2精準(zhǔn)灌溉3.2.1甘蔗生長(zhǎng)階段需水量分析甘蔗是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段，對(duì)水分的需求有著明顯的差異。在廣西等甘蔗主產(chǎn)區(qū)，由于氣候溫暖濕潤(rùn)，但季節(jié)性缺水嚴(yán)重，特別是冬春季節(jié)干旱現(xiàn)象明顯，因此精準(zhǔn)灌溉非常重要。在甘蔗的苗期，由于根系尚未完全形成，其對(duì)水分的需求相對(duì)較低。此時(shí)，每畝地的灌溉量一般控制在20～30立方米，避免水分過(guò)多導(dǎo)致根系發(fā)育不良。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤墑情，可以精確掌握土壤水分狀況，確保灌溉量適中。進(jìn)入分蘗期后，甘蔗的生長(zhǎng)速度加快，對(duì)水分的需求也隨之增加。此時(shí)，每畝地的灌溉量提高到40～50立方米，才能滿足甘蔗分蘗和根系擴(kuò)展的需要。同時(shí)，結(jié)合氣象條件，如降雨量和蒸發(fā)量等，對(duì)灌溉計(jì)劃進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，確保甘蔗在干旱季節(jié)也能獲得充足的水分。到了伸長(zhǎng)期，甘蔗的生長(zhǎng)進(jìn)入高峰期，對(duì)水分的需求達(dá)到最大值。此時(shí)，每畝地的灌溉量需要提高到60～80立方米，甚至更高，以滿足甘蔗快速生長(zhǎng)和糖分積累的需要。在這一階段，必須密切關(guān)注土壤墑情和氣象條件的變化，及時(shí)調(diào)整灌溉計(jì)劃，確保甘蔗不會(huì)因?yàn)槿彼绊懏a(chǎn)量和品質(zhì)[4]。最后，在甘蔗成熟期，雖然對(duì)水分的需求有所減少，但適量的灌溉仍然有助于甘蔗的糖分積累和品質(zhì)提升。此時(shí)，每畝地的灌溉量可控制在30～40立方米，保持土壤濕潤(rùn)，促進(jìn)甘蔗的成熟和收獲。3.2.2制訂灌溉計(jì)劃并實(shí)施在廣西等甘蔗主產(chǎn)區(qū)，根據(jù)甘蔗的生理特性和各生長(zhǎng)階段的需水量規(guī)律，制訂灌溉計(jì)劃?？紤]到當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，如夏季高溫多雨、冬季干燥少雨，以及甘蔗生長(zhǎng)周期中的關(guān)鍵水分需求時(shí)段，確定不同生長(zhǎng)階段的灌溉量和灌溉頻率。在甘蔗的苗期，由于根系尚未發(fā)達(dá)，設(shè)定較低的灌溉量和頻率，通常選擇在清晨或傍晚進(jìn)行灌溉，避免高溫時(shí)段蒸騰作用過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致水分流失。進(jìn)入分蘗期后，隨著甘蔗生長(zhǎng)速度的加快，逐步增加灌溉量，并調(diào)整灌溉時(shí)間為每天早晚兩次，確保甘蔗在快速生長(zhǎng)期間得到充足的水分。進(jìn)入伸長(zhǎng)期，此時(shí)是甘蔗生長(zhǎng)最為旺盛的階段，也是水分需求最大的時(shí)期。根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的土壤墑情和氣象條件，靈活調(diào)整灌溉計(jì)劃，確保每天至少進(jìn)行三次灌溉，且每次灌溉量要充足，滿足甘蔗快速生長(zhǎng)和糖分積累的需要。在實(shí)施灌溉計(jì)劃時(shí)，充分利用智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)灌溉的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。通過(guò)土壤水分傳感器和氣象監(jiān)測(cè)站收集的數(shù)據(jù)，智能控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)計(jì)算并調(diào)整灌溉設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如灌溉時(shí)間、灌溉量等。在控制終端設(shè)定好灌溉計(jì)劃，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行，大大提高灌溉的精準(zhǔn)度和效率。3.3精準(zhǔn)施肥在廣西等甘蔗主產(chǎn)區(qū)，精準(zhǔn)施肥是提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段。根據(jù)甘蔗的養(yǎng)分需求規(guī)律和當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況，選擇適宜的肥料種類和配比，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的精準(zhǔn)供給。在肥料選擇上，優(yōu)先考慮含有氮、磷、鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素的可溶性固體或液體肥料。這些肥料不僅養(yǎng)分含量高，而且易于通過(guò)管道系統(tǒng)輸送，與節(jié)水灌溉系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了水肥一體化的精準(zhǔn)管理。在具體實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)每畝地甘蔗的生長(zhǎng)情況和土壤養(yǎng)分測(cè)試結(jié)果，確定具體的肥料用量、次數(shù)及搭配比例。例如，苗期主要施用含有適量氮元素的肥料，如尿素等。通常每畝地施用尿素5～10千克，或者等效的其他氮素肥料。分蘗期，此階段應(yīng)增加磷、鉀元素的施用比例，同時(shí)保持適量的氮素供應(yīng)?？梢杂玫租洀?fù)合肥，每畝地施用氮磷鉀復(fù)合肥20～30千克，或者根據(jù)土壤養(yǎng)分測(cè)試結(jié)果調(diào)整氮、磷、鉀的比例和用量。伸長(zhǎng)期是甘蔗快速生長(zhǎng)和糖分積累的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)繼續(xù)增加氮、磷、鉀的施用比例，特別是氮肥的施用量，每畝地可以施用高氮復(fù)合肥30～40千克[5]。同時(shí)，根據(jù)甘蔗生長(zhǎng)周期中的關(guān)鍵養(yǎng)分需求時(shí)段，制訂詳細(xì)的施肥計(jì)劃。通常，在甘蔗的生長(zhǎng)周期內(nèi)，進(jìn)行多次施肥，每次施肥的量和種類都會(huì)根據(jù)甘蔗的生長(zhǎng)情況和土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)這種精準(zhǔn)的施肥方式，確保甘蔗在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠獲得充足且均衡的養(yǎng)分供應(yīng)。此外，定期對(duì)土壤進(jìn)行養(yǎng)分測(cè)試，了解土壤養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)施肥計(jì)劃進(jìn)行適時(shí)調(diào)整和優(yōu)化。上林縣明亮鎮(zhèn)糖料蔗高產(chǎn)高糖示范基地羅勘村一帶占地面積達(dá)405畝。這片肥沃的土地上種植著粵糖93159、桂柳05136等一系列經(jīng)過(guò)精心選育的高產(chǎn)高糖甘蔗品種，不僅具有強(qiáng)大的生長(zhǎng)能力和抗逆性，而且糖分含量高，是糖料蔗生產(chǎn)的優(yōu)選。為了進(jìn)一步提升甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)，示范基地積極引入先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)。其中，節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)成為該基地的一大亮點(diǎn)。通過(guò)建設(shè)完善的灌溉網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甘蔗生長(zhǎng)環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控。3.4管理與維護(hù)3.4.1設(shè)備檢查與維護(hù)在甘蔗種植示范基地中，灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是確保甘蔗高產(chǎn)高糖的關(guān)鍵因素之一。因此，定期對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行檢查與維護(hù)，包括對(duì)管道、滴灌帶、噴灌設(shè)備及控制設(shè)備等關(guān)鍵組件的全面檢查。在檢查過(guò)程中，仔細(xì)查看管道的連接是否緊密，是否存在漏水或堵塞的情況。對(duì)于滴灌帶，檢查其是否完好無(wú)損，出水是否均勻，以及是否存在被作物根系纏繞或破損的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，對(duì)噴灌設(shè)備的噴頭和支架也要逐一檢查，確保其能夠正常旋轉(zhuǎn)、噴灑均勻，并且沒(méi)有生銹或損壞的跡象。對(duì)于控制設(shè)備，重點(diǎn)檢查其運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定、傳感器是否準(zhǔn)確，以及是否存在程序錯(cuò)誤或通信故障等問(wèn)題。一旦發(fā)現(xiàn)任何異常，立即進(jìn)行處理，確保灌溉系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，定期對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行清洗和保養(yǎng)，去除積累的污垢和雜質(zhì)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。3.4.2土壤與水質(zhì)監(jiān)測(cè)為了確保甘蔗生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定與優(yōu)化，對(duì)土壤與水質(zhì)定期進(jìn)行墑情監(jiān)測(cè)和養(yǎng)分分析。通過(guò)采集土壤樣本，利用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對(duì)土壤中的氮、磷、鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素及微量元素進(jìn)行定量分析，從而準(zhǔn)確了解土壤的養(yǎng)分狀況。同時(shí)，通過(guò)專業(yè)的土壤墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤的水分含量、溫度及酸堿度等關(guān)鍵指標(biāo)，為灌溉和施肥提供科學(xué)依據(jù)。除了土壤監(jiān)測(cè)，還要對(duì)灌溉水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)。灌溉水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到甘蔗的生