沿黃地區是我國主要經濟林產區之一，經濟林收益的增加對農民脫貧致富、經濟林產業健康發展及生態安全都具有重要意義。沿黃地區生產用水主要依賴有限的天然降水，該地區降水量少，年際變化不大，季節分配不均，雨季與樹體需水物候期不吻合是該地典型的降水特征。進入雨季，降雨多以大雨、暴雨出現，而該地又以山坡地為主，雨水不及時下滲就很快流失，土壤難以蓄積足量雨水供植物生長，因此干旱缺水成為影響旱地果園生產潛力的重要限制因素。土壤有機質含量低下是限制沿黃旱地果園生產力的另一個主因。在旱作果園中，尤其是山坡地果園，由于經濟效益低下及有機肥源不足，近年來的有機物料投入量幾近為零，使得土壤有機質含量持續下降，土壤蓄水保肥能力不足，可持續生產能力下降，甚至導致深層土壤永久性干層加厚。
有機肥施入土壤中能通過增加土壤中膠結物質的方式促進土壤團聚體的形成，進而增加土壤團聚體質量分數和穩定性，從而改善土壤結構狀況，提高土壤中有效水分體積分數。施用有機肥料是我國傳統農業的主要增產措施，現代科學研究已證明施用有機肥是培肥土壤的關鍵技術措施。山西省旱農區自20世紀80年代初開始大量使用化肥，由于忽視有機肥的施用，耕作層土壤普遍出現有機質減少、肥效下降和結構變劣等問題，尤其是土壤物理性質的劣化，嚴重影響了土壤持水能力，致使土壤抗逆性下降，一定程度上加劇了干旱的發生。近年來，大部分果園尤其是經濟效益較高的果園，常常通過增施有機肥來提高土壤蓄水保肥功能，提高果品質量。因此，從現實生產角度和長遠的眼光看來，旱區培肥土壤，改善土壤結構，提高蓄水保墑能力，是實現高效生態果業的重要條件，對于實現旱地果業的持續增長具有十分重要的意義。
01
雨養地區果園節水灌溉技術應用
工程節水技術
沿黃雨養地區果園中應用的節水灌溉水利工程技術主要有滴灌、噴灌、滲灌和痕量灌溉等微灌技術。微灌技術在很大程度上減少了水分損耗，提高了水分利用效率。滴灌技術以水滴形式緩慢而均勻地把水運送到植物根部附近的土壤，能夠更好地控制樹體的生長，使水分利用效率達到最高水平，但是設施投資高，管道地面鋪設容易受損。滲灌技術是通過埋在田間地下的微孔滲水管或陶罐等把水送到根區，滲灌能進一步提高水資源利用效率，降低地表蒸發，管道埋于地底下還能減少土地占用，但是滲灌管較易堵塞，管道維修不易。痕量灌溉技術是利用土壤毛細管和作物—土壤—灌水器水分平均原理，實現主動式灌溉，能均勻、慢速、持續地將水分直接運輸到植物根系附近的土壤中，從而提高水分利用率和保持土壤水分穩定，降低水肥浪費。
農藝節水技術
在雨養地區果園內常應用的農藝節水技術的有效措施主要包括集雨積水技術、果園覆蓋技術、合理施用有機肥以及調虧灌溉技術等。旱地果園內可以通過修建旱井，攔蓄地表徑流集雨，貯藏夏秋雨水，用于果樹關鍵用水時期。山地果園可以修成隔坡水平溝、反坡梯田、魚鱗坑等地形，用于集雨增墑。樹盤內可以通過覆蓋有機物料減少地表蒸發，還可以通過覆蓋園藝地布等收集徑流雨水，減少蒸發，并有利于控制雜草。園內可以采用穴貯肥水、蓄水坑灌法、分根區交替灌溉等技術充分利用降雨貯水，提高雨水利用率，并施入一定量的化肥，供應果樹生長需要，提高果樹抗旱能力。果園施肥可以通過深施有機肥提高土壤蓄保天然水的能力，并能引導果樹根系向土壤深層發展，以增強果樹抗旱能力。果園秋季可以撒播油菜，用于吸收秋季土壤表層多余雨水，貯存于油菜粗大的根系，油菜花開放前后割倒，地上部可用于樹盤覆蓋，地下根腐爛可變為優質含水量高的肥料。
02
孔穴式肥水調控技術的特性
節水供肥特性
雨養地區果園的產量主要受水分限制，如何能解決果樹需水時空上錯位的矛盾，減緩土壤水分時空分布上的差異是黃土區旱地果園提質增效的一個關鍵問題。常規的果樹施肥多采用挖環狀溝或放射溝的施肥方法。此法耗工費時， 還對果樹的根系損傷較大。孔穴式肥水調節技術在果樹周圍通過鉆孔施肥，對果樹根系傷害少，同時能構建一個局部優化的供肥環境，使得肥料有效性提高，最終實現旱地果園根域的肥水調控。鉆孔施肥還可以構建一個雨水下滲及氣體通道，有利于積蓄雨水和增加土壤氣體通透性，有利于果園的抗旱保墑。40~60cm土層是土壤貯水最佳區域，缺水時，適量微補即可保證樹勢穩定；60~80cm深層根系的貯水可有效向樹體提供周年供水，通過孔穴中的有機質集中區把降水由過去易蒸散的表層水導到土壤下層成為貯藏水，形成一個緩沖延后的肥水庫，實現旱地果園水分利用的良性循環。
應用范圍廣，適應性強
孔穴式肥水調控技術施肥方便，省力省時，尤其是對不同地形、不同土壤類型要求不高。所使用的有機物料來源廣泛，可以是有機肥、廄肥、秸稈、菇渣，也可以是樹葉、雜草。所形成的施肥點由于有機質含量高，使得與有機質物料混施的化肥利用率高，根系養分吸收充分；同時由于有較強的導水下滲功能，具有很強的保水作用。孔穴式肥水調控技術適用于各種果樹的栽培，也可以用于林業的撫育等工程。由于實施所需的機械為打孔機（鉆坑機），在坡地等不利于一般農機操作的地塊也可以順利進行，具有操作簡便、應用范圍廣、適應性強等優勢。
03
孔穴式肥水調控方式及
田間應用設計要點
孔穴式肥水調控技術（圖1）是通過集中施用有機肥，在北方偏堿土壤的植物根域構建一個緩釋肥源及高效利用環境，同時構建一個雨水快速下滲通道，把雨水導流到地下根層，甚至土壤深層，其次增加土壤中的空氣通透性，還可通過該通道實現液體肥料（追肥）的深施、點施。該技術集成了集雨保水、深施有機肥、定點施肥、配方施肥等傳統有機旱作技術，形成了一個適用于北方雨養地區果園肥水調控新模式。該技術使用后可在根域形成一個具有有機肥局部富集、可解決雨水時空錯位問題的緩沖延后水庫及肥庫，為樹體正常生長供肥供水。
圖1 孔穴式肥水調節技術示意圖
孔穴式施肥量的設計
傳統的果樹土壤培肥管理以樹冠投影面積為管理范圍，施肥的目的性不強，不但浪費營養，而且勞動強度大。連續4年的試驗表明，采用集中根域的方式（每平方米樹冠投影面積的培肥根域容積為0.03~0.06m3）進行土壤培肥管理可以滿足葡萄生長發育和優質生產的需要，大大降低勞動強度，提高勞動效率，而且施肥量減少一半。對我國一般生產園來說，肥水管理比較粗放，建議采用培肥樹冠投影面積的15%~25%、深度40~50cm的土壤范圍為宜，即每畝培肥的土壤面積為100~150m2，孔穴式施肥模式每株打穴4孔，按每畝 40株樹計算，連續5年可以完成土壤的培肥。沿黃旱地果園多為丘陵山地，土層以堿性土為主，由于多年的開墾利用，有機質含量低下，孔穴內填充物應以有機質含量高的有機肥、廄肥、秸稈、菇渣、樹葉、雜草為主，具體視有機物料來源的方便性來定，也可以把有機肥與秸稈等未腐熟的有機物料進行配比后進行，具體可參照表1實施。孔穴內填充時應添加一定量的化肥，具體可以根據樹種以及產量來定。孔穴內輔助填充物可以選擇土壤保水劑、生物菌劑，填充時化肥和菌劑可以分層施入，比如可以下層混入化肥，上層混入生物菌劑。
施肥位點的設計
孔穴式肥水調控技術應用中，打孔時應考慮雨水集聚的位置。在成齡果園應選擇等高線且易積聚雨水的位置進行打孔，既可以方便打孔操作，也能更進一步方便管理。在山坡地可以選擇等高線，每1.5~2.5m打1個孔（圖2），例如在山坡地可以對于行株距較大的單株樹體在樹體的四周樹冠邊緣下， 使用鉆坑機垂直向下鉆4個直徑20cm、深0.8m的孔，然后將有機肥、秸稈、雜草等有機物料及其他填充物填入孔內。無保水工程的地塊采用該技術時，應以孔穴為積水點修建魚鱗坑用于集水。
圖2 孔穴式肥水調節技術應用及田間設計
施肥孔的覆蓋保護
目前，簡單且經濟實用的方法可使用再生塑料花盆對施肥孔進行覆蓋保護，既能有效收集雨水，同時也能防止施肥孔被淤埋，為后期追肥提供便利。為防止下雨時泥土淤塞洞孔，可用較小的碎石塊蓋住花盆底下的洞口，追肥時可以在雨季來臨前，直接將肥水施入花盆中。如果沒有石塊，可以施肥后在洞口上面覆蓋3~5cm厚的小土塊（圖3）， 這樣能有效防止肥水揮發損失。
圖3 孔穴式肥水調節技術設計圖
04
生產應用效果
山西農業大學園藝學院（山西省農業科學院園藝研究所）先后在萬榮縣、永和縣、臨縣等地果園建立孔穴式肥水調控技術試驗示范基地，經過近幾年的試用，取得了明顯效果。孔穴式肥水調控技術操作簡單，易于被果農接受，在無灌溉條件的旱地果園，應用該技術后果個明顯增大，單果重提高12.8%~18.1%，增產11.9%~25.4%，大田群體水分利用率提高12.5%~26.1%，經濟效益提高5188~7898元/hm2。應用孔穴式肥水調控技術與一般管理模式經濟指標（棗園）詳見表2。
05
小 結
孔穴式肥水調節技術在根系分布區構建有機物料集中的導水導氣通道，把降雨導流到土壤深層儲備利用，形成一個根域的營養供給中心；通過有機物料為主的基質和良好的通氣條件形成一個根系分布優生環境，可以在深層誘導根系大量增生，改善樹體局部根域的根系結構，提高營養區的根容量，增強根系吸收轉運功能。通過化感作用限制其他非優化區域根系的冗余生長，減少了有機營養的無謂消耗。局部根系結構的優化與土壤營養供給中心的協同組合保障了樹體對礦質營養及水分的耦合利用。另外孔穴式施肥，把水肥供應區域下移，因此具有根系深扎誘導功能。孔穴式肥水調節技術能夠改善旱地果園干旱狀況，提高降水和肥料利用率，提高樹體抗旱能力和營養供給水平，減少樹體冗余消耗，是一項提升果園產量、質量的實用技術。
聲 明：本文摘編自《中國果樹》2021年第11期“旱地果園孔穴式肥水調控技術應用”（楊俊強，申仲妹，陳紅玉，竇玉恒，馬光躍）。
日期：2021-12-01
有機肥施入土壤中能通過增加土壤中膠結物質的方式促進土壤團聚體的形成，進而增加土壤團聚體質量分數和穩定性，從而改善土壤結構狀況，提高土壤中有效水分體積分數。施用有機肥料是我國傳統農業的主要增產措施，現代科學研究已證明施用有機肥是培肥土壤的關鍵技術措施。山西省旱農區自20世紀80年代初開始大量使用化肥，由于忽視有機肥的施用，耕作層土壤普遍出現有機質減少、肥效下降和結構變劣等問題，尤其是土壤物理性質的劣化，嚴重影響了土壤持水能力，致使土壤抗逆性下降，一定程度上加劇了干旱的發生。近年來，大部分果園尤其是經濟效益較高的果園，常常通過增施有機肥來提高土壤蓄水保肥功能，提高果品質量。因此，從現實生產角度和長遠的眼光看來，旱區培肥土壤，改善土壤結構，提高蓄水保墑能力，是實現高效生態果業的重要條件，對于實現旱地果業的持續增長具有十分重要的意義。
01
雨養地區果園節水灌溉技術應用
工程節水技術
沿黃雨養地區果園中應用的節水灌溉水利工程技術主要有滴灌、噴灌、滲灌和痕量灌溉等微灌技術。微灌技術在很大程度上減少了水分損耗，提高了水分利用效率。滴灌技術以水滴形式緩慢而均勻地把水運送到植物根部附近的土壤，能夠更好地控制樹體的生長，使水分利用效率達到最高水平，但是設施投資高，管道地面鋪設容易受損。滲灌技術是通過埋在田間地下的微孔滲水管或陶罐等把水送到根區，滲灌能進一步提高水資源利用效率，降低地表蒸發，管道埋于地底下還能減少土地占用，但是滲灌管較易堵塞，管道維修不易。痕量灌溉技術是利用土壤毛細管和作物—土壤—灌水器水分平均原理，實現主動式灌溉，能均勻、慢速、持續地將水分直接運輸到植物根系附近的土壤中，從而提高水分利用率和保持土壤水分穩定，降低水肥浪費。
農藝節水技術
在雨養地區果園內常應用的農藝節水技術的有效措施主要包括集雨積水技術、果園覆蓋技術、合理施用有機肥以及調虧灌溉技術等。旱地果園內可以通過修建旱井，攔蓄地表徑流集雨，貯藏夏秋雨水，用于果樹關鍵用水時期。山地果園可以修成隔坡水平溝、反坡梯田、魚鱗坑等地形，用于集雨增墑。樹盤內可以通過覆蓋有機物料減少地表蒸發，還可以通過覆蓋園藝地布等收集徑流雨水，減少蒸發，并有利于控制雜草。園內可以采用穴貯肥水、蓄水坑灌法、分根區交替灌溉等技術充分利用降雨貯水，提高雨水利用率，并施入一定量的化肥，供應果樹生長需要，提高果樹抗旱能力。果園施肥可以通過深施有機肥提高土壤蓄保天然水的能力，并能引導果樹根系向土壤深層發展，以增強果樹抗旱能力。果園秋季可以撒播油菜，用于吸收秋季土壤表層多余雨水，貯存于油菜粗大的根系，油菜花開放前后割倒，地上部可用于樹盤覆蓋，地下根腐爛可變為優質含水量高的肥料。
02
孔穴式肥水調控技術的特性
節水供肥特性
雨養地區果園的產量主要受水分限制，如何能解決果樹需水時空上錯位的矛盾，減緩土壤水分時空分布上的差異是黃土區旱地果園提質增效的一個關鍵問題。常規的果樹施肥多采用挖環狀溝或放射溝的施肥方法。此法耗工費時， 還對果樹的根系損傷較大。孔穴式肥水調節技術在果樹周圍通過鉆孔施肥，對果樹根系傷害少，同時能構建一個局部優化的供肥環境，使得肥料有效性提高，最終實現旱地果園根域的肥水調控。鉆孔施肥還可以構建一個雨水下滲及氣體通道，有利于積蓄雨水和增加土壤氣體通透性，有利于果園的抗旱保墑。40~60cm土層是土壤貯水最佳區域，缺水時，適量微補即可保證樹勢穩定；60~80cm深層根系的貯水可有效向樹體提供周年供水，通過孔穴中的有機質集中區把降水由過去易蒸散的表層水導到土壤下層成為貯藏水，形成一個緩沖延后的肥水庫，實現旱地果園水分利用的良性循環。
應用范圍廣，適應性強
孔穴式肥水調控技術施肥方便，省力省時，尤其是對不同地形、不同土壤類型要求不高。所使用的有機物料來源廣泛，可以是有機肥、廄肥、秸稈、菇渣，也可以是樹葉、雜草。所形成的施肥點由于有機質含量高，使得與有機質物料混施的化肥利用率高，根系養分吸收充分；同時由于有較強的導水下滲功能，具有很強的保水作用。孔穴式肥水調控技術適用于各種果樹的栽培，也可以用于林業的撫育等工程。由于實施所需的機械為打孔機（鉆坑機），在坡地等不利于一般農機操作的地塊也可以順利進行，具有操作簡便、應用范圍廣、適應性強等優勢。
03
孔穴式肥水調控方式及
田間應用設計要點
孔穴式肥水調控技術（圖1）是通過集中施用有機肥，在北方偏堿土壤的植物根域構建一個緩釋肥源及高效利用環境，同時構建一個雨水快速下滲通道，把雨水導流到地下根層，甚至土壤深層，其次增加土壤中的空氣通透性，還可通過該通道實現液體肥料（追肥）的深施、點施。該技術集成了集雨保水、深施有機肥、定點施肥、配方施肥等傳統有機旱作技術，形成了一個適用于北方雨養地區果園肥水調控新模式。該技術使用后可在根域形成一個具有有機肥局部富集、可解決雨水時空錯位問題的緩沖延后水庫及肥庫，為樹體正常生長供肥供水。
圖1 孔穴式肥水調節技術示意圖
孔穴式施肥量的設計
傳統的果樹土壤培肥管理以樹冠投影面積為管理范圍，施肥的目的性不強，不但浪費營養，而且勞動強度大。連續4年的試驗表明，采用集中根域的方式（每平方米樹冠投影面積的培肥根域容積為0.03~0.06m3）進行土壤培肥管理可以滿足葡萄生長發育和優質生產的需要，大大降低勞動強度，提高勞動效率，而且施肥量減少一半。對我國一般生產園來說，肥水管理比較粗放，建議采用培肥樹冠投影面積的15%~25%、深度40~50cm的土壤范圍為宜，即每畝培肥的土壤面積為100~150m2，孔穴式施肥模式每株打穴4孔，按每畝 40株樹計算，連續5年可以完成土壤的培肥。沿黃旱地果園多為丘陵山地，土層以堿性土為主，由于多年的開墾利用，有機質含量低下，孔穴內填充物應以有機質含量高的有機肥、廄肥、秸稈、菇渣、樹葉、雜草為主，具體視有機物料來源的方便性來定，也可以把有機肥與秸稈等未腐熟的有機物料進行配比后進行，具體可參照表1實施。孔穴內填充時應添加一定量的化肥，具體可以根據樹種以及產量來定。孔穴內輔助填充物可以選擇土壤保水劑、生物菌劑，填充時化肥和菌劑可以分層施入，比如可以下層混入化肥，上層混入生物菌劑。
施肥位點的設計
孔穴式肥水調控技術應用中，打孔時應考慮雨水集聚的位置。在成齡果園應選擇等高線且易積聚雨水的位置進行打孔，既可以方便打孔操作，也能更進一步方便管理。在山坡地可以選擇等高線，每1.5~2.5m打1個孔（圖2），例如在山坡地可以對于行株距較大的單株樹體在樹體的四周樹冠邊緣下， 使用鉆坑機垂直向下鉆4個直徑20cm、深0.8m的孔，然后將有機肥、秸稈、雜草等有機物料及其他填充物填入孔內。無保水工程的地塊采用該技術時，應以孔穴為積水點修建魚鱗坑用于集水。
圖2 孔穴式肥水調節技術應用及田間設計
施肥孔的覆蓋保護
目前，簡單且經濟實用的方法可使用再生塑料花盆對施肥孔進行覆蓋保護，既能有效收集雨水，同時也能防止施肥孔被淤埋，為后期追肥提供便利。為防止下雨時泥土淤塞洞孔，可用較小的碎石塊蓋住花盆底下的洞口，追肥時可以在雨季來臨前，直接將肥水施入花盆中。如果沒有石塊，可以施肥后在洞口上面覆蓋3~5cm厚的小土塊（圖3）， 這樣能有效防止肥水揮發損失。
圖3 孔穴式肥水調節技術設計圖
04
生產應用效果
山西農業大學園藝學院（山西省農業科學院園藝研究所）先后在萬榮縣、永和縣、臨縣等地果園建立孔穴式肥水調控技術試驗示范基地，經過近幾年的試用，取得了明顯效果。孔穴式肥水調控技術操作簡單，易于被果農接受，在無灌溉條件的旱地果園，應用該技術后果個明顯增大，單果重提高12.8%~18.1%，增產11.9%~25.4%，大田群體水分利用率提高12.5%~26.1%，經濟效益提高5188~7898元/hm2。應用孔穴式肥水調控技術與一般管理模式經濟指標（棗園）詳見表2。
05
小 結
孔穴式肥水調節技術在根系分布區構建有機物料集中的導水導氣通道，把降雨導流到土壤深層儲備利用，形成一個根域的營養供給中心；通過有機物料為主的基質和良好的通氣條件形成一個根系分布優生環境，可以在深層誘導根系大量增生，改善樹體局部根域的根系結構，提高營養區的根容量，增強根系吸收轉運功能。通過化感作用限制其他非優化區域根系的冗余生長，減少了有機營養的無謂消耗。局部根系結構的優化與土壤營養供給中心的協同組合保障了樹體對礦質營養及水分的耦合利用。另外孔穴式施肥，把水肥供應區域下移，因此具有根系深扎誘導功能。孔穴式肥水調節技術能夠改善旱地果園干旱狀況，提高降水和肥料利用率，提高樹體抗旱能力和營養供給水平，減少樹體冗余消耗，是一項提升果園產量、質量的實用技術。
聲 明：本文摘編自《中國果樹》2021年第11期“旱地果園孔穴式肥水調控技術應用”（楊俊強，申仲妹，陳紅玉，竇玉恒，馬光躍）。
日期：2021-12-01
