1、水肥一体化技术条件下水分在土壤中的迁移规律

　　水分在土壤中的迁移规律主要受土壤性质和灌水特征（灌水量、滴头流量等）因素的影响。土壤类型不同，水分在土壤中迁移规律也有所差异，在灌水特征相同的情况下，偏砂性土壤水分水平湿润距离小于垂直湿润距离。

　　因此充分了解不同条件下的水分的迁移规律，对于指导水肥一体化制定合理的灌溉施肥制度意义重大。

　　近年来，国内很多学者通过研究滴头流量和灌水量等因素来了解水分在土壤中的运移分布规律，通过测定土壤湿润锋运移规律，分析不同灌水量和滴头流量下的最大横向、纵向湿润直径与其关系模型，进而确定滴灌设计的基本参数。

　　有研究表明初始含水率和容重对土壤湿润体特征值有较明显的影响，土壤湿润体形状和大小受灌水量的影响较大。杨直毅等对山地红枣滴灌水分运移规律试验研究结果表明土壤湿润体的水平和垂直扩散距离与灌水量存在显著的幂函数关系。

　　研究滴灌对枣园土壤水分运移和红枣叶片的影响中发现土壤垂直湿润峰与灌水量呈线性关系，而水平湿润峰随时间的变化呈显著的二项式函数关系。

　　吴卫熊等在分析广西山区三种类型土壤在滴灌条件下土壤水分运移规律中发现：水分运移形状不同，且运移速率以沙土最大，并提出沙土、壤土和黏土滴灌管在广西山区较为适宜的掩埋深度及滴孔间距的分别为10、15 和20 cm; 而适宜的滴孔间距分别为25、30和35 cm。

　　另外，由于水分在土壤中的迁移过程较为复杂，田间试验只能了解特定条件下的迁移规律，因此，国内外学者还提出了大量的适用于不同条件的土壤溶质运移的数学模型来模拟土壤中的水分及养分运动迁移过程，同时还开发了水分和溶质运移模拟软件。目前常用的模型软件包括HYDRUS系列模型、VS2DT 系列模型、SHAW 模型等。其中HYDRUS系列模型在土壤水盐运移研究领域应用较多，且效果较好。

　　如Cote 等利用HYDRUS-2D模型模拟了在地下滴灌条件下土壤水分及溶质运移规律；李显溦等应用HYDRUS软件，模拟了淋洗压盐条件下暗管排水区域内的土壤水盐运移过程；李久生等利用HYDRUS-2D 模拟了地表滴灌施肥条件下土壤水、氮的分布。近几年来，我国学者还提出了可用于地表和地下滴灌条件下的土壤水分、盐分运动模拟的数值模型-TIVS模型，能够在膜下滴灌等条件下取得较好的模拟效果。除此之外，还有其他土壤水盐运移模型WAV-ES 模型、PROFLOW 模型和2DFATMIC 模型以及土壤水分及氮素运移模型SOILD 模型、WHNSIM 模型和ANIMO 模型等。

　　虽然关于土壤水分迁移的数学模型很多，但不同模型的侧重点不同，且数学模型的构建也不可能将所有影响因素考虑全面，因此在应用上不一定完全适合拟合，还需进一步根据实际情况进行调整和验证。

2、水肥一体化技术条件下养分元素的迁移转化规律

　　氮、磷、钾等主要营养元素在果树营养和生殖阶段发挥着重要的作用，一般通过土壤供应将氮、磷、钾营养元素维持在最佳水平，才能获得果树的高产量和好品质，而水肥一体化技术能根据果树品种按需施肥并直接施于根区，进而减少养分的淋失。

　　有效利用养分元素的迁移转化规律在很大程度上影响了水肥调控技术的应用效果，因此准确掌握和了解水肥一体化技术条件下养分元素的迁移转化规律意义重大。

（1）水肥一体化条件下氮素在土壤中迁移转化规律

　　氮素是果树生长发育必不可少的元素之一，能够促进果树生长发育和养分吸收。目前水肥一体化技术应用中较为常见的氮肥主要有尿素、铵态氮和硝态氮肥等。

　　明确氮肥在进入土壤后的迁移转化规律，才能减少氮素淋溶损失，采取有效措施调控植物生长阶段氮素的供应。Alva 等发现滴灌施肥能够显著减少硝态氮的流失。

　　Clothier 等提出了滴头周围土壤非饱和尿素溶液的非稳定水和氮三维运输近似理论，成功定位了由尿素衍生的惰性硝酸盐和活性铵的渗透，为水氮耦合高效利用提供了理论依据。习金根等采用室内土柱模拟方法研究了滴灌施肥条件下不同种类氮肥在土壤中的迁移转化特性，结果显示3 种氮肥在2 种土壤类型中的淋失量均是硝态氮＞尿素态氮＞铵态氮。

　　黄吴进等研究发现温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加，随土层深度的增加而逐渐减少。

　　目前，水氮平衡管理是水肥一体化技术的难点，关系到生态安全。在相同灌溉条件下，氮素淋洗量随着施氮量的增加而增加。需频繁使用低浓度氮才能最大限度的减少硝态氮的淋溶损失，提高氮素利用率，这样也能使土壤中N的残留达到最小化，但是耦合频率过于频繁，将降低水的利用效率。

　　当施氮量为234 kg · hm- 2，平均每年的淋洗量为71kg · hm- 2，当施氮量增加4.72 倍时，淋洗量也增加3.09 倍。在田间试验中，施氮量为189 kg· hm-2的条件下，每年的氮素淋洗量仅为25 kg· hm-2，超过正常灌溉量1.13 倍时，淋洗量增至47 kg· hm-2[62]。

　　研究表明历经30 a（年）后，施用于农作物的合成氮肥约15%仍然残留在土壤的有机物之中，且约10%的氮肥已从土壤向地下水渗透，且将持续保持至少50a 的低量泄漏。Ju进一步指出，Sebilo 等文章报道的情况只适合于对体系低量供氮或平衡供氮条件下。

（2）水肥一体化条件下磷素在土壤中迁移转化规律

　　传统使用的磷肥属于可溶性，但不适合水肥一体化技术，因为在溶解过程中会伴有其他反应发生，且不溶性成分很高，则易堵塞滴头。目前灌溉施肥常用的磷肥有磷酸二氢钾、聚磷酸铵肥料等。

　　通过研究土壤中磷肥迁移分布规律，改善土壤供磷状况，减少磷肥损失，提高磷肥利用率，尤其是有效性P肥的可持续性供应在果树生产中尤为重要。

　　有研究表明，与撒施相比较，滴灌施肥能够使土壤溶液保持较高的磷浓度。王虎等对水分和速效磷运移分布规律的研究中发现速效磷在滴头处及湿润锋附近含量相对较高，并随土层深度增加逐渐减小，同时随径向距离增大呈现先减小再增加的趋势。

　　邓兰生等在研究滴灌施用磷肥在不同质地土壤中有效磷的移动性及磷浓度对磷移动距离的影响中发现，移动性大小为：砂壤土＞轻壤土＞重壤土，且在相同质地土壤中，磷移动距离随施用浓度的增加而增大。

　　研究表明，在番茄不同生长阶段，滴灌施肥土壤中有效磷含量均显著高于畦灌和常规施肥处理。

（3）水肥一体化条件下钾素在土壤中迁移转化规

　　律钾元素是果树生长发育不可缺少的一种大量元素，热带水果对K元素的需求量最大。适当的钾元素既能增产，还能改善果实品质，如可溶性固形物和抗坏血酸浓度增加、改善果实颜色、延长保鲜期等。

　　钾肥移动性好，水肥一体化技术施用钾肥有效性较高，钾利用率可超过90%。其中灌溉施肥常用的钾肥有硝酸钾、磷酸二氢钾、氯化钾等。采用滴灌对巴厘菠萝施用K肥的研究中发现随着施K量的增加，菠萝增产6.17%，同时果实中可溶性总糖含量呈现增加趋势，但糖酸比、维生素C和可滴定酸含量基本没有变化。朱小平等发现，増施K肥能够明显改善葡萄品质，这与Sipiora 等在灌溉施钾明显提高葡萄中可溶性固形物和可溶性糖含量的研究一致。

　　而一些木本果树（杧果、梨等）在施用K肥后几乎没有改善果实品质，这可能与木本果树累积较高钾元素、试验周期短有关。目前对钾元素在土壤中迁移转化规律的研究还相对不足，钾肥施用需要综合考虑果树类型、土壤类型和生殖阶段等。

3、水肥一体化技术对果园土壤质量的影响

　　传统灌溉施肥的施肥量要大于水肥一体化技术的施肥量，易造成肥料过量，加剧土壤盐碱化、造成土壤板结等现象严重发生。而水肥一体化技术后土壤比较疏松，透气性较好，土壤中的微生物种类增加且活动比较频繁，加速土壤有机质的分解，有利于植物有效的吸收水分和养分。有研究表明N、P、K 合理配施能够显著提高土壤有机质和养分的含量。

　　高义民等对苹果园的土壤养分变化的研究表明，NPK 肥处理增加了果园土壤中的有效氮、磷、钾含量，且累积量在不同土层中的分布差异较大。水肥耦合方式对土壤营养及梨树生长发育中研究发现常量水+半量肥（NH）处理中，梨树根系分布层碱解氮、全磷和有效磷、有效钾含量都优于其他处理。

　　许娥研究发现滴灌能明显提高土壤碱含量和养分含量，并减少肥料对环境的污染。同时适当增加土壤温度，保持土壤温度的稳定性有利于果树生长发育。

　　水肥一体化能明显减少梨园土壤地表水分蒸发，减少水分流失，并能促进水分向梨园根系渗入。但有研究发现，长期滴灌施用铵态氮肥和尿素，容易导致施肥区的局部土壤酸化，尤其是一些缓冲性较差的土壤酸化现象会更为明显。

　　与非滴灌区相比，长期滴灌施肥条件下，荔枝园土壤酸化明显。因此，水肥一体化技术对果园土壤质量的影响还需进一步做深入研究。

来源：果树学报

作者：刘思汝，石伟琦，马海洋，王国安，陈清，徐明岗

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