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前言
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第一部分 灌溉施肥技术
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一、概述
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农业在追求作物的最高产量、最佳品质和最低生产成本的同时也要保持可持续发展。实现这个目标的前提是要有一个最优且平衡的水分和养分的供应。环境、土地和水资源的保护也是我们需考虑的另一个重要方面。通常要根据作物对养分的需求来供应养分。
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灌溉施肥技术，一种将水肥供应通过灌溉结合起来的现代农业技术，不但可实现产量的最大化，同时它对环境所产生的污染也达到最小（Magen，1995；Shani等，1998；Sneh，1987）。
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在半干旱和干旱气候条件下，有时甚至在湿润的气候条件下，最佳的供水状况取决于灌溉方式。在大部分情况下，供水是通过明渠、漫灌和沟灌来实现的。这些方法的水利用效率是相当低的，一般有1/2～1/3的带有营养元素的灌溉水不能被作物利用。在加压灌溉系统中，水的利用率可达70%～95%，这种灌溉系统可以很好地控制水分和养分的供应并使水的损失最小化。使用加压灌溉的主要制约因素是最初的资金投入、维护费用和使用该系统所必需的专业知识。滴灌可能是一种最有效的供水方法，它对根区进行局部供水。局部供水导致根系生长受限制，因此需要频繁补充养分满足生长所需。将养分加入灌溉水中则可满足这个需求。
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表1列出了通过灌溉施肥系统营养元素的施用与吸收的数据（Hagin和Lowengart，1996）。如文献报道的一样，无土栽培番茄在生长高峰期对养分的吸收量非常接近推荐施肥量。
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Table 1.Uptake of nutrients by tomato plants and recommended rates of fertilizer application.
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表1的数据表明施用推荐的施肥量对环境的污染很小。例如，番茄对氮的吸收量非常接近其施用量，淋溶液所含养分几乎可以忽略不计。虽然磷的吸收量只是施用量的一半左右，但淋溶液中磷的含量并不高，因为磷的化合物被吸附在根系生长介质中。
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从依靠重力作用的开放式灌溉到加压微灌系统转化的趋势在不少地方都可见到。例如，一份加利福尼亚州农业报告指出，1986—1996年，依靠重力作用的开放式灌溉减少了11%，同时微灌增加了12%。微灌需用孔口很小的灌水器且出水流量很小。此外，更换灌溉系统的农场一般都采用诸如灌溉施肥这样的新的养分管理技术（Dillon et al，1999)。
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当一个发展中的农业系统采用微灌系统时，引进灌溉施肥技术将会显著提高其经济效益。例如，约旦河西岸的吉福特里克谷地的蔬菜生产，应用此技术后蔬菜产量增加了10倍以上。由于品质改善，农民的净收入大幅度增加。这个例子成功的主要因素是将滴灌技术与灌溉施肥技术结合应用。快速而非逐步地将这项成熟的技术应用到农业领域被证明是可行的，此技术甚至不需要先建立农业全面的基础设施。因此，在发展中国家此技术可为价值高的作物的栽培提供一条经济的、社会易接受的措施（Ray-mon和Or，1990)。
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应用灌溉施肥技术，可以方便地控制灌溉时间、肥料用量、养分浓度和营养元素间的比例。由于上述因素的合理控制，作物产量较利用单一施肥和灌溉方法显著提高。当然产量的提高不单是因为采用灌溉施肥技术，同时还由于其他农业技术及作物管理方式的改进。
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灌溉施肥技术可以在任何一种灌溉形式下进行。然而在田间漫灌方式下施肥，养分的分配很不均衡。Playan和Faci（1997）研究发现漫灌方式下，地势较低的半块地，其养分分布的均匀度为3%～52%，而水分分布的均匀度为63%～97%。
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在加压灌溉系统下，特别是在微灌系统下，灌溉施肥技术被认为是作物养分管理的一个主要部分，因为在这些灌溉系统下会导致局部湿润土壤中根系的密集生长。而灌溉施肥技术是确保植物营养达到最佳状态的必要手段。
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彩色插图1（见附录）表明了加压的灌溉施肥技术对滴头附近鳄梨根系局限生长的影响。在湿润区域，溶质及植物养分的移动及其有效性取决于水的移动。根系趋向滴头附近生长表明根系是从有限的湿润土壤中吸收养分，这一点充分体现了灌溉施肥技术的优势。当水分进入土壤，就可能产生以白色沉淀为特征的化学反应。
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通过灌溉施肥技术将养分和水分的供应结合起来，可避免养分向根系分布区以下土层淋失，从而减少对地下水的污染（Alva和Mozaffari，1995；Hagin和Lowengart，1996）。此外，通过采用灌溉施肥技术，可以在贫瘠的、土层很薄的土壤和惰性介质中种植作物并获得最大增产潜力（Bar-Yosef，1988；Bar-Yosef和Imas，1995；Imas等，1998；Bar-Yosef，1980；Sonneveld，1995）。
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在渗灌（即通过地表滴灌）系统中，灌溉施肥技术的优势更为明显。它可以减少水分蒸发，增加湿润土壤的体积和促进根系向深层生长（Phene和Lamm，1995）。此外，通过渗灌系统施肥还可将由硝酸盐产生的农业面源污染降到最低程度。
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在美国，Harrison（1999）建立了一个柑橘长期氮和水分管理的模型，该模型指出了不同氮肥施用方法和用量所引起的污染潜力。该模型模拟了成龄柑橘园地下水中硝态氮浓度的变化。结果表明，若要保持地下水中平均硝态氮含量低于环境保护机构规定的允许污染物最高含量（10毫克/升），则氮的施用量应以下列数据为准：
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1.每年分3次施可溶性固体肥料，总氮量不超过172千克/公顷。
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2.每年分3次施长效肥料，总氮量不超过208千克/公顷。
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3.每年通过灌溉施肥18次，总氮量不超过231千克/公顷。
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甚至在湿润地区，灌溉施肥技术也正得到推广。例如在荷兰，利用灌溉设施进行灌溉施肥技术的果场数量和规模正在日益扩大（Koeman，1998）。
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在中国华南地区，灌溉施肥只是在短期内应用。在荔枝开花期进行灌溉施肥可确保一些生长关键期的水分和养分充分供应，以保证连年稳产（私人通讯）。
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自20世纪60年代初起，以色列开始普及灌溉施肥技术。全国43万公顷耕地中大约有20万公顷应用加压灌溉系统。果树、花卉和温室作物都是采用灌溉施肥技术，而大田蔬菜和大田作物有些是全部利用灌溉施肥技术，有些只是某种程度上应用，这取决于土壤本身的肥力和基肥施用（Aamer等，1997；Bravdo等，1988；Bravdo等，1992；Heffner等，1982；Lahav等，1995；Lahav和Kalmar，1995；Lowengart和Monor，1998；Shemesh等，1995；Zaidan和Avidan，1997）。
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总而言之，灌溉施肥技术是农业灌溉系统，特别是微灌系统的一个必要组成部分，因为这些灌溉系统中根系生长会受水分供应的限制。在湿润的环境条件下，植物根系在土壤中的分布范围较大，但此时利用灌溉施肥技术仍具有明显长处，因为灌溉施肥技术是使一些植物养分对环境污染达到最低限度的最好方法。
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二、灌溉施肥技术的发展历史
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灌溉施肥技术是现代集约化灌溉农业的一个关键因素，它起源于无土栽培（也叫营养液栽培）的发展。在古代，人们就已将这项技术应用在古巴比伦著名的空中花园和中美洲阿兹特克斯的水上花园。事实上，巴比伦的空中花园就是一个复杂的泵式水培系统，它利用富含氧气和养分的水来灌溉。在阿兹特克斯的水上花园，人们在漂浮的木筏上种植蔬菜、花卉甚至树木，这些植物的根系可穿过木筏在水中生长。古代中国人利用水培种植水稻。现代空中花园的例子是以色列的海法城的巴哈伊花园（彩色插图2）。
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18世纪末，英国的乌特渥尔特（John Woodward）将植物种植在土壤的提取液中，这是第一个人工配制的水培营养液。19世纪中期，布森高（Jean Baptiste Boussingault）利用惰性材料做植物生长介质并以含有已知化合物的水溶液供应养分，从而确定了9种植物必需营养元素，并阐明了植物最佳生长所需的矿质养分比例。后来，von Sachs提出了能使植物生长良好的第一个营养液的标准配方。在1925年以前，营养液只用于植物营养试验研究，并确定了许多营养液配方（Hoagland，1919；Amon，1938；Robbins，1946）。
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1925年，温室工业开始利用营养液栽培取代传统的土壤栽培。“营养液栽培”（hydroponics）这个词最初是指没有用任何固定根系基质的水培；之后，营养液栽培的含义扩大了，指不用天然土壤而用惰性介质如石砾、砂、泥炭、蛭石或锯木屑和含有植物必需营养元素的营养液来种植植物。现在一般把固体基质栽培类型称为无土栽培，无固体基质栽培类型称为营养液栽培。
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第二次世界大战加速了无土栽培的发展，成为美军新鲜蔬菜的重要来源。第一个大型营养液栽培农场就建在南大西洋荒芜的阿森松岛上，这项采用粉碎火山岩做生长基质的技术后来也应用到其他太平洋岛屿，如冲绳岛和硫黄岛。二战后美军在日本调布建起了一个22公顷的无土栽培生产基地。
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20世纪50年代，无土栽培的商业化生产开始在荷兰、意大利、西班牙、法国、英国、德国、瑞典、前苏联和以色列发展。之后，中东、阿拉伯半岛的沙漠地区、科威特和撒哈拉沙漠以及中美洲、南美洲、墨西哥和委内瑞拉海岸的阿鲁巴和库拉考地区也开始推广无土栽培技术。在美国，无土栽培生产主要集中于伊利诺伊斯州、俄亥俄州、加利福尼亚州、亚利桑那州、印地安那州、密苏里州和佛罗里达州。全美国有上百万家庭式无土栽培装置。在俄罗斯、法国、加拿大、南非、荷兰、日本、澳大利亚和德国等国家也可见到这种家庭无土栽培装置。
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塑料容器和塑料管件的发展以及平衡的营养液配方促进了无土栽培的进一步发展，生产成本和管理费用都大大降低。
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20世纪50年代中期，美国进行灌溉施肥的规模很小，只在地面灌溉、漫灌和沟灌中应用。当时最常用的肥料有氨气、氨水和硝酸铵，由于灌溉水的利用率很低，使得肥料的氮利用率也很低。随着波涌灌的发展，地面灌溉的水分供应更加精确，紧接着又应用波涌阀注入肥料，这项技术极大地提高了地面灌溉的肥料利用率。在荷兰，从20世纪50年代初以来，温室数量大幅增力口，通过灌溉系统施用的肥料量也大幅增加，水泵和用于实现养分精确供应的肥料混合罐也得到研制和开发。
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20世纪60年代初，以色列灌溉施肥技术的发展与微灌的发展和应用是同步进行的；这是由于滴灌湿润的土壤范围很小，根系要吸收充足的养分需要水和养分的同步供应。在其他微灌系统中，如喷灌和微喷灌系统，灌溉施肥技术对作物的作用效果也很好。随着喷灌系统由移动式转为固定式，灌溉施肥技术也被应用到喷灌系统中。20世纪80年代初，开始将灌溉施肥技术应用到自动推进机械灌溉系统。现在，以色列农业灌溉面积（除辅助灌溉外）有75%以上采用灌溉施肥技术。最初，由于使用肥料罐，灌溉施肥的养分分布不均匀；后来采用文丘里真空（抽气）泵和水压驱动肥料注射器，养分分布较为均衡；引入全电脑控制的现代灌溉施肥技术设备后，养分分布的均匀度得到显著提高。
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滴灌的构想产生于20世纪30年代初的以色列。当时恩格·申巴·布拉斯先生受邀去滨海地带的一个小农场参加傍晚茶会。他发现主人的众多葡萄柚中有一棵长得特别大，但是这棵树并没有明显的灌溉水源。经过进一步调查，他发现一条通往房子的很细的饮用水铁管在此处有一个裂口，从这个裂口流出的水可湿润范围仅为25厘米，而这棵树的树冠直径为10米。这么大一棵树竟能从容积如此小的土壤中获得所需水分，这个现象触发布拉斯先生产生滴灌的想法。不幸的是，那时研究滴灌存在许多实际困难，以至于这个想法无法实现。但是17年后，即1959年，塑料管的应用使这个想法的实现成为可能。经过3年的反复试验，最后终于成功了。与喷灌和沟灌相比，应用滴灌的番茄产量增加了一倍，黄瓜产量增加了两倍。
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这项新的灌溉技术的一个关键问题是养分的供应问题。它湿润的土壤容积只是耕作层的一小部分，特别是砂土条件下，这个问题更为明显。因此若在土壤表面撒施肥料，由于大部分肥料仍留在土壤表面而不能被植物利用。在初始阶段，通过灌溉施肥有两种方法。一种是利用喷雾泵将肥料溶液注入灌溉系统；另一方法是将灌溉系统的水引到装有水和固体肥料的容器内，然后又回到灌溉系统内。这两种施肥方法虽然简单且不精确，但是1963年的产量因为应用这两种施肥方法而显著增加。冬季在采用滴灌的果园里撒施肥料，其肥料利用率非常低，特别是在粗质地的土壤条件下情况尤甚。在滨海地带的砂土上，采用滴灌的柑橘园的产量甚至比采用喷灌的果园低，而且还出现缺素症状。20世纪60年代末到70年代初，一系列的试验研究证明灌溉施肥技术也可为多年生作物供应持续不断的养分。
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20世纪60年代末，由于出口花卉的需要，温室面积开始扩大（彩色插图3）。滴灌与灌溉施肥技术的结合极大地加速了这个密集的、高投入的种植系统的发展。同时生产蔬菜和大田作物的农户也开始应用灌溉施肥技术。
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20世纪60年代中期，随着滴灌的发展，应用肥料罐施肥是主要的施肥方法。一些温室应用两用途的喷雾泵来进行喷施农药和灌溉施肥，而果园则应用移动式喷雾器将肥料溶液直接注入灌溉系统。20世纪70年代初，液体肥料的应用促进了水力驱动泵的发展。第一种开发的水力驱动泵为膜式泵，它将肥料溶液从一个敞开的容器中抽取后再注入灌溉系统。这种泵产生的压力是灌溉系统中压力的两倍。第二种水力驱动泵为活塞泵，依靠活塞来进行肥料溶液的吸取和注入。这些肥料泵的应用实现了水和肥料的同步供应。同样在20世纪70年代初，开始应用低流量的文丘里施肥器，主要应用于苗圃和盆栽温室。它的应用解决了早期肥料泵的一个主要缺点，即在低流量时的不精确性。在有电的地方，主要在温室内，电驱动的肥料泵可以对肥料溶液进行精确供应。20世纪90年代初，用于精确施用低中流量肥料溶液的新型肥料泵得到发展。
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在饮用水和灌溉水共用的供水网内，阻止肥料溶液倒流回供水系统是实现灌溉施肥的前提。应用真空阀、止回阀和空气隔离可解决这个问题。
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对肥料用量的控制也越来越精确。最初需要手工来调节肥料罐的进流量和出流量，后来应用机械化设备来自动控制水和肥料的同步供应。现在已有非常复杂的控制设备，计算机与监控肥料混合罐的酸度计、电导率仪及灌溉控制器相连接，对肥料用量实现更为精确的控制。
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三、灌溉施肥技术文献回顾
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（一）蔬菜和小株型果树
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番茄是一种重要的大田和保护地栽培作物。与应用传统灌溉和施肥方法的番茄相比，经灌溉施肥的番茄产量高、干物质含量高、品质好（如大小、硬度和可溶糖含量）（Alcantar等，1999）。比较滴灌和施肥分开应用和滴灌施肥结合应用的试验结果表明，分开应用时番茄产量为44吨/公顷，而两者结合应用番茄产量可达72吨/公顷，是前者的两倍。应用灌溉施肥技术产量增加的一个重要原因是养分的有效性显著提高（Pan等，1999）。在另一个试验中，与传统施肥和喷灌方法相比，灌溉施肥技术使番茄产量从39吨/公顷增加到50吨/公顷，且品质也显著提高了（Siviero和Sandei，1999）。
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在6个加工番茄品种上应用渗滴灌施肥技术，其商品产量可达80～98吨/公顷，而且品质好，可溶性固形物含量超过4.9%。90%以上的根系集中分布在地表上层25厘米的土壤范围内。高产量还伴随着良好的加工特性，即病害少、烂果少（Silva等，1999）。实践证明，灌溉施肥技术除了提高作物产量之外，还有其他优势。温室无土栽培的番茄应用灌溉施肥技术后，其病害发生最少并保持长时间的丰产（Reist等，1999）。
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对其他作物的研究也有类似的报道。在德国巴伐利亚低地的粉质砂壤土上进行的大田黄瓜试验中，利用在覆盖物下滴灌施氮磷钾肥的黄瓜产量最高，达到74吨/公顷；而用喷灌和将尿素做叶面肥施用的黄瓜产量最低，为65吨/公顷（Mosler，1998）。在冲积土上（pH7.9）种植黄瓜，通过灌溉施肥技术分别施用硫酸铵和硝酸钾两种氮肥，每种氮肥设3个用量，结果发现氮肥施用量最高的处理其产量最高。由于硝态氮的利用率（75%～97%）比铵态氮的利用率（10%）高，所以通过灌溉施肥技术施用硝酸盐肥料，硝酸盐的渗滤损失很少（Brito等，1999）。
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应用灌溉施肥技术，当施纯氮100千克/公顷时，爱斯伯格生菜的产量可达33吨/公顷（Rincon等，1998）。在其他大田生菜试验中，纯氮施用量为450千克/公顷，用滴灌施肥的处理其氮利用率比用喷灌和传统施肥方法处理高25%。这是由于通过滴灌施肥，土壤中的硝酸盐浓度更稳定，氮的分布更合理，硝态氮与铵态氮比例增加，铵离子的浓度处于产生毒害的浓度之下（Mcpharlin等，1995）。
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将地面灌溉并施用固体肥料和滴灌施肥两种方法对鹰嘴豆产量的影响作了比较。结果表明，按推荐施肥量施用固体肥料，鹰嘴豆产量为1.9吨/公顷；而用灌溉施肥技术并按推荐施肥量的75%～150%施肥，鹰嘴豆产量为2.2～2.3吨/公顷。此外，滴灌比地面灌溉的需水量减少60%（Deolankan和Pandit，1998）。在粉质砂壤土上，当滴灌用水量是集雨盆蒸发量的75%且施纯氮25千克/公顷时，豌豆的产量最高、对水的利用率也最高（Malik和Kumar，1996）。
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在粘质砂壤和粘土上种植花椰菜，施用纯氮400千克/公顷，用滴灌施肥的产量（24.5吨/公顷）比肥料撒施的产量高（Castellanos等，1990）。草莓应用滴灌施肥技术施用氮磷钾肥比撒施固体氮憐钾肥的产量多25%左右（Bemardoni等，1990）。在一个对越橘进行的试验中，应用灌溉施肥和撒施颗粒肥两种方法，每种方法头两年施纯氮65千克/公顷、第三年施纯氮77千克/公顷。3年后，应用灌溉施肥技术的越橘产量比撒施颗粒肥的高。灌溉施肥技术的效果如此好的原因是由于氮在根际的含量增多从而使氮的有效性得到提高。
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（二）大田作物
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小麦试验表明应用灌溉施肥技术，可节约大量的磷肥。在石灰性砂壤土种植小麦，通过灌溉系统施用总磷量一半的磷酸二铵的小麦产量与撒施总磷量的过磷酸钙处理产量相同。小麦磷的吸收量也得到相似结果（Alam等，1999）。对甘蔗的试验也得到类似结论，应用滴灌施肥技术，氮肥的施用量可减少30%，每年施纯氮80千克/公顷的产量并不少于每年条施纯氮120千克/公顷的产量（Kwong等，1999）。在玉米的大田试验中，与撒施固体肥料相比，应用灌溉施肥的玉米产量增加且氮转运到籽粒中的量提高（Bassoi and Reichardt，1995）。
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一些试验表明，渗滴灌施肥对棉花有增产和促进养分吸收的作用，特别是对磷的吸收（Eizenkot等，1998）。在粘土上种植棉花，应用灌溉施肥技术施纯氮75千克/公顷的产量与直接施纯氮100千克/公顷（固体氮肥）的产量相同。应用灌溉施肥技术后棉花品质、水和氮的利用率以及棉花对其他养分的吸收都显著提高（Bharamber等，1997）。
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（三）果树
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在以色列西加利利地区对香蕉的长期试验表明，应用灌溉施肥技术可以提高肥料的利用率。20世纪60年代，香蕉主要是用喷灌和一季撒施3～4次固体肥料。20世纪90年代，开始在香蕉整个生长季节都利用滴灌施肥，这增加了氮的施用量，从原来的每年施纯氮250千克/公顷增为每年500千克/公顷。同时，香蕉平均株高由150厘米增到270厘米，一穗香蕉平均重量由18千克增到28千克，每公顷的香蕉穗数由1700穗增加到2100穗，平均每公顷产量从30吨增加到60吨。将1972年和1995年的第七叶叶柄氮磷钾含量相比较，结果表明氮从0.6%增加到1.1%，磷从0.08%增加到0.12%，钾从3.7%增加到6.5%。香蕉对养分的吸收量增加以及产量的提高可能是由于应用灌溉施肥技术后施肥量增加、养分的空间和时间分布更趋合理（Lahav和Lowengart，1998）。
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在美洲山核桃的试验中，通过滴灌施用纯氮56千克/公顷的坚果产量和品质与全部撒施或半撒施半滴灌施用纯氮112千克/公顷的处理一样。与撒施氮肥相比，全部应用滴灌施用氮肥对土壤pH的影响小，树冠下的非湿润区土壤钾、钙和镁的损失少，地表下15～30厘米土层的pH、钾镁含量的下降都很微小，叶片中钙镁含量增加（Worley和Mullinix，1996）。
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灌溉施肥技术与其他农业改进技术相结合对苹果也有明显效果。加拿大英属哥伦比亚的苹果园之所以采用高密度种植（800～1400棵/公顷）取代传统的低密度种植，是因为滴灌施肥可以提高对养分的管理水平，特别是在粗质地的土壤上（Neilsen和Robert，1996）。在粗质地的土壤上，频繁的每日滴灌使矮化砧木嫁接的高密度种植苹果根系主要为浅层生长。与微喷灌相比，根系侧向生长也受到限制（Neilsen等，2000）。在苹果园进行的滴灌施肥与传统灌溉和撒施肥料处理的比较试验表明，应用灌溉施肥技术施纯氮26千克/公顷可增加梢生长量、花芽数量、坐果率和累积产量，并且使这些因素间达到最佳平衡。由于灌溉施肥技术可以在施肥量较少的情况下促进苹果树体生长和提高产量，因此它成为一种最少农用化学品（如化肥、农药）投入的高水平果树生产系统的有用技术1992）。
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然而，在苹果和桃的一些试验中并没有发现灌溉施肥技术的优势。虽然应用灌溉施肥技术后苹果4年里的产量比其他处理（追肥、施缓释肥、喷施液体肥料）高，但灌溉施肥系统的高投入抵消了它所产生的增产量，所以灌溉施肥技术并不是一种经济有效的方法（Padi，1997）。对两个苹果品种长达6年的研究表明，灌溉施肥技术并不比传统的喷施肥料和撒施肥料好（Widmer和Krebs，1999）。Dolega等（1998）发现，应用灌溉施肥技术和没有用灌溉施肥技术的苹果，果实硬度、酸度和糖分含量都没有差别。灌溉施肥技术并不会提高水果的矿物质含量和延长贮藏期，对开花和产量也没有显著作用。而应用滴灌和肥料撒施则可以达到最高产量。
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在高密度种植的桃园（606株/公顷），应用灌溉施肥技术施用氮和钾，与条施肥料相比，对桃树增产作用不明显（Layne等，1996）。但对以色列桃园的观察表明灌溉施肥技术可以促进果实早熟，桃树可比传统管理的果园早一年半结果。苹果园和桃园应用灌溉施肥技术后产生的效果不确定性，可能与这些试验都在湿润气候条件下进行有关。在湿润条件下，灌溉施肥技术的一个重要组成部分即土壤水分的管理没有得到表达。
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对橙进行灌溉施肥试验表明，利用滴灌进行小容积高浓度施肥（养分浓度相当于霍格兰营养液的一半）可获得最高产量。滴灌施肥后形成局限生长的密集的根系，根系中有大量须根（Bravdo等，1992）。灌溉施肥比撒施固体肥料使生长在细砂土上的橙的产量多3～8吨/公顷。进一步的测定表明，通过灌溉系统年施18次肥比每年撒施3次颗粒肥料（肥料总量一样）减少地下水的硝酸盐含量（Alva等，1998）。Alva和Mozaffari（1995）对灌溉施肥技术减少地下水的硝酸盐污染方面也有相关报道。
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应用灌溉施肥技术生产葡萄柚的利润可超过传统撒施肥料获得的利润（Boman，1995）。将传统施肥处理（撒施颗粒肥料）与混合施肥处理（撒施和灌溉施肥技术相结合）对成龄葡萄柚的作用进行了比较。传统施肥处理每年撒施3次肥料，混合施肥处理春天时撒施全年氮钾总用量的33%，以后每隔两周通过灌溉系统施剩余的肥料。结果显示混合施肥处理的产量比传统施肥处理的高8%～9%，且提高了肥料的利用率（Boman，1996）。
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四、肥料
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（一）适于灌溉施肥的肥料
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种植者可选用的肥料种类很多，有固体肥料和液体肥料。肥料是否可用于灌溉施肥技术取决于它本身的一些性质，尤其是溶解性。所有的液体肥料和常温下可完全溶解的固体肥料都可用于灌溉施肥。混合时必须保证肥料之间的相容性，不能有沉淀生成且混合后不改变它们的溶解度。例如，将硫酸铵与氯化钾混合后，硫酸钾的溶解度决定混合液的溶解度，因为生成的硫酸钾的溶解度是该混合溶液中最小的。溶液的腐蚀性也很重要，肥料在灌溉系统中也会与金属成分发生化学反应，酸性和/或含氯化物的肥料通常比其他肥料的腐蚀性强。含有螯合态微量元素的肥料母液不要和其他肥料混合，螯合物与酸性肥料母液必须分开配制，因为螯合物在酸性溶液中会趋于分解。
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肥料与灌溉水的反应也必须考虑。有一些水含有较高浓度的二价阳离子，如钙和镁。一些磷酸盐化合物在这样的水中很容易产生沉淀，而其他的磷酸盐化合物如聚磷酸盐则不会产生沉淀。表2列出了肥料在水中的溶解度随温度变化的数据。这些数据有些引自《化学和物理手册》，有些引自Avidan（1996）和Wolf（1985）等人的资料。
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特别在配制营养母液时（见表2）必须考虑温度变化而造成的溶解度变化。一种肥料夏天时可能是完全溶解的，但冬天时却可能出现盐析现象。
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Table 2.Solubility of fertilizer compounds（g/1），at some temperatures.
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表2 化肥在不同温度下的溶解度（克/升）（续）-1
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大部分灌溉水本身都含有盐分，所以也就有一个最初的渗透压，这个渗透压随施肥引起盐分浓度增加而增大。根际介质的渗透压较高时不利于作物高产，因为渗透压增大后，植物吸收水分和养分需要消耗更多的能量，从而减少作物产量。所以配制用于灌溉施肥的营养液时应该选用那些对溶液渗透压影响较小的肥料。肥料或灌溉施肥营养液的渗透压通常没有明确规定或测定。事实上，我们测定营养液的电导率并通过电导率来比较各种不同肥料溶液的渗透压。如果需要，我们还可通过以下公式求算电导率（EC）和渗透压（OP）之间的关系。
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OP=0.036×EC（Richards，1954）
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灌溉施肥技术的溶液酸度可用pH表示，溶液呈酸性时具有腐蚀性，呈碱性则可能形成沉淀。例如，在弱碱性溶液中，可能会形成磷酸钙沉淀。
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肥料溶液的电导率（EC，单位：分西门子/米）与pH都可以计算出来并作比较。只要知道离子强度（IS）的大小后，我们可根据公式IS=0.013×EC而求出EC值（Griffin和Jurinak，1973）。IS值和pH可用Geochem程序计算出来（Sposito和Mattigod，1980）。对于尿素溶液而言，为了与其他溶液做一些性质上的比较，需要一种不同的计算方法。尿素溶于水中不会产生电导率，但是会产生渗透压（OP，单位：atm），根据公式OP×V=N×R×T可以算出OP值，式中N指容积为V的溶液摩尔数，R=0.082，T指绝对温度。然后再根据上面计算渗透压的公式求出尿素溶液的“当量电导率”值。表3给出了浓度10毫摩尔/升的肥料溶液的电导率（EC）、pH以及营养元素的浓度。
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Table 3.Electrical conductivity（EC），pH and nutrient concentration（Cone.）in 10mMol/L of fertilizer solutions.
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表3的数据显示：（1）硝酸钙在溶液中产生的渗透压比硝酸钾大。（2）磷酸氢二钾溶液比磷酸二氢钾溶液的pH高。（3）较低浓度的磷酸也可明显降低溶液的pH。
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配制N、P205和K20含量不少于9%～10%的氮钾、磷钾和氮磷钾清液肥料，可以将尿素、磷酸和氯化钾在初始温度为10℃的水中混合。如果将硫酸铵和氯化钾一起使用，会因为生成硫酸钾而使得肥料溶液的浓度不会很高。若用磷酸配制清液肥料，应先加入磷酸，因为磷酸与水混合会放热。用尿素和氯化钾配制N-P205-K20比例为0-0-8，4.9-0-4.9，3.1-0-6.3，2.7-0-8.1，6.1-0-3.1和7.8-0-2.6的清液肥料时，稀释后pH的范围为5～7。用尿素、磷酸和氯化钾配制N-P205-K20比例为0-6.3-6.3，0-3.7-7.4，0-3.2-9.6，0-7.4-3.7，3.6-3.6-3.6，2.7-2.7-8.1，2.7-5.4-2.7，2.5-5.1-10.1，7.4-2.5-2.5和5.1-1.7-5.1的清液肥料时，稀释后pH的范围为3～4。用于配制营养母液的水的pH对最终pH几乎没什么影响（Lupin等，1996）。
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在田间也可用一系列的可溶固体肥料配制用于灌溉施肥的营养母液，肥料用量和养分间的配比视作物的需求而定。这种配制方法较经济合算，但要配制植物所需的养分配比、无沉淀形成、pH和EC值适宜的溶液，则需要有专门的知识和技术。可参考表2和表3中的数据来配制用于灌溉施肥的营养母液（表5）。
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化肥企业生产了许多用于灌溉施肥的液体肥料，这些液体肥料有一系列不同的养分组成、pH和EC值以满足不同作物和生长介质的要求。表4列出了一些含有大量营养元素与微量营养元素的商品液体肥料的性质。这些资料摘自以色列的几家化肥公司的产品目录表。全球其他化肥企业也生产类似的或其他产品。表4的数据显示通过改变营养液中混合物的组成与配比可得到许多新的肥料配方。要补偿镁和钙的不足，可用硝酸（5gN/L）、硝酸钙（3g Ca/L）和硝酸镁（1gMg/L）配成混合溶液。同时含硼7克/升的硼溶液也有公司配制。
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Table 4.Properties of some liquid fertilizer mixtures for fertigation.
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表4 一些用于灌溉施肥的液体肥料混合物的性质（续）-1
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N-P-K：指质量百分比，用N、P205和K20计算温度：盐析温度，℃
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相对EC值：指1升去离子水与1毫升液体肥料混合后的电导率（单位：分西门子/米）
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比重：指25℃下1升溶液所含的溶剂质量（单位：千克/升）
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Table 5.Additional optional micro-nutrient solutions.
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（二）肥料化合物在灌溉水中的反应
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灌溉水所含的可溶盐分组成和浓度以及EC值、pH各不相同，所以在选择灌溉施肥用的肥料时也应考虑水质。
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氨水是灌溉施肥中常用的氮溶液，将氨水加入到灌溉系统中会使pH上升从而引起堵塞。在富含二价阳离子（Ca2+，Mg2+）和碳酸氢根阴离子（HCO3-）的水中，pH上升易形成碳酸钙和碳酸镁沉淀而堵塞滴水器和过滤器，生成沉淀的多少取决于加入氨水的浓度和灌溉水盐分的浓度及组成。电导率为0.2分西门子/米、钙镁浓度为10毫克/升的灌溉水可容许的氨氮（NH3-N）浓度为30克/升。灌溉水盐分浓度较高时，电导率为0.8分西门子/米、钙镁浓度为30毫克/升，则只能容许氨氮（NH3-N）浓度为1克/升。
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可利用以上数据进行灌溉施肥的施肥推荐。例如，在干旱地区，水的硬度较大，可以据此防止沉淀形成；假设灌溉水的电导率为2.5分西门子/米，二价阳离子（Ca2+，+Mg2+）浓度为200毫克/升，那么加入的氨氮（NH3-N）浓度不得超过0.25克/升（Whiting，1975）。
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高浓度的硫酸铵对灌溉水有少许的酸化作用。在硫酸铵浓度很高时，硫酸根离子会与灌溉水中的钙离子结合生成硫酸钙沉淀。其他的氮源，像尿素和硝酸铵则不会与灌溉水中的盐分反应，也就不会有沉淀生成。
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灌溉施肥中使用的磷肥会与灌溉水中的盐分以多种方式发生反应。磷酸，更准确地说应该是正磷酸，是一种常用的磷肥。磷酸是一种比较强的酸，它会降低灌溉水的pH从而溶解一些沉淀，起到清洁或防堵塞作用。磷酸一铵，一种正磷酸盐，是灌溉施肥经常使用的磷肥。当磷酸根离子和二价阳离子（如Ca2+）的浓度超过一定限度，就会形成磷酸一钙（CaHPO4）沉淀和磷酸钙[Ca3（PO4）2]沉淀而引起堵塞。加入灌溉水中的磷肥的临界浓度很难估计，因为这除了受钙镁浓度的影响还受溶液的pH及其他离子浓度的影响。例如，往钙浓度为200毫克/升的灌溉水中加磷酸铵，当磷的浓度超过7.5%时就会生成沉淀（Duis和Burman，1969）。
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当一些配方用正磷酸盐会形成沉淀时，可以用聚磷酸盐。聚磷酸是正磷酸的聚合物，这些聚磷酸的结构以及聚合反应的简图见图1。图中显示2个正磷酸分子聚合形成1个焦磷酸分子，同时释放1分子水；同样地，1分子正磷酸与1分子焦磷酸结合可形成1分子三聚磷酸，依次类推而形成更长的链。聚磷酸盐肥料通常由不同长度链的聚磷酸盐混合而成。
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Fig.1 Structure of some phosphoric acids.
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这些酸与阳离子反应可生成像聚磷酸铵等用于施肥配方的盐类。聚磷酸盐的一个特点是可以鳌合像钙一类的阳离子，在富含钙的灌溉水中加入足够的聚磷酸盐会生成可溶的磷酸钙盐从而防止沉淀的形成。而在富含钙的灌溉水中加入少量的聚磷酸盐溶液则会生成溶解度很小的焦磷酸钙沉淀，但是随着聚磷酸盐的量不断增加，沉淀会逐渐溶解同时还可防止生成其他沉淀。Duis和Burman（1969）以及Noy和Yoles（1979）曾对组成为11-37-0的肥料进行过定量分析：
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（1）当灌溉水中的钙浓度为100毫克/升时，无论加入多少聚磷酸铵都不会生成沉淀。
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（2）当灌溉水中的钙浓度为200毫克/升时，以1∶300稀释聚磷酸盐溶液会生成沉淀而以1200稀释则不会形成沉淀。
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（3）当灌溉水中的钙浓度为500毫克/升时，以1∶100稀释聚磷酸盐溶液会生成沉淀而以1∶50稀释则不会形成沉淀。
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其他有关文献也报道了防止沉淀生成的最低浓度，但结果稍有差异。这些差异很可能是因为使用的肥料中所含的不同链长聚磷酸盐的比例不同。实际上，每批聚磷酸盐肥料都应该测定各种链长的临界比例。
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钾盐在常温下可溶于水。所以大多数情况下，可以往灌溉水中加入大量的钾盐。表2中的数据显示，在20℃下，氯化钾的溶解度可达34%，硝酸钾溶解度达32%，磷酸二氢钾的溶解度达30%，而磷酸氢二钾的溶解度更高。相对而言，硫酸钾的溶解度较低，20℃：时的溶解度最高只有11%。此外，在富含二价阳离子（主要是钙离子）的灌溉水中，还会生成溶解度较低的硫酸钙沉淀。
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Elam等（1995）对氯化钾、硫酸钾和硝酸钾进行了测试。这几种肥料用于灌溉施肥中溶解快速、钾浓度高。在25℃时氯化钾的溶解度最大且在较低温度下其溶液的钾浓度最高；硝酸钾的溶解度随温度的升高而增加，而硫酸钾的溶解度是最低的。对非忌氯作物或存在渗漏条件下，氯化钾是用于灌溉施肥的最好肥料，因为它的溶解速度最快、钾含量最高、溶解度受温度变化的影响最小且价格是这3种肥料中最低的。
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微量元素通常以鳌合态形式与大量元素一起加入灌溉水中（表4），由于是鳌合态，大部分微量元素不会形成沉淀。
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（三）通过灌溉施肥施入的养分在土壤和生长基质中的反应
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灌溉施肥中的养分是溶解后施入的，移动性较强，可与土壤和其他生长基质发生反应。尿素是一种简单的有机分子而不是盐，大量的肥料配方都用到它（表4）。使用时必须确保尿素的缩二脲含量不超过0.25%，因为缩二脲对植物有害。
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尿素的溶解性很好，正常条件下它的溶解度为1千克/升。实际应用中灌溉水的尿素浓度可不受限制。尿素会随水分在土壤或生长基质中移动，直到被普遍存在的脲酶水解生成碳酸铵：
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CO（NH2）2+2H20=（NH4）2C03
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碳酸铵不稳定，易分解成氨气和二氧化碳：
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（NH4）2CO3=2NH3+CO2+H2O
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氨气会被吸附在土壤和生长基质表面或者溶解于水中形成铵离子，铵离子可被吸附在土壤阳离子交换位。在碱性条件下，一些氨气会挥发而造成损失。
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一般尿素水解需要的时间差异很大，从几个小时到几天（Balwinder-Singh等，1996）。生长基质的温度和pH对尿素的水解速率也有影响。在5～45℃范围内，温度每升高10℃，尿素的水解速率就增加一倍（Moyo等，1989）；在pH约为6.5时达到最大（Cabrera等，1991）。随着碳酸钙含量、盐分浓度和碱性的增加，水解速率逐渐降低；而随着生长基质中粘土含量、有机质含量的增加，水解速率会不断增大。
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用于灌溉施肥的其他氮肥有铵盐和硝酸盐。在生长基质和粗质地的土壤中铵盐会保留在溶液中。在含有粘土的土壤中，一部分铵盐会被吸附到土壤阳离子交换位，一些可能被固定到粘土的晶格中。铵离子，不论是在溶液中还是被吸附，都可以被植物和微生物利用。在正常的环境条件下，铵离子会被微生物氧化为硝酸根离子；硝化速率受环境条件的影响，硝化一半铵离子需要几天到几个星期的时间。在自养细菌的作用下先硝化成亚硝酸根离子，然后再硝化形成硝酸，硝化过程伴随着能量的释放。这个反应可以用下列方程式描述：
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2NH4++3O2=4H++2H2O+2NO2+2NO2-O2=2NO3-
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这两个方程式显示硝化反应需要氧气参与，并会生成氢离子，从而酸化硝化层周围的土壤。所以使用铵盐或尿素会酸化生长基质，而土壤和生长基质中的碳酸钙会起到中和作用。
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土壤结构决定了通气程度和缓冲能力从而影响硝化的速率。
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在沙砾壤土上种植的苹果树用铵盐肥料进行灌溉施肥1年后，沿滴头水平方向60厘米、垂直方向60厘米的区域开始酸化。在滴头正下方20～30厘米的土层酸化最为严重，1年后pH由5.8降到4.5，3年后降到3.7。此外，还观察到钾被快速置换（Parchomchuk等，1993）。
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粗质地土壤和细质地土壤（粘土）之间的硝化速率不同还与土壤或生长基质所含水分有关。如果用张力来表示水分含量，则水分和通气状况达到最佳范围的张力为0.1～1.0巴。当张力为0.01巴时，介质充满了水，没有空气，硝化细菌因为缺氧而使硝化反应停止。同样地，当张力超过15巴时，微生物会因为缺水而使硝化作用停止。
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Kuldip-Singh（1996）报导了pH影响铵离子硝化速率的数量指标。在培养试验里，60%的土壤孔隙充满水，硝化速率在pH为7.4时最大（每天7毫克N/千克土），在pH为9.4时硝化速率中等（每天3毫克N/千克土），在pH为4.8时最小（每天1毫克N/千克土）。一般而言，硝化反应的最适pH为6.6～8.4，pH低于4.0或高于9.5都会抑制硝化反应。
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施用铵盐肥料会影响pH。在一个硝化反应的研究中，分别将硫酸铵、磷酸二铵和尿素施到中等酸度、pH缓冲性能差的土壤，结果发现硝化速率与氮肥的本身的碱性有关。施用尿素的硝化速率最大，其次为磷酸二铵，硫酸铵最小（Mclrmes和Fillery，1989）。
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Haynes（1990）研究了田间条件滴头下湿润土壤中硫酸铵、尿素和硝酸钙的移动和转化规律。该试验还调查了湿润土体内pH受到的影响。在一个灌溉施肥周期内（滴头流量为2升/小时），施入的铵盐快速在滴头下10厘米处的土壤里聚集且很少向侧向扩散；与此相反，由于尿素和硝酸盐在土壤中的移动性大，它们在滴头下的土壤剖面分布均匀并且向侧向扩散到距滴头半径为15厘米的土壤剖面内。尿素中的氮转化为硝态氮比硫酸铵快，所以硫酸铵处理中滴头下大量铵离子累积会抑制硝化反应。硫酸铵和尿素的硝化反应都会酸化该湿润土壤，硫酸铵可酸化土表下20厘米而尿素可酸化土表下40厘米。
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不管是用尿素、铵盐还是硝酸盐肥料，硝酸盐是生长介质中最常见的氮的存在形式。硝酸盐不会与土壤成分发生反应，它会随灌溉水在土壤或生长基质中移动。在灌溉施肥系统中，可很好地控制水和硝酸根的移动以降低养分渗漏到作物根系分布带以下。然而，由于需要供应比实际需要量多的水分使基质的持水量达到饱和，硝酸根的渗漏和损失是不可避免的；并且过量的水分可用来去除生长介质中过量的盐分。与其他灌溉和施肥方法相比，灌溉施肥技术降低了硝酸根向根系分布区以下的移动，从而大大减少了对水的污染。
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反硝化作用会引起生长介质中硝酸根的损失，在细菌的作用下，硝酸根先被还原为一氧化二氮，最后还原为氮气。反硝化需要的条件为缺氧，有足够的有机质来作为反硝化细菌的能量来源。在这样的条件下，许多种微生物通过用硝酸根的氧来氧化有机分子获得能量。反硝化反应分好几个步骤，总的反应为利用葡萄糖作为有机能源并最终生成氮气，可用以下方程式来表示：
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5C6H12O6+24NO3-=6CO2+18H2O+12N2
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反硝化作用的反应速率较快。在最佳条件下，可在1～4天完成。像其他的微生物反应一样，反硝化作用与温度密切相关。在极限温度下，如0℃和70℃，反硝化作用不会发生；在土壤的正常温度范围内，温度每升高10℃反应速率就增加一倍。
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用于灌溉施肥的磷肥必须是可完全溶于水的化合物。传统使用的磷肥，如普钙，主要成分为磷酸一钙[Ca（H2P04）2-H2O]，虽然是水溶性的，但不适于灌溉施肥，因为它们溶解时还会伴有其他反应发生。在溶解的过程中，会生成像磷酸二钙等溶解度很低的新的化合物，从而堵塞滴头。该溶解反应可用下列方程式表：
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Ca（H2PO4）2·H2O=CaHPO4+H3PO4+H2O
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磷酸铵、磷酸钾和磷酸（见表2）在正常环境条件下都是完全可溶的，是很好的氮、钾和磷的肥源，虽然在土壤中这些盐会与二价、三价阳离子反应生成溶解性很小的化合物。磷酸铵与磷酸钾在溶液中的pH比磷酸高，这使得它们的化学反应活性较低从而在土壤里的含量较高。
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将黄瓜和甜瓜种植在含有无土基质的容器里的试验表明，磷酸二氢钾是一种非常有效的磷源和钾源（Nerson等，1997）。磷酸二氢钾的有效性与磷酸和氯化钾结合施用的有效性相同，作者认为使用磷酸二氢钾更好，因为它的管理比磷酸安全。
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聚磷酸盐肥料与土壤或生长基质接触后，会被一些酶水解。水解反应相当复杂，因为聚磷酸铵溶液含有好几种化合物如正磷酸、焦磷酸、三聚磷酸和更多元的聚合物，而正磷酸盐是聚磷酸盐水解的最终产物。三聚磷酸的水解过程可用下列方程式表示：
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H5P3O10+2H2O=3H3P04
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生长基质的温度、水分、pH和其他因素都会影响水解的速率，水解的速率较快，可以在几个小时至几天内完成。
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钾在生长基质与粗质地土壤中的反应与在含粘土的土壤中不同。灌溉施肥用的钾肥易溶解，在无活性的生长基质和砂土中钾以带正电荷的离子存在；当土壤中含有粘土时，施入的大部分钾以交换性钾、非交换性钾和矿物钾存在，其中交换性钾易被植物吸收。交换性钾和固定态钾在土壤中都以带正电荷的离子形式存在，并被土壤表层或粘土颗粒中的负电荷吸附。当其他阳离子在土壤中过量渗漏时，交换性钾可与它们进行交换。交换性钾与固定态钾之间存在动态平衡，当植物从土壤溶液中吸收钾后，首先由交换性钾进行补充，再由固定态钾转化补充交换性钾。
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在灌溉施肥系统中，灌溉水和土壤通常含有足够的甚至大量的钙离子（Ca2+）。所以大部分情况下不需要施用钙肥。
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灌溉水和土壤中的镁离子（Mg2+）含量不如钙离子多。在土壤中，有效镁以交换性阳离子存在于土壤溶液中。砂土和生长基质由于阳离子交换量（CEC）小，易出现缺镁现象，这种条件下若进行集约种植，短期内就会造成镁的耗竭。在粘质土壤里，有效镁、有效钙和有效钾之间的不平衡会造成镁的缺乏。例如，在交换性镁很少时，施用过量的钾便会出现缺镁。如果出现缺镁，可以通过灌溉施肥施加镁盐（见表2和表3）。
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硫在灌溉施肥中可当作一种特殊肥料使用。在一些配方中，硫常作为一种伴随离子，如硫酸铵或硫酸镁。如果是由于生长基质和砂土的本身性质引起缺硫，可以在灌溉施肥配方中加入含硫肥料。在大部分干旱和半干旱土壤上，不会出现缺硫。硫酸根离子（SO42-）可被植物吸收利用，土壤有机质矿化后也会形成有效硫。另一方面，硫酸根可通过微生物转化为有机形态，而不是被植物根系吸收或发生渗漏。
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以阳离子存在的微量元素（铁、锌、铜、锰）在灌溉施肥中常用螯合形态。鳌合物是一种合成有机化合物，所含的阳离子以复杂的形态存在以避免阳离子与水和土壤中的组分发生反应。植物根系可吸收利用溶解的鳌合物从而避免任何不必要的反应。
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如果缺硼和钼，可施用极少量的植物可吸收利用的可溶性硼盐和钼盐。
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（四）应用灌溉施肥后养分在土壤和生长基质中的分布
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通过灌溉施肥，养分在土壤和生长基质的垂直分布受灌溉水的运动和土壤或生长基质的性质的影响。可溶性养分会随灌溉水移动，除非养分与土壤或生长基质的组分发生反应。例如，磷酸盐会与土壤溶液中的钙、铁或铝生成沉淀，而钾、镁和铵离子则可被土壤阳离子交换吸附。因此，在土壤中这些反应会阻碍养分随水分进一步扩散。如果用硝酸盐或一些磷酸盐（如聚磷酸盐）则不会形成沉淀也不会被吸附。
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硝酸根和其他易溶盐随水分在细质地土壤中的运动与在粗质地土壤和惰性生长基质中不同。在惰性基质中，水分的运动取决于基质的性质。在颗粒大小和紧实均匀的生长基质或粗质地的砂土中，水分及硝酸根移动经过的孔隙较大，大小一致且呈连续状，因此含有溶解养分的水分流速均匀且不受阻碍。这叫做活塞式流动。硝酸根的流量可用下面一个简单的方程式描述：qN=qw.CN，由这个方程式可知硝酸根流量（qN）取决于水的流量（qw）和硝酸根的浓度（CN）。
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在含有砂、淤泥和粘粒的一种细质地的土壤中，因为土壤孔隙的大小和连续性各不相同，所以硝酸根流量与上述情况不同。水分在大孔隙中比在小孔隙中流动快，而且孔隙不连续则会阻碍水分的流动，因此，溶液中的一些硝酸根在大量流入前被置换，一些则在大量流入后经过土壤水力扩散过程后被置换。结果形成了硝酸根浓度波，随着时间的变化，浓度波逐渐趋于平缓（图2）。
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Fig.2.Nitrate distribution，changing with time.
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描述通过水力扩散的硝酸根的流量的最简单方程式为：qN=qw·CN-D·（dCN/dx）。硝酸根流量（qN）与水流量（qw）和硝酸根浓度（CN）成正比，与因子D和土壤深度（x）成反比。因子D受土壤性质如质地、结构、决定性孔隙大小和分布的影响。
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灌溉施肥技术中，沟灌或漫灌并用肥料罐施肥时，水分和养分横向分布将不均匀。加压滴灌施肥可确保水分和养分在空间和时间上的分布更均匀。使用滴灌施肥技术时灌溉和施肥的田间土壤容积随供水量和土壤持水量的不同而变化。例如，在一个苹果园里，水和养分可分布到距滴头半径40厘米的范围内（Komosa等，1999a和1999b）。
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五、技术
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（一）灌溉技术
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1.地面灌溉
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●漫灌
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（1）畦块漫灌：
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水平畦床（宽畦床或者稻田）类似一个浅的宽沟渠，宽4～18米，筑在堤旁，横向倾斜角为零，纵向倾斜不超过1%。通过打开畦床前部的闸门或者启动虹吸管，水就会从渠道或者水沟流到畦床。这个方法需要平整土壤而且水的流量要较大。灌溉时间短，可减少水分渗到根系下面的土层。该系统的运行可通过调节不同时间水的进流量和出流量来控制。水稻、香蕉、棉花、紫苜蓿和其他大田作物都采用这种灌溉方式。
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（2）分级畦块漫灌：
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在地势不很平的地方可采用这种方法。分级畦块使一个畦床内的高度差达到最小以提高水分分布的均匀度。
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（3）等高线间平床漫灌：
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除了边界是等高线以外，这种方法与分级畦块漫灌相似。这个规划方案是地势不平的地方惟一可行的灌溉方式。
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（4）绝对水平漫灌：
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可以应用激光传感器进行高精度土地平整来实现水平设置。这种设置的灌溉效率比前面3种高得多，它要求的畦宽为100～150米。
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●沟灌
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在田间，水通过很多小沟渠分布到各个地块。每个沟渠可供应1或2行作物，为了最大限度提高水的利用率，可分两步来供水。先用大流量的水快速湿润沟渠附近的土壤表面，再较长时间用小流量的水湿润土壤的根系分布层。
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●波涌灌
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波涌灌和土地平整可提高地面灌溉的效率达到加压灌溉水平。漫灌和沟灌系统都可应用波涌灌。波涌灌的原理是将灌溉水分为若干脉冲：第一个脉冲供应大量的水并尽可能快地湿润灌溉床或沟渠两旁的土壤，而没有产生侵蚀；第一个脉冲部分隔离了土壤上层以使下一个脉冲的流量较小且时间较长，这样水分便可渗透到土壤的更深层。现代波涌灌设计采用自动脉冲阀将水以振荡脉冲送到预计的不同田间部位。
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2.加压灌溉
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●喷灌
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（1）摇臂式喷头：
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从喷嘴射出的水流撞击冲击臂，使它沿逆时针方向转动直到弹簧将它拉回。撞击使喷头主体部分沿反方向旋转。摇臂喷头安装有1个、2个或3个喷嘴。有许多种喷头类型可以采用。在应用喷灌的大田作物和果园里，水流的喷射角度应在15°～30°。若果园采用树冠下喷灌，则推荐的喷射角度为4°～7°。摇臂喷头的可信度较好，但需要严格的日常维护以确保长期的使用。
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（2）旋涡冲击式喷头：
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齿轮被水流移动从而撞击冲击臂，冲击臂反过来使喷头旋转。旋涡冲击喷头由塑料制作，可用于喷射流量较小的果园、蔬菜和花园。
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（3）大流量喷头：
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这些都是铜制的大号冲击喷头，配有2～3个喷嘴，工作压力为4～8巴，流量为6～60米3/小时。大流量喷头通常用于牧草和大田作物的设施灌溉或作为移动喷射枪的个别单元使用。大多数的冲击喷头是半圆类型的，这样就可以灌溉湿润圆的部分区域。
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（4）地埋式喷头：
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地埋式喷头通常用于灌溉草坪和休养期间的牧场。灌溉开始时喷头弹出地面，灌溉结束后落回地下并盖上套，它会一直处于备用状态直到下一次灌溉开始。地埋式喷头有多种类型，包括半圆式喷头。可根据具体情况设置弹出高度。
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（5）折射式喷头：
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由铜或硬质塑料制成，没有移动部件。主要用于花园的全圆或半圆灌溉。湿润范围比旋转式喷头小。
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●喷灌技术
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（1）人工移动法：
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喷灌支管直径为50～70毫米，相邻两个移动位置之间的距离为6米或12米。每条支管在一个灌溉循环中都可移动到若干个位置。在下一个灌溉循环开始时，支管沿着分布线前进到终点，然后又返回到起点。这种方法叫做“时钟法”并得到广泛应用。人工移动法通常用于小面积的大田作物、蔬菜和果园，也用于不适合纤路方法的田地。此法需要较多的人工和体力。
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（2）纤路法：
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由拖拉机将支管从一个位置拖到下一个位置。拖动位置的数量可以是分布管线数量的两倍。通常支管的拖动位置为6个，但也有4个、8个甚至更多。
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（3）果园应用的人工移动法：
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采用软质聚乙烯支管（6级），直径为16、20或25毫米，长为50米，末端有1～2个喷头；支管可沿着种植行移动。灌溉开始时支管被完全拉直，第一次移动结束时将支管移到下一个位置，如此重复，直到循环结束。通过一较大的移动使设备返回到起始位置，以准备开始第二次灌溉循环。
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（4）果园固定设施灌溉
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a.树冠下灌溉：
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采用软质聚乙烯（4级）管，直径为19、20和25毫米，将管沿种植行方向靠近树干布置。可将低流量喷头、微喷头或大流量微喷头（流量达250升/小时）安装到管上或通过直径较小的塑料管连接到管上。灌溉强度低，范围在3～5毫米/小时。支管上的出水器之间的距离应与树的间距相对应，一到两棵树一个出水器。二级主管通常用4级或抗压为6巴的硬质聚乙烯制作，并沿种植行布置且埋入地下。尽管这个方法的初期投入较高，但在果园已应用此法取代人工移动法。小型喷头、微喷头、大流量微喷头、普通喷头以及滴头都是果园常用的滴水器。
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固定设施灌溉可节省劳力，方便操作，且适于所有的自动化管理系统。水流低角度喷射可防止弄湿树冠，减少叶片病害并冲刷叶片残留的农药。风对水分布均匀度的影响可忽略不计。该系统可减少霜冻期间或高温期间的损害。果园固定设施灌溉常与灌溉施肥技术结合应用。该方法灌溉循环时间短，可更好地控制湿润深度和提高养分的利用效率。
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b.喷灌（树冠上方灌溉）：
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采用硬质聚乙烯管，直径40～75毫米，4级，沿种植行方向布置在树旁并拉直。喷头安装在高出树冠的支撑杆上，支管上每隔10～15米安装一个喷头，具体布置应根据树的间距和果园的栽植密度来设定。本法的安装和操作都比较简单，最大限度地节省劳力，如果喷头位置和工作压力都适宜，则可湿润整个果园范围。该系统也有许多不足之处，如工作压力较高、灌溉水的盐分含量不可过高、只能在晚上进行灌溉以及果园边缘地带的水分损失，后者在小型果园里特别重要。而且由于叶片被湿润增加了叶片和果实的病害。
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近几年来，除非用树冠上方喷灌可显著减少霜冻损害的地方外，果园已应用树冠下固定设施灌溉取代树冠上方灌溉系统。
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（5）蔬菜和大田作物的低流量固定设施灌溉
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在过去10年里，应用低流量小型喷头的设施灌溉系统在大田作物和田间种植的蔬菜上得到大力推广。出水器采用改良的果园树冠下应用的小型喷头，湿润直径显著增加，喷头间距可达8米×8米和10米×10米。它的最初投资比固定式滴灌系统或普通喷灌系统少，工作压力也相对较低，经济效益较高。其中支管的直径为40～50毫米，由直径较小的软管连接小型喷头，喷头由插入土壤100～150厘米长的金属杆支撑。
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喷头的流量为400～600升/小时，灌溉强度4～6毫米/小时。这项技术的优点为减少土壤表面龟裂和防止水分径流，这是由于它的灌溉强度较低所致。该技术的主要缺点为风的影响较大。
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●微灌
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微灌，指的是应用细孔径滴灌器的灌溉技术。微灌的流量小于200升/小时。非滴灌型微灌技术最初只用于果园（彩色插图7）。在过去的10年中，应用微喷灌的范围已扩大到大田作物和蔬菜，微喷灌类型有可移动时针式和线性移动支管式。
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微型出水器通常用硬质塑料制作，显著小于传统喷头且价格低廉。辐型静偏转器放出一定量的水流从出水器喷出。由于没有移动部件，这种偏转器对风的敏感性较低而且出水器的可靠性较高。用振动型偏转器时，水从圆孔里喷出撞到偏转器上，从而起到雾化的作用。这种出水器较简单、可靠性较高。
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喷头若用雾化型偏转器则可形成较细小的液滴，可提高砂壤土上的水分分布均匀度，有利于减少霜冻造成的损失；然而，这种偏转器对风很敏感，易引起蒸发损失。偏转器结构有许多种，允许偏转范围为45°～360°。
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偏转器有各种不同的结构，它们的特点是偏转器绕着中心轴旋转使灌溉的面积比用孔型出水器的灌溉面积大。偏转器的主体部分与喷嘴一起转动。因为有移动部件，增加了对外界因素及磨损的敏感度。
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大部分微喷头都是通用且可变通的。它的组成部分可以拆卸，可根据具体要求调整流量、分布范围、分布形式和液滴大小，而且调整的成本低廉。
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微喷头比滴头不易形成堵塞，即使形成堵塞也较容易发觉并且很易清除。一些出水器安装有一个小的内置阀来切断水流清洗堵塞。压力补偿和流量调节型微喷头可用于灌溉坡度较大的土地，脉冲槽还允许系统使用小流量的水进行灌溉。
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微喷头通常由一根塑料管与支管相连接，它们一般紧绑在一根木桩上以确保位置垂直。在一些情况下，细流微喷头安装在12～18毫米的硬质支撑杆上或直接安在支管上。在温室里，微喷头可倒置安装以用于喷灌。
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有雾化器的微喷头经常用于温室内，以提高相对湿度和降低气温。由自动控制器以脉冲形式周期性操作。桥式微喷头更支持旋转器的使用，但桥的竖直部分会造成竖直支撑物后面的地方不会被湿润到。
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●滴灌
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滴头类型
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滴灌系统的工作原理为低流量灌溉。要实现普通小孔的低出流量，要求孔径极小，而这样会增加堵塞的可能性。应用较宽的水流通道和分散水压可减少堵塞；防止堵塞可通过滴头内侧长螺旋形水道、迷宫式水道或紊流产生的摩擦来实现。彩色插图9显示了几种类型的滴头。
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滴头流速与压力的关系可用下列方程式表示：
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q=kpe
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其中q为滴头流速（单位：升/小时）；k为滴头常数，受流速与压力影响；P为滴头入口的水头压力（pressure head）；e为幂，取决于滴头中水流的状态。
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对非压力调节的滴头，e的取值范围为0.4～1.0；在细管中水流为层流时，e的取值范围为1.0；长螺旋流道式滴头的e值为0.7，而紊流式滴头的e值为0.5。
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滴头流速受水头压力的影响，随e值的减小而减小。如果滴头流速受水头压力影响较小，那么滴头支管末端与起始端的滴头流速差异很小。
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历史上最初使用的是长流道式滴头，随后又开发了迷宫水道式和紊流式滴头，滴头趋于小型化和低成本。这两种类型的涡流可在较短的管道消散水压。在迷宫式滴头中，改变水道的方向和直径以产生涡流会造成压力损失；在紊流式滴头中，水从正切方向进入滴头并产生涡流引起压力的大量损失。滴头的工作压力范围为0.5～4.0巴，流量范围为1.0～8.0升/小时。在一些带状滴灌管（滴灌带）滴头出水口允许较低的流速，低达0.1～0.5升/小时的流量都是可行的。
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滴灌中要求滴头的流量低，这需要毛管上的滴头间距要小，间距范围为0.2～2米。毛管间距取决于作物的种植行距。在果园里，通常采用一行树安装1～2条毛管。在密植情况下，像棉花和番茄等一年生作物，一条毛管可灌溉1～2行作物。用薄壁带滴灌时毛管上的出水口间距可小到0.1米而不会增加额外成本。
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大部分滴灌都是在土壤表面进行。但是在过去20年里，渗灌技术得到推广。根入侵滴灌管造成堵塞的现象可通过定期注入化学物品对滴头附近的土壤进行消毒来避免。停止供水后，土粒会吸附到滴头，从而引起堵塞，这可通过安装真空断路阀来解决。真空断路阀在停止供水后可立即让气流进入到系统。
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用软聚乙烯和聚氯乙烯制作的毛管的管壁厚度根据工作压力而定。分级是根据允许的工作压力进行的，工作压力范围为0.5～4.0巴（5～40米水压）。由于滴灌系统的工作压力相对较低，需要在控制首部使用压力调节器。
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●机械化灌溉
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（1）拖管：
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拖缆由6～12米长的普通铝管组成。加强藕合连接管可降低拖动操作时出现脱离现象。支撑管的滑轮间距为6～12米。在较长的管段里，支撑杆安装在管的中部可使拖动更稳定。拖动是沿着种植行进行的。
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（2）侧向滚动：
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侧向滚动由一根直径为75～150毫米的铝管或镀锌钢管组成。该管是半径为0.5～1.0米的金属轮的轴。管的最大长度为300～400米，喷头安装于支管上，支管上装有旋转连接器，连接器上装配有平衡器以保证支撑杆竖直。每个位置灌溉面积的宽度为20～30米。安装在系统中的引擎在预设的水量灌溉完后会将滚轮推到下一个灌溉位置，通常一个位置的灌溉时间为3～12个小时。操作者必须开启引擎并使系统前进到间距为12～24米的下一个位置。侧向滚动系统适于坡度大于5%的土地灌溉，而且只适于矮冠幅作物。
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（3）移动喷枪：
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移动喷枪需要较高的工作压力（6～8巴）。单个喷枪的喷水量可达60米V小时，湿润半径可达50米。水由拖车卷轴上的大直径可弯曲软管提供。可通过把软管缠绕到卷轴上或通过引擎或水压来推动喷枪。在不同的组合里，喷枪安装在有轮拖车上并有缆线拖动到大田的远处。
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（4）线状移动：
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线状移动支管由直径较大（100～200毫米）、长200～400米的铝管安装在有轮子的移动架上构成（见彩色插图10）。支管上的出水器可以是喷头、静态或动态喷雾器和旋转器。系统由柴油机或电动机驱动。进水口设在管的末端或中间位置。灌溉水可通过田间给水栓供应或用直径较大的可弯曲软管直接从田块边缘的沟渠里抽水。前进的速度取决于灌溉的水量、土壤的吸水量以及喷头的出水量。前进的距离可达1000～2000米。一列完成后，支管可掉转180°并从相邻的列返回。
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（5）时针式：
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出水器
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早期机械化系统配置有普通高压喷头。由于风的影响、喷头的间距过大、出水量大导致的地表径流、水滴击打土表的影响等导致普通高压喷头的水分分布通常不均匀。它的另一个缺点是能耗较大。
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在移动灌溉系统中，除了灌溉量因素外，“特定纵向排放”参数（SLD），也叫移动管道单位长度每小时的排放量，也非常重要。需要用这个参数来估计可能的最大灌溉面积。SLD是指单位长度的每小时排放量。例如：系统排放量为600米3/小时，支管长度为400米，那么SLD=600/400=1.5米3/（米·小时）。
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在不产生土壤径流的情况下，SLD的值越大，系统在给定时间内灌溉的面积越大。通常SLD的范围为0.5～2米3/（米·小时），一般前进速率为50～100米/小时。
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在过去10年里，开始趋向于应用安装密度较大、低流量的出水器。静态和动态喷雾器及旋转器已经得到应用，而且现在支管上的安装间距为2～4米。普通出水器的流量为1～2米3/小时。
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现代机械化系统安装有复杂的控制器，可以对移动速度、流量以及水供应系统的启动和结束进行全面控制。
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（二）肥料注入技术
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1.地面灌溉中的灌溉施肥
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灌溉施肥并不常用于地面灌溉中。当应用灌溉施肥时，可将一定量的固体肥料或肥料溶液倒入水渠里。选用的设备有许多种，如最初的有底部开口可调节的（用于施用固体肥料）及有人工调节阀的（用于施用肥料溶液）肥料罐，到现在波涌灌用的最完善的配有自动阀的肥料注入设备。
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液氨可通过它本身的压力注入到灌溉系统中。
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地面灌溉中施加肥料的利用率较低，造成浪费。大量的肥料，特别是氮肥，会淋溶流失或渗滤到地表下层。尽管如此，也有种植者通过地面灌溉施肥，他们认为在经济效益方面较高的产量和较好的品质会抵消肥料的损失。在平地灌溉和波涌灌中，经常应用灌溉施肥，它的较高效率已得到证明。
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2.加压灌溉中的灌溉施肥
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（1）肥料罐（彩色插图11）：
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减少控制首部的水流并将一部分水流转移到含肥料溶液的肥料罐可产生压力差。足量的水通过直径为9～12毫米的管时需要的压力梯度为0.1～0.2巴。肥料罐是用抗腐蚀的陶瓷衬底或镀锌铸铁、不锈钢或纤维玻璃做成，以确保经得住系统的工作压力。固体可溶肥料在肥料罐里逐渐溶解，液体肥料则与水快速混合。只要肥料罐里还有固体肥料，养分浓度都比较稳定。在最后阶段，肥料罐里的固体肥料都流走了。由于肥料溶液不断被稀释，养分浓度便开始下降。该系统较简单、便宜，不需要用外部能源就可以达到较高的稀释倍数。然而，该系统也存在一些缺陷，如无法精确控制灌溉水中的肥料注入速率和养分浓度，每次灌溉之前都得重新将肥料装入施肥罐内。节流阀增加了压力的损失而且该系统不能用于自动化操作。
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（2）文丘里施肥器（彩色插图12）：
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文丘里施肥器是通过水流经狭窄流道产生的吸力吸取肥料的。水流经狭窄部分时流速加大，形成负压，将肥料溶液从一敞口肥料罐通过狭缝下的管道吸取上来。
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文丘里施肥器用抗腐蚀材料制作，如铜、塑料和不锈钢。文丘里施肥器的注入速度取决于所损耗的压力，损耗的压力受施肥器类型和操作条件的影响，损耗量为原始压力的10%～75%。
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文丘里注射器的操作需要有过量的压力来保证必要的压力损耗；施肥器入口稳定的压力是养分浓度均匀的保证。压力损耗量用占入口处压力的百分数来表示，吸力产生需要损耗入口压力的33%以上，但是两级文丘里施肥器只需损耗10%的压力。吸肥量受入口压力、压力损耗和水管直径影响，可通过控制阀和调节器来调整。一般吸肥量的变动范围为100～2000毫升/小时。文丘里施肥器可安装于管路上或者作为管路的旁通件安装。在温室里，作为旁通件安装的施肥器其水流由一个辅助水泵加压。
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文丘里施肥器的优点有：不需要外部能源，从敞口肥料罐吸取肥料的花费少，吸肥量范围大，操作简单，磨损率低，安装简易，方便移动，适于自动化，养分浓度均匀且抗腐蚀性强。不足之处为：压力损失大，吸肥量受压力波动的影响。
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（3）施肥注射泵：
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a.水力驱动泵：
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该泵是靠水流通过涡轮来工作的，也可以由膜或活塞来操作。可以按一定的肥水比将肥料加到灌溉水中，排放量受水压影响，停水会终止肥料的注入。
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b.膜式泵（彩色插图13）：
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这种泵有两个膜部件，一个安在上面、一个安在下面，之间通过一根竖直杠杆连接。一个膜部件是营养液槽，另一个是灌溉水槽。灌溉水同时进入到两个部件中较低的槽，产生向上运动。运动结束时分流阀将肥料吸入口关闭并将注射进水口打开，膜下两个较低槽中的水被射出。向下运动结束时，分流阀关闭出水口并打开进水口，再向上运动。当上方的膜下降时，开始吸取肥料溶液；而当向上运动时，则将肥料溶液注入到灌溉系统中。膜式泵比活塞注射泵昂贵，但是它的运动机件较少而且组成部分与腐蚀性肥料溶液接触的面积较小。膜式泵的流量为3～1200升/小时，工作压力为1.4～8巴。溶液注入量与排水量之比为1∶2。由一个计量阀和脉冲转换器组成的机械阀对膜式泵进行调控，主要调控预设进水量与灌溉水流量的比率。
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可采用水力驱动的计量器来进行按比例灌溉施肥。在泵上安装电子微断流器将电脉冲转化为信息传到灌溉控制器来实现自动控制。
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c.活塞式泵（彩色插图14）：
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活塞式栗利用加压溉水来驱动活塞。它所排放的水量是注入肥料溶液的3倍。泵外形为圆柱体并含有一个双向活塞和一个主先导阀的交流发电机操作，泵从肥料罐中吸取肥料溶液并将它注入到灌溉系统中。泵启动时有一个阀门将空气从系统中排出，并防止供水中断时肥料溶液虹吸到主管。活塞式泵的流量为1～250升/小时，工作压力为1.5～8巴（15～80米水头压力）。可用流量调节器来调节泵的排放量或在驱动泵的供水管里安装水计量阀来调节。与注射器相连的脉冲传感器可将脉冲转化为电信号将信息传送给溶液注入数量控制器。然后控制器据此调整灌溉水与注入溶液的比率。
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d.无排水式水泵：
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水力发电机含有一个活塞和一个传送水压的反方向阀。注入的肥料溶液与灌溉水的比率由人工通过外部刻度表调节或由控制器调节。肥料溶液通过水泵按比例注入到水流中，这样就不需排水，因为所有的水都通过水泵。连续按比例施肥可由混合槽来操作，在混合槽中肥料和灌溉水被混合。泵可安装于管路上或者安装于管的旁路。它的流量范围为2～250升/小时，工作压力为1.5～8巴。
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e.电力泵（彩色插图15）：
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电力泵便宜可靠，运行费用低，便于与自动化结合。基于薄片模型的电力泵有很多种，有小型低流量的膜式泵也有大型高流量膜式泵。一些泵的工作原理是交互式置换膜片。其他的使用正置换单元并用单相交流发电机作为主要能源。工作压力为1～10巴。作为标准的配置，膜式泵有一个隔离槽，以防止膜用旧破损造成溶液外流浸渍泵本身及系统的其他组成部分。
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活塞式电力驱动泵与活塞式水力驱动泵的工作原理相似。它们都非常精确、较膜式泵不受压力影响，所以可用于精确混合溶液。比如在一些配方里，要求不同溶液间的比例应恒定且可完全调节。不同速率的发电机允许流量的范围很宽，为0.5～300升/小时，工作压力为2～10巴。
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（三）灌溉施肥的管理
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肥料注入位置
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可在田间控制首部将肥料溶液注入到灌溉系统，但需要每个田块都要有注入设备，从而造成总费用比单独设一个肥料主要注入点的高。另一种办法可以在一级主管起始端注入肥料，这是大田作物的一种常用方法。最方便也是许多情况下投资最少的方式是在一个主要注入点集中注入肥料，这种布置可节省劳力而且适于自动化（彩色插图16）。
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控制和自动化
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肥料可以按比例或按数量施入灌溉系统。在按数量施肥中，每次灌溉期间可通过注射器、施肥泵或肥料罐将一定量的肥料注入灌溉系统，施肥可人工或自动化启动和控制。按比例施肥是根据灌溉水和肥料溶液间的设定比例将肥料注入灌溉水中。在无土栽培中常用按比例施肥，主要是由施肥泵以脉冲形式操作，脉冲通过脉冲转换器传送的信号和计量阀的信号来调节。施肥量调节器由一个小测量槽和一个磁共振断续器组成。在砂壤和无土栽培中，恒定比例的灌溉施肥技术是很必要的。
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施肥时间
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灌溉施肥可在灌溉循环的某一段时间内应用，这种情况下开始和结束时都可以不用施肥，这样确保了灌溉开始时产生适宜的压力，结束时把所有的养分都冲洗出灌溉系统。可按比例或按数量施肥。
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自动控制
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（1）螺线管：
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一个三相控制阀将灌溉控制器或田间设备发射的电脉冲转化为机械运动，机械运动会激活液压阀或产生更多的液压脉冲。
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（2）控制器：
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控制器的功能为协调和控制灌溉施肥的全程运作。在按比例施肥系统中，施入的肥料溶液被分为几小部分，再分别按设定的比例注入到水量表发射的脉冲里。控制器可独立操作也可与中心计算机连接。
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（3）原位闭合液压阀：
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该阀可控制肥料溶液流入灌溉系统并具有抗腐蚀性。原位闭合液压阀必须是常闭合类型的，因为这样可在控制水管损坏时立即切断肥料溶液的流动。
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避免器件腐蚀损坏
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绝大部分的肥料溶液都具有腐蚀性，可损坏系统的金属部件，所以与肥料溶液接触的部件必须是抗腐蚀的。而且，施肥设备和灌溉系统在每次施肥完后都必须彻底冲洗干净。
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避免肥料回流
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供水网络与灌溉水网络相连时，需要特别注意避免含有肥料的灌溉水回流到供水网络。当供水出现问题时，会出现回流现象。避免回流的两种基本方法为：反虹吸和回压。
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当供水管路中小型水管中液压梯度过大引起供水管路的压力降低，此时会出现反虹吸。当供水中断、水泵停机或断电都会出现反虹吸。
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灌溉系统的压力比供水系统的压力高时会出现回压，应用增压泵灌溉或灌溉地区的地势比贮水池的高时就会出现灌溉系统的压力比供水系统的压力高。
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将饮用供水系统与灌溉施肥溶液分隔开可避免回流。有些回流防止器只能避免反虹吸，有些则可以避免反虹吸和回压。为了保险起见，大多数情况下需要安装一个双重止回阀装置，而在一些情况下只需要一个减压回流止回阀就足够了。
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安装在最后一个阀门以外的常减压断路器可允许空气在压力降低时流进下游管道。常减压断路器内有一个通过弹簧安装的通气阀，这个通气阀不适于靠外部能源操作的灌溉施肥系统。真空破坏装置只对防反虹吸有效，不能避免回压。
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双重止回阀装置含有两个串联的止回阀，它通过弹簧或重力装载，并且安装在两个紧靠一起的阀门中间。这个设备可防止反虹吸或回压引起的回流，一般安装在施肥系统前面。
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减压回流防止器含有两个独立的内部止回阀，由一个减压区隔离。减压区的压力比入口的低，比出口的高。当出口的压力接近于入口的压力时，两个阀关闭，避免了回流。
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六、养分需求、施肥量及施肥时间
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（一）番茄
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1995年Bar Yosef报导了生长在砂壤土上、果实产量为195吨/公顷的温室番茄的养分吸收量。每种营养元素的吸收总量分别为：氮450千克/公顷，磷65千克/公顷，钾710千克/公顷。吸收量会随时间变化（图3），刚种植时吸收量随时间的推移不断增大，到种植40～80天期间出现第一个吸收高峰，然后在150～180天期间出现第二个高峰。
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以色列农业部推广中心对砂壤土上番茄产量为100吨/公顷的施肥总量建议为：氮280千克/公顷，磷40千克/公顷，钾415千克/公顷。不同时期的施肥量见图4。在施肥时可参考这些数据，必要的时候可进行修正。
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养分吸收除了受其他因素影响外，还受生长条件的影响。田间砂壤土种植的番茄，产量为127吨/公顷时的养分吸收为：氮250千克/公顷，磷24千克/公顷，钾370千克/公顷（Bar Yosef，1995）。图5给出了氮磷钾的每日吸收量，这与温室番茄的吸收量有很大的差别（图3）。
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Fig.3.Uptake rate of nutrients by greenhouse tomatoes.
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对于不同的生长条件，Wolf等人（1985）建议番茄产量为67吨/公顷时的养分吸收为：氮201千克/公顷，磷23千克/公顷，钾312千克/公顷，镁31千克/公顷，硫46千克/公顷。而Achilea认为番茄产量为90吨/公顷时的养分吸收为：氮350千克/公顷，磷35千克/公顷，钾415千克/公顷，钙100千克/公顷，镁18千克/公顷。按每吨果实的养分吸收量算，除镁外，不同组的数据间差异并不显著。叶片分析是判断最佳施肥水平的一个好方法。与作物产量相关的养分正常水平需通过实验确定。例如，1990年West-erman给出了番茄叶片的正常养分水平（表6）。如果含量比正常养分水平低，说明植株缺乏这种元素，需要增加施肥量；如果含量比正常养分水平高，说明养分过剩，需要减少施肥量。
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Fig.4.Recommended nutrient application rates for tomatoes，according to the growth seasons.
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Fig.5.Uptake rates of nutrients byfield-grown tomatoes.
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Table 6.Normal nutrient concentrations in trellised tomato（1stmature fruit），youngest full mature leaves.
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Fig.6.Uptake rates of nutrients by bell pepper.
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（二）大甜椒
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蔬菜应用灌溉施肥的另一个例子是大甜椒的种植。种植在砂土上的甜椒产量为75吨/公顷时的养分吸收为：氮205千克/公顷，磷31千克/公顷，钾370千克/公顷（Bar Yosef，1995）。养分吸收随时间而变化，播种后第70天到第110天期间吸收量达到顶峰（图6）。图7列出了推荐施肥量。以色列海法化学工业公司根据一些资料列出了种植在中等砂土上的产量为50～70吨/公顷的甜椒养分吸收量，其中氮为300～400千克/公顷，磷为87～114千克/公顷，钾为290～415千克/公顷。
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Fig.7.Recommended nutrient application rates for bell pepper，according to the growth seasons.
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表7列出了甜椒叶片的正常养分浓度（Westerman，1990）。
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Table 7.Normal nutrient concentrations in bell pepper（midgrowth），youngest fully mature leaves.
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（三）香蕉
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1989年Lahav和Turner计算出了香蕉鲜果产量为50吨/公顷时对各种营养元素的平均吸收量以及植株残体的养分含量（图8和图9）。
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Fig.8.Nutrients removed by a banana crop，yielding 50 t/ha fresh fruit.
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Fig.9.Mod—nutrients removed by a banana crcp，yielding 50 t/ha fresh fruit.
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种植在砂壤土上的香蕉产量为40～50吨/公顷时，其每年的推荐施肥量见表8。
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Table 8.Recommended fertilizer rates fo rbananas（kg/ha）.
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推荐施肥量与作物对养分的吸收量是一致的，表中的范围是考虑到不同的产量和土壤本身所含的有效养分以及养分在土壤中的固定作用。
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Fig.10.Average nutrient content of maize，yielding 9.1 t/ha grain.
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（四）玉米和甜玉米
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1991年Corrazina等人给出了玉米籽粒产量为9.1吨/公顷时地上部分的养分含量，见图10和图11。
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Fig.11.Average micro—nutrient content of maize，yielding 9.1 t/ha grain.
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甜玉米叶片的正常养分水平可参考表9（Westerman，1990）。
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Table 9.Normal nutrient concentrations in sweet corn（aftersilking），ear leaf.
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1985年Wolf等人报道了甜玉米产量为10.1吨/公顷时对养分的平均吸收量为：氮157千克/公顷，磷23千克/公顷，钾126千克/公顷，镁13千克/公顷。1995年Bar Yosef报道了生长在壤土上的甜玉米产量为28吨/公顷时对养分的吸收量较高，其中氮240千克/公顷，磷40千克/公顷，钾320千克/公顷。图12显示了养分吸收随时间的变化，而图13显示了推荐施肥量。
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Fig.12.Daily nutrient uptake by sweet com.
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Fig.13.Recommended daily nutrient application in sweet com.
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（五）柑橘
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柑橘吸收的大部分养分都在果实中，这是计算施肥量的基础，同时也必须考虑土壤本身的有效养分含量和养分在土壤中的反应。从Erner等人（1999）的资料可以计算出产量为50吨/公顷时柑橘的养分吸收量范围，而Wolf等人1985年给出了柑橘产量为60吨/公顷时的养分吸收范围（表10）。
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Table 10.Nutrient removal by citrus fruit and oranges，kg/ha.
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以上范围吸收较大，需要有更具体的数值。海法化学工业公司收集了几种柑橘品种的平均养分吸收数量（表11）。虽然表11的数据作为一般的施肥指南是可行的，但是对于不同的土壤和气候条件最好有更具体的数据。
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Table 11.Nutrients removed by 50 t/ha of fresh fruit for several citrus varieties，kg/ha.
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柑橘类果树叶片（4～7个月龄，无挂果末次梢上春天抽生的叶片）的正常养分浓度可从Erner等人（1999）的资料推导出（表12）。如果叶片养分含量比表12所示的最低正常养分水平低，说明植株缺乏这种元素，需要增加施肥量；如果含量比最高的正常养分水平高，说明养分过剩，需要减少施肥量。
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Table 12.Normal nutrient concentrations in citrus leaves.
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多种其他作物的灌溉施肥用量指南可以在海法化学工业公司和国际钾肥研究所（瑞士巴塞尔）的出版刊物上找到。
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七、监测和控制
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（一）水分需求的监测
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（1）张力计法：
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用张力计测量土壤的水分张力，这个方法得到广泛应用（彩色插图18）。在应用张力计确定土壤需水量之前，必须建立土壤水分张力和当前土壤水分含量之间的关系。这种关系是一种土壤性质，受土壤质地和结构的影响。在一个闭合的多孔陶瓷压力盘产生不同压力作用于测定土样，测出土壤的不同残余水分含量，便可得到土壤水分张力和当前的水分含量之间的关系。
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张力计是一根充满水的密闭的管子，一端有一个多孔陶瓷头，可插入土壤中。另一端连接一个压力表。通过多孔陶瓷头的吸力，水分不停地流动直到土壤水分张力与张力计的压力达到平衡。压力表的读数表示土壤水分的张力大小，可据此算出灌溉需水量。张力计只在部分土壤水分张力范围下才有效。当张力大约为80巴时，空气会渗入到多孔陶瓷头中并干扰压力测量。张力计所测得的土壤湿度只是某个点的，所以每个灌溉区都应在不同深度进行测量。
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（2）中子探测器：
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这种方法的原理是中子从一个高能量的中子源发射到土壤中。中子与氢原子碰撞后，动能减少、速度变小，这些速度较小的中子可被检测器检测到。土壤中的大多数氢原子都存在于水分子中，所以检测到的中子数量可转化为土壤水分含量。转化时，因中子散射到的土壤体积会随水分含量变化，所以也必须考虑到土壤容积的大小。在相对干燥的土壤里，散射的面积比潮湿的广。测量的土壤球体的半径范围为几到几十厘米。
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（3）时域反射计（TDR）：
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在过去的10年里，TDR已被用于测定土壤水分。这个方法是基于水分子的带电性质。水分子具有导电性而且是极性的，还具有相对较高的绝缘灵敏度，该绝缘灵敏度也可代表电磁能的吸收容量。设备由两根平行的金属棒构成，棒长为几十厘米，可插在土壤里。金属棒连有一个微波能脉冲产生器，示波器可记录电压的振幅并传递两根棒在土壤介质不同深度时它们之间的能量瞬时变化。电解质反应数据可转化为单位容积土壤的水分含量。
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（二）通过植株分析监测养分需求
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用实验方法模拟实际田间生长环境来测定具体某个作物品种对养分的吸收量和吸收速率。可根据这些数据计算出在理想条件下（养分间没有发生反应、水未被生长介质滞留、施入的肥料全部被植物吸收）植物对养分的需求。实际上，水会被生长介质滞留住，并且随着肥料进入水中产生渗透压而使滞留量增大。植物通过根细胞膜的渗透势梯度吸收水分和养分。水和土壤或生长基质中的养分浓度会因为发生沉淀反应、吸附作用、解吸作用或养分释放到土壤溶液而发生变化。
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虽然作物对养分的需求量和吸收速率是决定施肥策略的重要参数，但是仍需要考虑一些其他因素以确定最佳施肥量，可采用多种方法。
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肉眼观察植物缺素症是常用的一种诊断方法。虽然某种养分的缺乏会引起叶片颜色变化、叶片枯萎以及植物器官变形等，但是这些症状也可能是由其他因素引起。所以，高水平的鉴定是正确诊断的前提。这个方法的缺点是缺素很严重时才会出现症状，而这时要补充养分已经太晚了，从而不能获得最高产量。
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植物组织中某种养分的浓度是该种元素对植物有效性的良好指标。在前面的章节里给出了一些作物养分丰缺的叶片元素含量。但由叶片分析所得的施肥建议并不总是很有针对性。植物组织中的养分浓度会随着组织的生理年龄而变化。大气湿度和温度以及土壤湿度会通过影响植株的蒸腾、溶质转移和生长速率从而影响养分浓度，所以植物组织采样需要有严格的标准。通常，应该从生长旺盛、没有任何干旱迹象的植株取样。比如，以色列农业部推广中心建议成熟柑橘叶片取样要求为：当年生长的梢、靠近果实、距地面1.5米高并且在树的北面。对于香蕉，叶片与叶柄是分开取样的。从上往下数，采取第三片叶的一部分叶片和第七片叶的一部分叶柄用于分析。
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经常要用到植物组织的临界养分浓度概念，如果浓度低于临界值，作物产量会受到限制。然而一种养分的临界值会受其他养分的浓度影响，在不止一种营养元素缺乏的情况下，增加其中一种元素的浓度会改变其他元素的临界浓度。正由于这些限制，1979年Sumner发明了“诊断和推荐综合系统”（DRIS）法。在这种方法中，大量元素（N、P、K）肥料的推荐施用量是根据一系列的测定和计算所得的计算指数进行的，该计算指数可以表示一种元素的丰缺程度。例如，测出植物组织的养分浓度并计算它们之间的比例，然后将它们与在相似条件下生长并获得高产量的同一品种植物相比，便可判断出它们的丰缺程度。这种计算养分需求量的方法比通过单一元素的临界值判断要好。但是，该法也有一些局限性，因为是对正在生长的作物进行测定的，所以它的矫正养分缺乏和防止养分缺乏功能只对尚未出现症状的植株有效。同时，指数的计算需要知道高产作物的养分间比例，而这并不总是已知的。
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（三）土壤测试
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无土栽培植物的养分需求量通常不是通过测定生长基质的养分状况确定的，因为通常生长基质不会吸收和释放养分，养分先溶解在生长基质中的水中再被植物吸收。重复使用基质，植物病原菌会大量增加，易引起病害。这种情况下，应该进行微生物分析和杀菌消毒以避免植物病害爆发。
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对于生长在土壤中的植物，土壤测试是确定肥料需求的必要手段。土壤分析应阐明土壤中某种营养元素的含量对要种植的某种具体作物而言是充足还是缺乏。土壤本身含有各种养分，通过先前施用化肥或有机肥也会有养分残留。但是土壤中的养分只有一小部分能被植物吸收利用，即对植物有效。氮主要存在于有机物中，并且只有被微生物分解形成硝态氮和铵态氮才能被植物吸收利用。土壤中的磷只有一小部分是速效磷，但土壤磷库会释放磷以维持土壤溶液的磷浓度。土壤中只有交换性钾和存在于溶液中的钾才能被植物吸收利用，但是随着有效钾不断被吸收，它与固定态钾之间的动态平衡被打破，钾会被转化释放到土壤溶液。测出土壤的营养元素总含量并不能说明它们对植物的有效性。现已有只浸提出潜在有效养分的分析方法，这些方法广泛应用于土壤分析实验室，分析数据可以可靠地估测养分的有效性。
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不同元素和不同土壤的浸提方法也不同，一些方法用弱酸或弱碱作浸提剂，一些则使用离子交换树脂，以模拟根对养分的吸收。阳离子有效性（如钾离子）通常都是测定浸提的可交换性部分。在用分析数据进行诊断之前，必须要用田间试验中作物对养分的反应结果来校正分析数据。
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确定一种作物对养分的需要量时，必须将作物对养分的总需求量减去土壤所含的有效养分含量。另外，灌溉施肥中使用的水溶性养分，特别是磷肥，在土壤中会发生反应而使有效性降低，对于用土壤种植的作物，施肥时必须考虑到这一点。例如，磷肥的施用量通常比植物实际需要的量大，从而满足植物的吸收。
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土壤和生长基质测试应包含另外两个参数：电导率（EC）和pH。土壤或生长基质中水浸提物的电导率可反映可溶性盐分含量。施肥后没有被植物吸收的或没有淋失的那部分养分及灌溉水本身会造成盐分累积，盐分浓度增加会使根际环境的渗透压升高、根系对水分和养分的吸收减少，从而造成减产。一些离子过量会对植物有毒害作用，并会对土壤结构产生负作用。
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土壤和生长基质浸提物的pH反映了土壤和生长基质的酸碱度。大多数植物在pH接近中性时长势最好。一些肥料具有酸化作用，如施用铵化合物会因氧化成硝态氮而使酸度增加。缓冲作用很弱的介质如粗质地砂壤土，酸化作用比细质地土壤更为明显。当灌溉水含有过量钠离子时，土壤会碱化。
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以色列农业部推广中心已发布了标准取样程序。
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通常用土钻从土面下0～20厘米和20～40厘米两个土层采取有代表性的土样。对于深根作物，取样土层应为0～30厘米和30～60厘米；对于碱化土壤，最好在地面60厘米下取样。需调查取样地块的土壤均匀度，若表层土壤的颜色、倾斜度和耕作历史不同，可将田块划为几小块来取样，每块均匀田地（或每小块田）和土层一般取30～40个点。然后将这些样品充分混合，取大概1千克土样带到实验室分析。生长期间的取样须在灌溉前进行，除去表层5厘米的土样，取样深度至15～20厘米。其他的步骤与上面所述的相同。
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（四）水质监测
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要对水的化学成分进行测定以判断是否可用于灌溉施肥。水的pH应接近中性且电导率需在一定范围内，大概在1分西门子/米左右。肥料加入水后会升高水的电导率和改变pH，而灌溉施肥技术要求肥料溶液应具有微弱的酸性、低的电导率。应根据这两个参数来选用与灌溉水水质相配的肥料。对于电导率相对较高的灌溉水，阳离子的比率（Na/Ca+Mg）对防止土壤碱化具有重要意义。可根据碳酸氢盐的浓度来选用磷肥，灌溉水中若碳酸氢盐浓度相对较高，通常还伴有钙离子，则易形成正磷酸盐沉淀，这种情况下，最好选用聚磷酸盐肥料。
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在无土栽培中，灌溉施肥的水质监测是控制植物养分的主要手段。以色列农业部推广中心已发布了关于灌溉水和排放水的水质以及水质管理的详细建议。每天的灌溉循环次数视不同的作物和不同的生长时期而定，应该不时调节灌溉频率以保证有20%～30%的灌溉水被排出。
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需要经常监测从滴头流出的加肥后溶液的pH和收集的排放水的pH。加肥后溶液的最佳pH为5.5～6.0，如果pH低于5.5则需要改变肥料溶液的组成。
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加肥后溶液的预期电导率可通过测定未加入肥料时灌溉水的电导率并加上肥料溶液的电导率估计值来计算。从滴头处收集的加肥后溶液的电导率值应在计算值的10%以内。如果超出这个范围，需要检查施肥设备、肥料稀释程序或肥料溶液的组成。比较加肥后溶液的电导率和排放水的电导率可以知道生长介质的盐化可能，如果两者相近，表明正常；如果排放水的电导率比加肥后溶液的电导率高20%以上，生长介质就会有盐化的危险。排放水的氯过量说明电导率较高是由灌溉水中的盐分造成的。这种情况下，应增加灌溉水量以提高盐分从生长介质的渗漏量。
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比较加肥后溶液的养分浓度和排放水的养分浓度可以知道养分的吸收程度。排放水的养分含量过高时，应减少施肥量；排放水的电导率比加肥后溶液低时，说明植物的养分吸收量高，需要增加施肥量。
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可通过测定排放水的亚硝酸盐浓度来监测生长基质的通气状况，形成亚硝酸盐表明环境缺氧。在正常通气良好的介质中，氮化合物被完全氧化为硝酸根，不会形成亚硝酸盐。大部分情况下，延长灌溉间的间隔时间会减缓缺氧现象。
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灌溉施肥系统的管理需要经常对加肥后溶液和排放水的电导率、pH、硝酸盐、铵盐、氯化物、钙、镁、磷酸盐、钾、钠、碳酸氢盐和微量元素进行测定。
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附录1 水分和养分需求的计算（举例说明）
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1.营养元素用量转化为商品肥料用量计算
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Qc=商品肥料用量（千克）
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Nu=营养元素量（千克）
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P%=商品肥料中的养分含量（重量百分含量）
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Qc=Nu/P%
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例如：如施用50kg纯氮，硫酸铵含氮21%，
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则硫酸铵用量Qc=50/21x100=238.1千克
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2.液体肥料的重量转化为体积计算
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通常用体积表示液体肥料的量比用重量表示更方便。
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Vc=商品液体肥料的体积（升）
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Qc=以重量为单位（千克）的商品液体肥料的数量
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Sd=液体肥料的比重（千克/升）
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Vc=Qc/Sd
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例如，硝酸铵液体肥料重量为Qc=250千克，溶液比重为Sd=1.27千克/升，
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则硝酸铵液体肥料的体积Vc=250/1.27=196.8升。
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3.两种肥料结合施用的用量计算
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当两种或多种营养元素同时施用时需将两种或多种肥料混合。
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Qa=肥料a的用量（千克）
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Qb=肥料b的用量（千克）
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Nu1=肥料a中营养元素的量（千克）
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Nu2=肥料b中营养元素的量（千克）
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Nu1a%二肥料a中营养元素1的浓度（重量%）
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Nu2a%=肥料a中营养元素2的浓度（重量%）Nu2b%=肥料b中营养元素2的浓度（重量%）Qa=Nu2/Nu2a%
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Qb=（Nu1-Qa×Nu1a%）/Nu1b%
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例如，Nu1=50千克N，Nu2=50千克K2O，
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肥料a为KNO3（13-0-46）
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Nu1a%=13（13%N），Nu2a%-46（46%K20），
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则肥料a硝酸钾的用量Qa=50千克/46%=108.7千克该数量的硝酸钾含有：Nu1a（N）=108.7千克×13%=14.1千克N
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需从另一肥料补充的Nu2a（N）=50-14.1=35.9千克
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肥料b为NH4NO3（21-0-0），
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则肥料b硝酸铵的用量Qb=35.9/21%=170.8千克
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4.每灌溉面积单元和每次灌溉的肥料用量计算
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Qfo=每次灌溉的肥料用量（千克）
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Qfa=每灌溉面积单元的肥料用量（千克）
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Au=灌溉的面积单元数（公顷）
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Qfo=Au×Qfa
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例如，Qfa=200千克/公顷，Au=15公顷，
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则每次灌溉的肥料用量Qfo=15公顷×200千克/公顷=3000千克
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5.每次灌溉的肥料量及灌溉水量计算
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Qfo=每次灌溉的肥料量（千克）
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Qwa=灌溉水量（米3/公顷）
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Fcw=灌溉水中肥料浓度（毫克/升）
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Au=灌溉的面积单元数（公顷）
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Qfo=Au×Qwa×Fcw
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例如，Qwa=300米3/公顷，Fcw=200毫克/升=200克/米3=0.2千克/米3，Au=15公顷
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则每次灌溉的肥料量Qfa=15公顷×300米3/公顷×0.2千克/米3=900千克
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6.营养液体积计算
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Nsv=营养液体积（升）
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Fs%=在一定温度下的肥料溶解度（%W/V）
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Qf=肥料用量（千克）
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Wv=溶解肥料所需的最少水的体积（升）
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Ww=溶解肥料所需的最少水的重量（千克）
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Sd=溶液的比重（千克/升）
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Nsv=（Qf/Fs%+Qf）/Sd
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例如，Qf=200kg NH4S04，Fs%NH4SO4（20℃）=750克/升，Wv=200/75%=266.7升，Ww=266.7千克
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在溶解过程中，溶液的体积要比肥料和水的总体积小。实际体积可通过测定溶液的比重来求算。Sd=1.2（需要测定），
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则营养液体积Nsv=（266.7千克+200千克）/1.2=466.7/1.2=388.9升
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7.营养液中养分重量百分浓度计算
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Nus%=营养液中的养分浓度（w/w，%）
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Qf=肥料用量（千克）
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Nu%=肥料中的养分含量（w/w，%）
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Nsv=肥料溶液的体积（升）
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Sd=肥料溶液的比重（千克/升）
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Nus%=Qf×Nu%/（Nsv×Sd）
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例如，Qf=200千克，Nu%=61%，Nsv=500，Sd=1.12，
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则营养液中养分重量百分浓度Nus%=200×61%/（500×1.12）=21.8%
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8.营养液中养分体积百分浓度计算
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Nus%=营养液中的养分浓度（v/v，%）
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Qf=肥料用量（千克）
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Nu%=肥料中的养分含量（w/w，%）
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Nsv=肥料溶液的体积（升）
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Nus%=Qf×Nu%/Nsv
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例如，Qf=200千克，Nu%=61%，Nsv=500升，
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则营养液中养分体积百分浓度Nus%=200×61/100/500=24.4%
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9.养分的稀释比例计算
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计算养分的稀释比例是为了调节灌溉水量和注入溶液中肥料量的比例。
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Dr=稀释比例
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Fnc=灌溉水中最终的养分浓度，w/v（毫克/升）
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Nuc=肥料母液中的养分浓度，w/v（%）
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Dr=Fnc/Nuc
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例如，Fnc=50毫克/升N，Nuc=26.7%N=267克/升=267000毫克/升
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则养分稀释比例Dr=50/267000=1∶5340=187毫升/米3
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10.肥料泵流速计算
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需要计算肥料泵的流速以选择合适的肥料泵及在田间通过人工或控制器调节泵的流速。
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Pfr=泵流速（升/小时）
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Fnc=灌溉水中最终的养分浓度，w/v（毫克/升）
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Nuc=肥料母液中的养分浓度，w/v（%）
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Wfr=灌溉水的流速（米3/小时）
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Pfr=Wfr×Fnc/Nuc
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例如，Wfr=80米3/小时，Fnc=50毫克/升，Nuc=26.7%，
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则泵流速Pfr=80米V小时×50毫克/升/26.7%=14.5升/小时
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附录2 彩色插图
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图1 近观滴头及其滴头周围鳄梨的细根
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图2 以色列海法城的空中巴哈伊花园
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图3 观赏植物的无土栽培（舍非尔苗圃，以色列）
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图4 中国的大水漫灌图5喷灌（纳安公司，以色列）
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图6 喷头种类（纳安公司，以色列）
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图7 果园微喷灌（纳安公司，以色列）
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图8 滴灌条件下土壤的湿润形状（耐特菲姆公司，以色列）
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图9 滴头种类（耐特菲姆公司，以色列）
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图10 线型移动灌溉
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图11 肥料罐
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图12 文丘里施肥器及十字断面
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图13肥料泵（阿米亚德公司和TMB公司，以色列）
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图14 多莎特龙肥料泵
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图15 电力肥料泵（坡罗米能特公司）
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图16 肥料混合器（罗腾公司）
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图17 A级蒸发皿
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图18 张力计（特尔公司，AMI公司，以色列）
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以上彩色插图详见书后。
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参考文献
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||
Aamer，K.，Lowengart，A.and Omar，S.（1997）：Response of seedless water-melon to different nitrogen application through fertigation.A summary of 1996/7 season in vegetables.The Extension Service and the Agricultural Research Organization，Ministry of Agriculture，pp.101～112（Hebrew）
|
||
Achilea，O.：Multi-K for fertigation in field—grown crops，top yields in vegetables and row crops.Haifa Chemicals Ltd，p.24.
|
||
Alam，S.M.，Zafar-Iqbal and Latif，A.（1999）：Fertigation technology for improved phosphorus useefficiency in wheat.Pakistan J.Sci.Indust.Res.42：380～383.
|
||
Alcantar，G.G.，Villarreal，R.M.，Aguilar，S.A.and Papadopoulos，A.P.（1999）：Tomato growth（Lycopersicon esculentum Mill），and nutrient utilization in response to varying fertigation programs.Intern.Symp.on growing media and hydroponics，Windsor，Ontario，Canada.Vol.1 Acta Horticulturae No.481:385～391.
|
||
Alva，A.K.and Mozaffari，M.（1995）：Nitrate leaching in a deep sandy soil as influenced by dry broadcast or fertigation of nitrogen for citrus production.Dahlia Greidinger Intematl.Symp.on Fertigation.Proc.pp.67～78.
|
||
Alva，A.K.，Paramasivam，S.and Graham，W.D.（1998）：Impact of nitrogen management practices on nutritional status and yield of Valencia orange trees and groundwater nitrate.J.Environ.Qual.27：904～910.
|
||
Avidan，A.，Yoles，D.and Sneh，M.（1996）：Fertilizer characteristics.Ministry of Agriculture，Extension Service，Field Service Department，p.107（Hebrew）.
|
||
Balwinder-Singh，Lakhwinder-Singh，Singh-B and Singh-L（1996）：Studies on urea hydrolysis in Typic Ustochrepts of Punjab.J.Indian Soc.Soil Sci.44：638～643.
|
||
Bar-Yosef，B.（1988）：Control of tomato fruit yield and quality through fertigation.Optimal Yield Management（Ed.D.Rymon）.Avebury，pp.175～184.
|
||
Bar-Yosef，B.and Imas，P.（Eds.P.Adams，A.P.Hidding，J.A.Kipp，
|
||
C.Sonneveld and C.Kreij）（1995）：Phosphorus fertigation and growth substrate effects on dry matter production and nutrient content in greenhouse tomatoes.Intematl.Symp.on growing media and plant nutrition in horticul-ture，Naaldwijk，Netherlands.Acta-Horticulturae No.401.pp.337～346.
|
||
Bar-Yosef，B.（1995）：Fertigated vegetables in arid and semi-arid zones.
|
||
In：Scaife，A.and Bar-Yosef，B.：Nutrient and fertilizer management in field grown vegetables.IPI-Bull.No.13，pp.54～104.
|
||
Bassoi，L.H.and Reichardt，K.（1995）：Dry matter and nitrogen accumulation in maize grown during winter given nitrogen fertiliser by soil application and fertigation.Pesquisa Agropecuaria Brasileira 30：1361～1373.
|
||
Bemardoni，C.，Cerioni，G.，Fabbri，A.and Paoletti，M.（1990）：Fertigation experiments in horticulture.Colture-Protette.19：109～112.
|
||
Bharambe，P.R.，Narwade，S.K.，Oza，S.R.，Vaishnava，V.G.，Shelke，
|
||
D.K.and Jadhav，G.S.（1997）：Nitrogen management in cotton through drip irrigation.J.Indian Soc.Soil Sci.45：705～709.
|
||
Boman，B.J.（1995）：Effects of fertigation and potash source on grapefruit size and yield.Dahlia Greidinger Internl.Symp.on Fertigation，Technion，Israel.pp.55～66.
|
||
Boman，B.J.（1996）：Fertigation versus conventional fertilization of Flatwoods grapefruit.Fert.Res.44：123～128.
|
||
Bravdo，B.，Heffner，Y.，Naor，A.，Cohen，S.and Zur，D.（1988）：The in fluence of NPK fertigation in drip irrigated vineyard on yield and quality of‘Sauvignon Blanc’wine grapes.Annual Reports for 1987.Hebrew University of Jerusalem，The Faculty of Agriculture，pp.19～33（Hebrew）.
|
||
Bravdo，B.，Salomon，E.，Erner，Y.，Saada，D.，Shufman，E.and Oren，Y.（1992）：Effect of drip and microsprinkler fertigation on citrus yield and quality.Proc.Intern.Soc.Citriculture，Vol.2：646～650.
|
||
Brito，J.M.C.，Ferreira，D.，Guerrero，C.A.C.，Machado，A.V.，Beltrao，J.，Anac，D.（ed.）and Martin Prevel，P.（1999）：Soil pollution by nitrates using sewage sludge and mineral fertilizers.In：Improved crop quality by nutrient management.Kluwer Acad.Publ.，Dordrecht，Netherlands，pp.223～227.
|
||
Burman，R.D.，Nixon，P.R.，Wright，J.L.and Pruitt，W.O.（1980）：Water requirements.In：Design and operation of farm irrigation systems.ASAE Monograph 3（Ed.M.E.Jensen），pp.189～232.
|
||
Cabrera，M.L.，Kissel，D.E.and Bock，B.R.（1991）：Urea hydrolysis in soil：effects of urea concentration and soil pH.Soil Biol.Biochem.23：1121～1124.
|
||
Campbell，G.S.and Mulla，D.J.（1990）：Measurement of soil water content and potential.In：Irrigation of agricultural crops.ASA publ.30（Eds.B.A.Stewart and D.R.Nielsen），pp.127～142.
|
||
Castellanos，J.Z.，Lazcano，I.，Sosa-Baldibia，A.，Badillo，V.and Villalobos，S.（1999）：Nitrogen fertilization and plant nutrient status monitoring-the basis fo rhigh yields and quality of broccoli in potassium-rich Vertisols of central Mexico.Better Crops Intern.13：25～27.
|
||
Cavazza，D.（1988）：Irrigazione a Goccia.Edagricole，Bologna，150p.
|
||
Champion，D.and Bartholomay，R.（1992）：Fertigation through surge valves.Coop Ext.U.S.Dept，of Agr.Colorado State University.Online.
|
||
Corrazina，E.，Gething，P.A.and Mazzali，E.（1991）：Fertilizing for high yield Maize.IPI Bull.No.5，87 p.
|
||
Deolankar，K.P.and Pandit，P.S.（1998）：Use of drip and fertigation of liquid fertilizers in chickpea.J.Maharashtra Agric.Univ.23：307～308.
|
||
Deutschmann，G.V.（1998）：History of Hydroponics.Online.
|
||
Dillon，J.，Edinger-Marshall，S.and Letey，J.（1999）：Farmers adopt new irrigation and fertilizer techniques.California Agric.53：24～28.
|
||
Dolega，E.K.，Link，H.and Blanke，M.（1998）：Fruit quality in relation to fertigation of apple trees.Proc.2nd Workshop pome fruit quality，Bonn-Rottgen，Germany，Acta Hortic.No.466：109～114.
|
||
Duis，J.H.and Burman，K.A.（1969）：Polyphosphates in irrigation systems.Fert.Sol.13（2）：46～48.
|
||
Eizenkot，A.，Steinberg，Y.，Levy，U.，Levy，D.，Golan，T.and Yutal，Y.（1998）.P and K fertigation in subsurface drip irrigated cotton.Field experiments and research in cotton in 1998.Ministry of Agriculture-Extension Service，Cotton production and marketing board，pp.120～125（Hebrew）.
|
||
Elam，M.，Ben Ari，S.and Magen，H.（1995）：The dissolution of different types of potassium fertilizers suitable fo rfertigation.Dahlia Greidinger Inteml.Sym.on fertigation，Technion，Haifa，Israel，pp.165-174.
|
||
Erner，Y.，Cohen，A.and Magen，H.（1999）：Fertilizing for high yield Citrus.IPI-Bull.No.4，59 p.
|
||
Finn，C.E.，Warmund，M.R.，Yarborough，D.E.and Smagula，J.M.（1997）：Fertigation vs.surface application of nitrogen during blueberry plant establishment.Proc 6thIntern.Sym.Vaccinium culture，Orono，Maine，USA，Acta-Hortic.446：397～401.
|
||
Gratten，S.（1999）：The history & future of hydroponics.Irrig.Jour.July-Aug.Online.
|
||
Griffin，R.A.and Jurinak，J.J.（1973）：Estimation of activity coefficients from the electrical conductivity of natural aquatic systems and soil extracts.Soil Sci.116：26～30.
|
||
Hagin，J.and Lowengart，A.（1996）：Fertigation for minimizing environmental pollution by fertilizers.Fert.Res.43：5～7.
|
||
Hagin，J.and Tucker，B.（1982）：Fertilization of dryland and irrigated soils.Springer Verlag，188p.
|
||
Harrison，C.B.，Graham，W.D.，Lamb，S.T.and Alva，A.K.（1999）：Impact of alternative citrus management practices on groundwater nitrate in the Central Florida ridge：Ⅱ.Numerical modeling.Transct ASAE.42：1669～1678.
|
||
Haynes，R.J.（1990）：Movement and transformations of fertigated nitrogen below trickle emitters and their effects on pH in the wetted soil volume.Fert.Res.23：105～112.
|
||
Heffner，Y.，Bravdo，B.，Louanja，S.，Cohen，S.and Tabekman，H.（1982）：NPK fertigation in vineyard.HASSADEH，Vol.62：828～831（Hebrew）.
|
||
Hipps，N.A.（1992）：Fertigation of newly planted Queen Cox/M9 apple trees：establishment，early growth and precocity of cropping.J.Hortic.Soc.67：25～32.
|
||
Imas，P.，Bar-Yosef，B.and Munuz-Carpena，R.（1998）：Response of lettuce plants grown on different substrates to phosphorus fertigation.Acta Hortic.1988，pp.171～178.
|
||
Kafkafi，U.and Bar-Yosef，B.（1980）：Trickle irrigation and fertilization oftomatoes in highly calcareous soils.Agron.J.72：893～897.
|
||
Koeman，R.（1998）：Chiefly the large enterprises irrigate，fertigate and cool.Fruiteelt-Den Haag 88：13，pp.19～21.
|
||
Kuldip-Singh，Aulakh，M.S.，Bijay-Singh，Doran，J.W.，Singh-K and Singh-B（1996）：Effect of soil pH on kinetics of nitrification in semi-arid subtropical soils under upland and flooded conditions.J.Indian Soc.Soil Sci.44：378～381.
|
||
Komosa，A.，Pacholak，E.，Stafecka，A.and Treder，W.（1999a）：Changes in nutrient distribution in apple orchard soil as the effect of fertigation and irrigation.Ⅰ.Ammonium and nitrates.J.Fruit and Ornamental Plant Res.7：27～40.
|
||
Komosa，A.，Pacholak，E.，Stafecka，A.and Treder，W.（1999b）：Changes in nutrient distribution in apple orchard soil as the effect of fertigation and irrigation.Ⅱ.Phosphorus，potassium and magnesium.J.Fruit and Ornamental Plant Res.7：71～80.
|
||
Kwong，K.F.N.K.，Paul，J.P.and Deville，J.（1999）：Drip fertigation-a means for reducing fertilizer nitrogen to sugarcane.Exp.Agric.35：31～37.
|
||
Lahav，E.，Lowengart，A.and Kalmar，D.（1995）：Response of avocados to different nitrogen applications through fertigation.Western Galilee Res.and Develop.-Annual Reports 1994-95.pp.100～106（Hebrew）.
|
||
Lahav，E.and Kalmar，D.（1995）：Fertigation and water regimes on a Banana plantation.Dahlia Greidinger Inteml.Symp.on Fertigation，Technion，Israel pp.25～33.
|
||
Lahav，E.and Lowengart，A.（1998）：Water and nutrient efficiency in growing bananas in subtropics.Acta Hort.490：117～125.
|
||
Lahav，E.and Turner，D.W.（1989）：Fertilizing fo rhigh yield Banana.IPI Bull.No.7，62p.
|
||
Layne，R.E.C.，Tan，C.S.，Hunter，D.M.and Cline，R.A.（1996）：Irrigation and fertilizer application methods affect performance of high-density peach orchards.Hort.Sci.31：370～375.
|
||
Lowengart，A.and Manor，H.（1998）：Irrigation and fertigation recommendations for drip-irrigated processing tomatoes.The Extension Service，Ministryof Agriculture and Rural Development（Hebrew）.
|
||
Lupin，M.，Magen，H.and Gambash，Z.（1996）：Preparation of solid fertiliser based solution fertilisers under grass roots field conditions.Fert.News 41：69～72.
|
||
Magen，H.（1995）：Fertigation：An overview of some practical aspects.Fert.News.The Fert.Assoc，of India，New Delhi，India.
|
||
Malik，R.S.and Kumar，K.（1996）：Effect of drip irrigation levels on yield and water use efficiency of pea.J.Indian Soc.Soil Sci.44：508～509.
|
||
Marr，C.（1993）：Fertigation of vegetable crops.Agr.Exp.St.& Coop.Ext.Kansas State University.Online.
|
||
Mclnnes，K.J.and Fillery，I.R.P.（1989）：Modeling and field measurements of the effect of nitrogen source on nitrification.Soil Sci.Soc.Am.J.53：1264～1269.
|
||
McPharlin，I.R.，Aylmore，P.M.and Jeffery，R.C.（1995）：Nitrogen requirements under sprinkler irrigation and trickle fertigation on a Spearwood sand.J.Plant Nutr.18：219～241.
|
||
Microsoft Encarta Encyclopedia（1999）：Online.
|
||
Mosler，C.T.，Schnitzler，W.H.and Ben Yehoshua，S.（1998）：Influence of drip laterals placement on root development of field cucumber plants.Inter.Cong，on Plastics in Agriculture，Tel Aviv，Israel，pp.435～444.
|
||
Moyo，C.C.，Kissel，D.E.and Cabrera，M.L.（1989）：Temperature effects on soil urease activity.Soil Biol.Biochem.21：935～938.
|
||
Neilsen，D.and Roberts，T.L.（1996）：Potassium fertigation of high density apple orchards.Better Crops with Plant Food 80：12～13.
|
||
Neilsen，G.H.，Parchomchuk，P.，Neilsen，D.and Zebarth，B.J.（2000）：Drip fertigation of apple trees affects root distribution and development of Kdeficiency.Can.J.Soil Sci.80：353～361.
|
||
Nerson，H.，Edelstein，M.，Berdugo，R.and Ankorion，Y.（1997）：Monopotassium phosphate as a phosphorus and potassium source for greenhouse-winter-grown cucumber and muskmelon.J.Plant Nutr.20：335～344.
|
||
Noy，J.and Yoles，D.（1979）：Precipitates formed by APP 11-37-0 in irri-gation water.Hassadeh 59：2129～2130（Hebrew）.
|
||
Pan，H.Y.，Fisher，K.J.and Nichols，M.A.（1999）：Fruit yield and maturity characteristics of processing tomatoes in response to drip irrigation.J.Veget.Crop Prod.5：13～29.
|
||
Paoli，N.（1997）：What does fertigation have to offer？Obstbau-Weinbau 34：10～13.
|
||
Parchomchuk，P.，Neilsen，G.H.and Hogue，E.J.（1993）：Effects of drip fertigation of NH4-N and P on soil pH and cation leaching.Can.J.Soil Sci.73：157～164.
|
||
Phene，C.J.and Lamm，F.R.（1995）：The sustainability and potential of subsurface drip irrigation.Microirrigation for a changing world：conserving resources-preserving the environment.Proc.5thInternat.Microirrigation Cong.，Orlando，Florida，pp.359～367.
|
||
Playan，E.and Faci，J.M.（1997）：Border fertigation：Field experiments and a simple model.Irrigation Sci.17：163～171.
|
||
Postel，S.（1999）：Pillar of Sand.W.W.Norton & Company，New York.313p.
|
||
Raymon，D.and Or，U.（1990）：Advanced technologies in traditional agriculture：A new approach.A case study：Drip fertigation in the Jiftlik Valley.I-CID Bull.39：49～61.
|
||
Reist，A.，Pivot，D.and Gillioz，J.M.（1999）：Closed cultivation systems：Living with pathogens.Rev.Suisse Viticul.Arboricul.Horticul.31：259～263.
|
||
Reshef，G.（2000）：Fertilization and irrigation of soil grown vegetables in the coastal plains.Extension Service，Ministry of Agriculture，Israel.
|
||
Richards，L.A.（ed.）（1954）：Diagnosis and improvement of saline and alkali soils.USDA Handbook 60，p.13.
|
||
Rincon，L.，Pellicer，C.and Saez，J.（1998）：Effect of different nitrogen application rates on the yield and nitrates concentration of lettuces.Agrochimica 42：304～312.
|
||
Shani，M.，Sneh，M.and Sapir，E.（1988）：Fertigation.2nd.edit.Ministry of Agriculture，Extension Service，32p.（Hebrew）.
|
||
Shemesh，D.，Noy，Y.，Gera，G.，Lowengart，A.and Spencer，Y.（1995）：NPK fertilization in cotton.Field Experiments and Research in Cotton，pp.141～146（Hebrew）.
|
||
Silva，W.L.C.，Giordano，L.de B.，Marouelli，W.A.，Fontes，R.R.，Gornat，B.and Biech，B.J.（1999）：Response of six processing tomato cultivars to subsurface drip fertigation.
|
||
Workshop on Irrigation and fertigation of processing tomato，Pamplona，Spain.
|
||
Acta Hortic.487：569～573.
|
||
Siviero，P.and Sandei，L.（1999）：Fertigation of tomatoes with the mobile bench irrigation system.Informatore Agrario 55：79～82.
|
||
Sneh，M.（1987）：Fertigation.Ministry of Agriculture，CINADCO，53p.Sneh，M.（1995）：The history of fertigation in Israel.Dahlia Greidinger Interl.
|
||
Symp.on Fertigation，Technion，Israel，pp.1～10.
|
||
Sonneveld，C.（1995）：Fertigation in the greenhouse industry.Dahlia Greidinger Inteml.Symp.on Fertigation，Technion，Israel，pp.121～140.Sposito，G.and Mattigod，S.V.（1980）：Geochem：A computer program for the calculation of chemical equilibria in soil solution and other natural water systems.Dept.Soil and Env.Sci.Univ.of California，Riverside，CA，USA.
|
||
Sumner，M.E.（1979）：Interpretation of foliar ana lyses for diagnostic purposes.
|
||
Agron.J.71：343～348.
|
||
Westerman，R.L.（ed.）（1990）：Soil testing and plant analysis.3rd ed.SSSA Book Series 3.
|
||
Whiting，R.E.（1975）：Fertilizer and drip irrigation.3rd Drip Irrig.Convent.
|
||
Trade Show，Fresno，Calif.，pp.73～75.
|
||
Widmer，A.and Krebs，C.（1999）：What does fertigation achieve compared with tree row fertilization？Obst und Weinbau 135：518～522.
|
||
Wolf，B.，Fleming，J.and Batchelor，J.（1985）：Fluid Fertilizer Manual Vol.
|
||
1.National Fert.Sol.Assoc.，Peoria，I11.
|
||
Worley，R.E.and Mullinix，B.G.（1996）：Fertigation and leaf analysis reduce nitrogen requirements of pecans.Hort.Techn.6：401～405.
|
||
Zaidan，O.and Avidan，A.（1997）：Greenhouses tomatoes in soilless culture.Ministry of Agriculture，Extension Service，Vegetables and Field Service Depts（Hebrew）.
|
||
第二部分 中国灌溉施肥技术的应用现状和发展前景
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中国灌溉施肥技术发展与应用现状
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一、中国灌溉施肥技术发展历程与基本态势
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（一）灌溉施肥的基本概念及其优点
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灌溉施肥（Fertigation）是将施肥（Fertilization）与灌溉（Irrigation）结合在一起的一项农业技术，它是借助压力灌溉系统，在灌溉的同时将由固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液一起输入到作物根部土壤的一种方法。灌溉施肥可以在灌水量、施肥量和施肥时间等方面都达到很高的精度。灌溉施肥有多种方法，如地面灌溉施肥，喷灌施肥和微灌施肥。本文讨论的重点是微灌施肥。
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所谓微灌（MIS，Micro-irrigation system），即“利用专门设备，将有压水流变成细小的水流或水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方法”（水利部标准SL130-95附录A名词术语A1.0.1）。微灌有四种形式：滴灌（Drip or Trickle Irrigation）、微喷灌（Micro-Sprinkler or Micro-Jet Irrigation）、脉冲微喷灌（也叫涌泉灌溉）（Bubbling Irrigation）和渗灌（Bleeding Irrigation）。
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微灌具有流量小、每次灌水时间长、灌水均匀度高、工作压力低的特点。微灌属于局部灌溉类型，地表不产生积水和径流，不破坏土壤结构，土壤中的养分不易被淋溶流失。一般来说，可溶性的化肥、农药、除草剂、土壤消毒剂等农用化学物品都可以借助灌溉系统施用（统称为Chemigation）。在我国目前应用最普遍的是灌溉施肥，也有灌溉施用农药的试验报道（汤吉利，2001）。
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灌溉施肥技术可以明显提高灌溉水和肥料的利用率；促进作物增产，改善产品品质；减少田间作业用工。这项技术适用于设施栽培、无土栽培、果树栽培以及干旱沙漠地区等多种栽培条件。由于可以根据作物的营养需求规律，有效地控制施肥量、施肥时间和灌水量，避免了化肥淋洗造成土壤和地下水污染，以及过量施肥和灌溉带来的土壤板结等问题。另外，灌溉施肥还有操作简单，易于实行自动化控制的特点，在一定条件下可用含盐水灌溉。
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（二）灌溉施肥技术发展历史
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中国灌溉施肥技术的发展始于1974年。近30年来，随着微灌技术的推广应用，灌溉施肥技术不断发展，大体经历了以下3个阶段（王留运、叶清平等，2000）：
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第一阶段（1974—1980年）：引进滴灌设备，并进行国产设备研制与生产，开展微灌应用试验。1980年我国第一代成套滴灌设备研制生产成功。
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第二阶段（1981—1996年）：引进国外先进工艺技术，设备国产规模化生产基础逐渐形成。微灌技术由应用试点到较大面积推广，微灌试验研究取得了丰硕成果，在部分微灌试验研究中开始进行灌溉施肥内容的研究。
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第三阶段（19%年至今）：灌溉施肥的理论及应用技术日趋被重视，技术研讨和技术培训大量开展，灌溉施肥技术大面积推广。
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自20世纪90年代中期以来，我国微灌技术和灌溉施肥技术迅速推广。至2001年，全国微灌面积达26.7万公顷，居世界第三位（李光永，2001）。其中，灌溉施肥面积约6.7万公顷。灌溉施肥技术已经由过去局部试验示范发展为大面积推广应用，辐射范围由华北地区扩大到西北干旱区、东北寒温带和华南亚热带地区，覆盖了设施栽培、无土栽培、果树栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田经济作物等多种栽培模式和作物。在经济发达地 区，灌溉施肥技术水平日益提高，涌现了一批设备配置精良、并实现了专家系统智能自动控制的大型示范工程。部分地区因地制宜实施的山区重力滴灌施肥（陈义元，2001；任树梅，2001）、西北半干旱和干旱区协调配置日光温室集雨灌溉系统利用窖水滴灌（刘健勇，2000；厚保文，2002）、瓜类栽培吊瓶滴灌施肥（陈洁，2002）、华南地区利用灌溉注入有机肥液等技术形式使灌溉施肥技术日趋丰富和完善。
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灌溉施肥应用与理论研究逐渐深入，由过去侧重土壤水分状况、节水和增产效益试验研究，逐渐发展到灌溉施肥条件下水肥结合效应、及其对作物生理和产品品质影响、养分在土壤中运移规律等方面的研究；由单纯注重灌溉技术、灌溉制度转变到灌溉与施肥的综合运筹。例如，李久生等（2002）对滴灌施肥条件下硝态氮和铵态氮的分布规律的研究；吕殿青等（2001）对膜下滴灌土壤盐分特性及影响因素的研究；以及关于溶质转化运移规律的研究（冯绍元，1996；任理，2001）和NH4+-N转化迁移规律的研究（侯红雨，2003）等。我国灌溉施肥总体水平，已从20世纪80年代初级阶段发展和提高到中级阶段。其中，部分微灌设备产品性能、大型现代温室装备和自动化控制已基本达到目前国际先进水平。微灌工程的设计理论及方法已接近世界先进行列；微灌设备产品和微灌工程技术规范、特别是条款的逻辑性、严谨性和可操作性等方面，已跃居世界领先水平。但是，从整体上分析，我国灌溉施肥系统管理水平较低；应用灌溉施肥技术面积所占比例小，水肥结合理论与应用研究成果较少，深度不够；某些微灌设备产品特别是首部配套设备的质量与国外同类先进产品相比仍存在着较大差距。
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（三）灌溉施肥技术研究与推广应用的主要成就
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（1）灌溉施肥面积迅速增加，灌溉施肥技术得到较快发展至2001年，全国微灌面积达26.7万公顷（李光永，2001），近5年来推广面积是前20年总和（7.3万公顷）的2.7倍（图14）。据地方调查结果推测，其中灌溉施肥面积已经占到微灌面积的25.8%（表13）。特别是近几年来，灌溉施肥技术在西北干旱区迅速推广，新疆创造了农田大面积应用滴灌施肥技术规模上的世界第一（国务院研究室，2001）。
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Fig.14.Trends on Micro Irrigation Development in China，1974—2001.
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Table 13.Area of Fertigation and Micro-irrigation in China（2002）.
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灌溉施肥技术推广应用产生了巨大的经济效益，按各地试验结果平均值计算，全国现有微灌和灌溉施肥面积每年可节水8.01亿立方米；节电801万度，节肥6.20万吨（纯养分），省工1602万个，增产果、菜、粮等20亿千克，增收20亿元。
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（2）设备研制生产水平提高，基本实现设备国产化规模生产经过数十年的引进、吸收和开发，我国灌溉施肥设备材质及配方、工艺制造水平已有很大改进和提高，地下滴灌专用灌水器等部分关键设备已达到国际A类产品标准，某些产品初步形成系列，系统自动化控制装置研制成功并批量生产。灌溉施肥所需设备已全部实现国产化。目前，全国共有100余家灌溉施肥设备生产企业，具备了规模化生产基础，产品数量已基本满足国内市场的需求。
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（3）制定并颁布了相关技术规范和标准在“八五”和“九五”期间，国家组织力量研究与总结了微灌设计理论和设计方法，完成了微灌设备性能测试及选型设计与部分微灌设备产品和微灌工程行业标准的编制任务。制定并发布实施了有关微灌产品和微灌工程技术规范等6个行业标准（王留运，叶清平等，2000），使微灌工程建设与运行管理逐步走向规范化，为灌溉施肥的推广应用奠定了基础。
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（4）取得大量灌溉施肥应用试验研究成果，积累了技术推广经验多年来，全国各地进行了大量微灌技术和灌溉施肥技术应用试验与理论研究，据不完全统计，全国各种专业学术交流会收到的论文和学术刊物上公开发表论文达数百篇，形成了我国第一批灌溉施肥的试验成果，出版了《微灌论文专辑》、《果树滴灌试验研究论文汇编》等一批专著和培训教材。“九五”期间国家重点科技攻关项目成果总体已达到国际先进水平（许迪，2001）。同时，在推广灌溉施肥技术的实践中，农业技术推广部门积累总结了适合我国国情和各种栽培条件的灌溉施肥系统形式、方法和经验，为进一步推广提供了技术储备和技术支撑。
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（5）建立了一大批灌溉施肥技术示范基地近10年来，全国各地相继建成了大量农业科技示范园和示范基地，在这些园地中，既建有配备现代化设备、并实现了GIS与实时数据采集系统集成和自动化控制的大型温室；同时，在部分园地也建立了配置适合农民家庭应用的灌溉施肥系统的日光温室或者塑料大棚，这些示范基地为灌溉施肥技术进一步研究和推广提供了基础条件。
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（6）国际交流和技术培训取得一定成绩1982年我国加入了国际灌排委员会，并成为世界微灌组织成员之一。20年来，国际技术交流频繁，同时，先后召开了10多次全国性微灌技术交流与研讨会。在技术培训方面，国家水利和农业主管部门举办了多期微灌技术管理、微灌工程规划设计培训班，培养了一大批微灌技术推广管理及工程设计骨干和高学位人才。自1990年后，技术培训内容注重了灌溉与施肥技术的结合。1999年开始，农业部与国际钾肥研究所（IPI）合作每年在中国组织灌溉施肥技术培训班，先后培训了400名来自全国各地的教学、科研和农业技术推广人员，培训内容主要包括灌溉施肥使用技术和灌溉施肥系统管理、植物营养、灌溉施肥的肥料种类，以及灌溉施肥系统的管理等方面的知识。近几年来，各级农业技术推广部门也陆续举办多种形式的灌溉施肥技术培训，取得了一定成效。
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（四）灌溉施肥技术研究与推广存在的主要问题
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第一，灌溉施肥和微灌技术推广率低。我国现有微灌面积26.7万公顷，但微灌占全国灌溉面积的比例仅有0.5%（李光永，2001），与经济发达国家（美国4.91%，以色列69.7%）相比有很大差距。在最适宜应用灌溉施肥技术的170.05万公顷设施栽培中，灌溉施肥面积仅占2%左右；现有855万公顷果园也仅有1.6%的面积采用了微灌技术。灌溉施肥技术的效益和作用尚未得到足够重视，灌溉施肥至今没有被纳入国家丰收计划项目或重点推广项目计划。
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第二，灌溉技术与施肥技术脱离。由于管理体制所造成的水利与农业部门的分割，使技术推广中灌溉技术与施肥技术脱离。目前，灌溉施肥面积仅占微灌总面积的25.8%，远远落后于先进国家（以色列为80%，美国为65%）。尽管我国微灌工程都设计有施肥设备配置，但大部分微灌系统都没有安装或使用施肥设备，仍然沿用传统的人工施肥方法，灌溉系统效益没有充分发挥。同时，有关灌溉与施肥相结合的应用技术、微灌条件下养分运移规律、矿质营养在肥液和土壤中的反应等方面的研究不足。
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第三，灌溉施肥工程管理水平低。灌溉制度和施肥方案的执行受人为因素影响大，除了装备先进的大型温室和科技示范园外，大部分灌溉施肥工程没有采用科学方法对土壤水分和养分含量以及作物营养状况实施即时监测，多数情况下依据人为经验进行管理，特别是施肥方面存在很大的随意性。系统设备保养差，运行年限短。
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第四，灌溉施肥设备生产技术装备落后，针对性设备和产品的研究和开发不足。我国微灌设备目前依然存在微灌设备产品品种及规格少、材质差、加工粗糙、品位低等问题。其主要原因是设备研究与生产企业联系不紧密，企业生产规模小，专业化程度低。特别是施肥及配套设备产品品种规格少，形式比较单一，技术含量低；大型过滤器和大容积施肥罐等装置尚属空缺。
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第五，灌溉施肥研究和技术培训不足。目前，在中国各农业大学土壤肥料专业中尚未设置灌溉施肥专门课程，在研究方面人力物力投入少。对农业技术推广人员和农民缺乏灌溉施肥专门知识培训，同时也缺乏通俗易懂的教材。
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第六，由于技术问题的疏漏所导致的负效应影响了普及推广。灌溉施肥技术相对较复杂，在某些示范项目实施中，由于系统设计、设备选用、过滤以及肥料施用等问题，造成了灌溉施肥系统效益低甚至失败，给推广带来阻力。
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二、灌溉施肥技术在设施栽培条件下的应用
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（一）蔬菜作物（番茄、黄瓜、甜椒）
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●番茄
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番茄是设施栽培作物中应用灌溉施肥技术面积最大的蔬菜品种。虞娜等（2003）采用311A-D最优饱和设计，在磷、钾含量丰富的耕型草甸土上进行了灌溉施肥试验，结果证明，温室滴灌施肥各因素对番茄产量影响作用次序为：灌水下限＞氮肥用量＞钾肥用量，施肥与灌水下限有明显的正交互作用，且氮肥与灌水下限的交互作用＞钾肥与灌水下限的交互作用。在土壤磷、钾含量丰富的条件下，氮肥（N）和钾（K2O）肥最适用量分别为327.13～352.01千克/公顷和295.69～330.17千克/公顷。
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在华北，可将日光温室内水面蒸发量作为指导灌溉的灌溉量（原保忠，2000）。刘祖贵等（2003）试验结果表明，番茄耗水量的大小主要受灌水量多少的影响，而与施氮量的关系不大，在同一施肥水平下，各生育阶段耗水量和全生育期耗水量都随着灌水量的增加而增加。灌水过多或施氮量过高都不利于增产，对于豫北地区沙壤质潮土，番茄全生育期土壤水分控制下限为田间持水量的70%。在基施磷酸二铵225.0千克/公顷的前提下，灌溉施氮量151.5千克/公顷，就可以实现98.17吨/公顷番茄的目标产量。
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不同生育阶段的水分胁迫，对番茄的生长发育有不同的影响（甄占萍，2001）。在苗期，一定程度的受旱基本不影响产量。其他生育时期水分胁迫，或对单果重量、或对果实品质有明显影响；结果盛期，对水分需求量逐渐增大，耐旱能力减弱。张书函（2002）提出了日光温室滴灌施肥条件下，樱桃番茄各生育时期的适宜土壤水分控制指标范围。对于番茄生长土壤适宜水分含量，原保忠（2000）认为应使地表以下15厘米处的土壤水势维持在≥-20千帕的水平。这一指标与虞娜等（2003）的试验结果相同，但后者认为，考虑到工作强度、灌水费用及目标产量，可以适当加大灌水下限土壤水吸力。
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山东省土壤肥料总站灌溉施肥课题组，根据番茄生长需肥特点，将番茄全生育期划为移栽至开花、开花至结果、收获3个生长阶段，推荐分别施用3种不同配方（N：P2O5∶K2O为①16：16∶16、②15.0∶5.0∶20、③21.0∶2.0∶26）的速溶性复合肥。对番茄10000千克的目标产量，在中等肥力褐土区，推荐施肥量为∶N52.70千克，P2O516.60千克，K2062.20千克，施用N、P205、K20总计131.5千克/亩，N∶P205∶K20比为1∶0.31∶1.18。期间灌溉13次，灌水总量170方/亩。根据多点试验测产，实际产量与目标产量符合率在80%以上。调查结果显示，采用传统畦灌冲肥方法，69户平均番茄产量7877.2千克/亩，平均施肥（N、P205、K20）235.1千克/亩，两者相比，采用滴灌施肥每吨番茄节省肥料12.4千克，节肥41.6%。
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●黄瓜
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黄瓜是需水量较大且对水分敏感的作物，王培兴等（2003）研究认为，蔬菜的耗水量与水面蒸发力关系密切，苗期耗水量低于同期水面蒸发量，其他生育期高于同期水面蒸发量。在计算灌溉水量时，用土壤水分胁迫指标作为灌溉指标比用土壤水分亏缺量能更恰当地反映作物缺水程度。田间持水量的85%作为黄瓜灌水指标下限、灌水至田间持水量100%的处理黄瓜产量最高，耗水量也最多。毛学森（2000）试验结果表明，黄瓜苗期需水量小，自根瓜开始，随着植株生长和气温升高，需水量逐渐增大，腰瓜期水分供应对产量影响最关键。在华北平原，日光温室冬春茬黄瓜，在一定的灌水量范围内灌水量与产量呈正相关。但灌水量高时灌溉水利用效率低，同时，黄瓜品质有下降的趋势，表现在含水量增加，蛋白质和可溶性糖分减少（王新元，1999）。山东省水利科学院研究提出，在山东省日光温室中壤土栽培条件下，黄瓜苗期、开花至结果期、采收期日耗水量分别为0.94毫米、1.14毫米和1.59毫米，全生育期灌溉定额230～240方/亩，灌溉21～23次，即可满足高产需水。在中等肥力土壤条件下，对于黄瓜13000～15000千克/亩的目标产量，山东省土壤肥料总站推荐施肥（N、P2O5、K20）119.0千克/亩，N：P2O5：K20为1∶0.7∶1.27。
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●甜椒
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隋方功等（2001，2002）研究了设施栽培条件下滴灌施肥技术对甜椒产量和品质的影响，结果表明，滴灌施肥技术与常规沟灌施肥相比，不仅可以节约肥料40%～50%，而且甜椒产量和果实数量也没有降低。高氮、磷、钾营养对结果盛期甜椒果实生长，以及果实硝态氮含量与可溶性糖含量没有不良影响，果实是甜椒糖分的主要贮存器官，其可溶性总糖含量在50%～55%范围内。施肥量减少，果实中肌醇和蔗糖的含量增加。滴灌施肥可以使15厘米和100厘米处土壤溶液中硝态氮和无机态氮含量在甜椒整个生育期内保持稳定，大棚土壤和地下水的无机氮素污染物质主要是硝态氮，滴灌处理100厘米深处土壤溶液中硝态氮含量显著低于常规沟灌施肥处理。
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（二）果树和瓜类（果树—草莓，西瓜、甜瓜）
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●果树—草莓
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至1999年春季，全国果树设施栽培面积达4.67万公顷（70.05万亩），主要分布在山东、辽宁、北京、河北等省市。设施栽培作物以草莓、葡萄、桃、油桃为主，杏、李、樱桃为次。设施类型以日光温室为主，塑料大棚为辅（贾克功，2001）。山东省果树设施栽培面积最大（0.61万公顷），其中草莓约占总面积的73%，而其他6种果树的栽培面积仅占27%（王金政，1999）。在山东省东部设施果树栽培集中区，草毒栽培已经普遍采用了灌溉施肥技术，目前，设施樱桃和油桃栽培正在进行滴灌施肥试验和示范。
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草莓是设施栽培面积最大的草本果树，在我国北方，设施栽培条件下滴灌施肥系统正在被越来越多的草莓种植户采用（雷家军，2001）。彭巧慧等（2002）研究提出，在华北地区日光温室栽培条件下，草莓平均灌水定额为11方/亩，灌溉定额130方/亩，果实膨大期灌水周期为4～6天。草莓适宜土壤水分含量移栽至开花期为田间持水量的70%～95%，结果期为55%～80%。山东省土壤肥料总站灌溉施肥课题组试验结果表明，在中等肥力土壤上，草莓2500千克的目标产量，全生育期灌溉施肥11～12次，推荐施用养分量为N：12.5千克，P205：4.0千克，K2O：15.5千克，注入肥液养分浓度在300～400毫克/升之间。
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●西瓜、甜瓜
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在华北，设施西瓜栽培一般是塑料大（中）棚或小拱棚双膜覆盖（地膜和棚膜）早春栽培，应用滴灌施肥技术的面积很小。调亏灌溉技术应用于设施果品和瓜类栽培效益明显，试验资料报道（吴文勇，2002），西瓜以果径18毫米和116毫米附近为调亏灌溉控制点，甜瓜以果径9毫米和117毫米附近为调亏灌溉控制点。西瓜苗期、伸蔓期、结果中期计划湿润层深度分别为20厘米、40厘米、70厘米；甜瓜相应三个时期的湿润层深度为40厘米、70厘米、70厘米。
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在华北地区，塑料大（中）棚西瓜早春栽培，在应用滴灌施肥技术条件下，苗期、伸蔓期、果实膨大期土壤含水量分别以田间持水量的65%、70%、80%为宜。山东省土壤肥料站灌溉施肥课题组推荐，在始花期与果实膨大期施用肥料的比例（N∶P205∶K20）分别为16∶16∶16和20∶10∶20，注射肥液养分浓度宜控制在500～800毫克/升之间。
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（三）灌溉施肥技术在温室大棚育苗中的应用
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灌溉施肥技术在育苗中的应用研究在我国目前处于起步阶段，相关报道很少。在工厂化（大棚和温室）育苗中，微喷灌或借助微喷供应营养液是工厂化育苗的主要措施。供肥方式有上方灌溉和下方灌溉两种。上方灌溉指通过架设在育苗基质上部的自动喷洒或人工喷淋装置把营养液供给幼苗。在面积较大的温室或大棚中，多数借助安装在棚顶上方的双臂往复移动式喷水管道喷水和营养液。下方灌溉指将营养液蓄在不漏水的育苗床或育苗盘中，依靠基质的毛细管作用使营养液自下而上供应幼苗水分和养分。目前，我国部分温室已经应用了自动化控制系统和施肥泵，在育苗工序中实现了精确灌溉施肥。
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采用大棚盆栽或袋栽的方法培育木本果树和林木类幼苗时，以滴灌为佳。通常每盆或每袋1～3个滴头为宜。目前在实践中大部分都用土壤栽培，定植前土壤中混施复合肥、有机肥、磷肥等，用专门配制的基质育苗还不普遍，通过滴灌施入肥料的实践也很少。华南农业大学资源环境学院与广州市园林科研所合作，对应用滴灌施肥和袋栽苗技术快速培育园林绿化苗木作了研究和探索。所用基质为城市污泥、沙和泥炭混配而成，加入过磷酸钙做基肥。用压差式施肥罐注入营养液，比较袋苗滴灌施肥和田间土植常规施肥对美丽异木棉、大果榕、白桂木、扁桃生长的影响。初步的结果表明，在生长前期，袋苗可以获得充足的水分和养分，生长比地栽苗快。由于袋的容积限制，在苗木生长后期，会产生显著的根系限制效应。另外，在夏季袋内温度比地温高，影响根系生长，后期表现为地栽苗生长比袋苗快。广州市园林绿化公司长虹苗圃采用滴灌施肥和袋栽技术培育绿化树苗，通过施肥罐施入硝酸钾和尿素等，合理调节肥液配比和浓度，取得了良好效果。张治晖等（1994）报道了微喷灌在葡萄扦插育苗中的应用，微喷灌可以改善温室大棚内的小气候，促进扦插苗生根、提局幼苗品质。
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三、灌溉施肥技术在果树栽培中的应用（苹果、葡萄、荔枝、黄皮）
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●苹果
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合理制订灌溉制度是对果园进行灌溉施肥管理的前提，王留运等（1997）研究提出了华北地区苹果各生育时期日均补水强度与土壤水分适宜含量指标，为制定灌溉制度提供了依据。在半湿润和半干旱地区，苹果树灌溉定额为1485～2835方/公顷，平均2160方/公顷，年度生长期内滴灌7～8次。干旱地区，密植成年苹果树，灌溉定额为2250～2800方/公顷，灌水定额为220～300方/公顷；年度灌溉次数12～18次（李占才，1989；郝美玲，1997）。
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山东半岛棕壤区是我国苹果主产区之一，对于该区中上等土壤肥力水平的果园苹果2500千克的目标产量，山东省土壤肥料总站灌溉施肥课题组推荐施用：氮（N）14千克，磷（P2O5）9.0千克，钾（K2O）18千克，N、P2O5、K20之比1.0∶0.6∶1.3。采用灌溉施肥与传统施肥相结合的方法，1/2的氮（N）、1/2的磷（P2O5）、1/3的钾（K2O）在第一年收获后与有机肥混合基施；其余化肥在翌年分4～5次按不同比例灌溉施肥，注射肥液养分浓度在400～550毫克/升。宋克瑞等（2002）试验表明，在微喷条件下，棕壤区苹果园连续4年覆草，每年覆草量15000千克/公顷，并采取秋季挖沟基施有机肥措施，获得年平均增产苹果15.4%，节水40%的效果。同时苹果品质明显提高，土壤理化性质得到改善。
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●葡萄
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灌溉施肥是葡萄最适宜的施肥方式。山东省平度市大泽山棕壤区葡萄滴灌试验（于振洲，1988）表明，树龄20年的葡萄，平均产量1000千克/jt，全生长期滴灌4～5次，灌水定额7方/&，即满足葡萄需水要求。在干旱年份或高产水平，滴灌次数不少于10次，灌水定额7～10方/Sf。在土壤磷、钾养分含量较低的棕壤葡萄园，目标产量1500千克/亩，山东省土壤肥料总站灌溉施肥课题组推荐施肥量为：N5.0千克，P2O511.0千克，K2O21.0千克，N、P2O5、K2O之比1.0∶0.7∶1.4。在第一年晚秋基施部分化肥的情况下，翌年葡萄生长期间灌溉施肥4～5次，肥液养分浓度在450～600毫克/升之间。
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●荔枝
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我国南方果树灌溉作为降雨的补充灌溉，由于补充灌溉的水量少，能否借助少量的灌溉水注入满足作物生长所需要的养分量是灌溉施肥技术的关键。张承林等（2001）研究了荔枝滴灌施肥技术，试验结果表明，和传统灌溉施肥相比，滴灌施肥可以显著促进枝梢生长，增加产量，提高单果重，增加商品果比例。特别对荔枝这种受气候影响大且产量不稳定的果树来讲，滴灌施肥可以调节花期，避免不良天气对开花的影响，实现丰产稳产。
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华南农业大学作物营养与施肥研究室近几年在荔枝上进行了灌溉施肥技术的研究和示范。采用自动化控制系统，施肥通过200升的施肥罐进行。田间土壤水分监测采用张力计法，利用两支分别埋深60厘米和30厘米张力计，以埋深30厘米张力计读数达到_15千帕时作为灌水下限，埋深60厘米张力计读数为零时为灌水上限（此时60厘米土层中水分接近田间持水量水平），3年使用效果良好。实践证明，当果园土壤质地变化不大时，两支张力计可控制面积达几百至上千亩。当土壤质地差异显著时，必须多埋设张力计以准确监测不同质地土壤的水分变化。
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同时，采用土壤分析和叶片分析技术对荔枝进行养分管理。土壤分析主要测定碱解氮、有效磷和速效钾含量；叶片分析在开花前、果实快速生长前和末次秋梢老熟后采成熟叶片做养分全量分析，分析元素为氮、磷、钾、钙、镁，应用澳大利亚Menzel教授提出的荔枝叶片营养标准作为参比依据，结合土壤分析结果，制定施肥计划，取得了良好效果。
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荔枝灌溉施肥应用的肥料为尿素、氯化钾、磷酸二氢钾和硫酸镁，为避免肥料间的相互反应，采取肥料分别注入的办法。由于滴灌施肥肥料利用率很高，为了避免因施肥引起植株营养生长过旺，施肥总量上取常规用量的一半。同时，根据经验从外观判断树体营养状况，喷施叶面肥补充微量元素。滴灌施肥后会造成滴头下土壤酸化，经两年滴灌后，pH下降1.0～1.5。酸性红壤上酸度提高意味着铝毒锰毒的潜在危害，因此，在管理中定期监测土壤pH，以确定是否需要施用石灰。
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●黄皮
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采用自压式滴灌系统注入有机肥液对黄皮（华南地区一种特殊水果）进行营养管理。具体做法是在山顶修建蓄水池，沤肥池和沉淀池，中间用孔径0.5厘米尼龙或不锈钢网分隔。沤好的肥液经网初步过滤进入沉淀池，沉淀池底比沤肥池底低1米左右。沉淀池中上部清肥液自流入过滤池，过滤池中铺粒径0.8毫米的石英砂，池底用管道通向蓄水池。目前使用有机肥源是花生麸和鸡粪，有机肥源种类不同，其沤腐的难易程度和残渣多少也不同。利用自压滴灌有机肥液的关键是调节好有机肥液的出流量和蓄水池的出流量，以保持恒定浓度的养分供应。施肥时以滴头处流出的肥液电导率不超过2.5毫西/厘米为宜。滴头堵塞试验证明，有机肥液在经过石英砂和筛网两级过滤后，不会产生堵塞。应用中采取滴肥前后保持15～30分钟清水滴灌，以冲洗系统中的残留物。
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在华南地区荔枝和龙眼果园管理中，利用有压灌溉管道系统进行猪粪水肥液或人畜粪水肥液滴灌和喷灌已经被部分果农接受，但目前尚未有人对这些方法的技术要点进行系统研究。
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四、大田生产条件下灌溉施肥技术的应用
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（一）蔬菜作物
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目前，在大中城市近郊陆续出现了大面积的蔬菜集约化栽培，一些菜场开始采用喷灌滴灌等设施灌溉。广东省在60年代开始示范推广大田蔬菜的喷灌技术，但迄今只有少量的菜场安装有喷灌设备，集中分布在粤西干旱缺水的地带（古智生，1999）。秦晓峰等（1996）和王培兴（2000）介绍了上海市郊露天蔬菜栽培应用固定式、半固定式喷灌系统的情况。目前绝大部分蔬菜设施灌溉都没有与施肥结合起来，农民仍然采用一次基施足量化肥，或者传统的人工追肥方法。在地面灌的地方，都习惯将肥料放入灌溉水中冲施。目前大田蔬菜灌溉施肥的管理主要是根据生产经验，严重缺乏理论的指导。
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（二）大田作物
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1.经济作物（棉花、花生、甜菜）
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●棉花
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棉花是中国惟一大面积采用膜下滴灌施肥的大田作物。棉花膜下滴灌施肥主要分布在中国三大棉区之一的新疆棉区（北疆）。1996年，新疆建设兵团农八师在石河子垦区开始进行大田棉花应用滴灌技术试验，至2002年，总计有150万亩的耕地使用了大田膜下滴灌技术，创造了农田应用膜下滴灌技术规模上的世界第一（国务院调研室，2002）。新疆棉花膜下滴灌技术的推进，引发了农业生产的三项变革。其一，从根本上改变了我国传统的农业用水方式，大幅度提高了水资源的利用率，与传统地面漫灌相比，膜下滴灌节水40%～50%。其二，从根本上改变了农业生产方式，极大地发展了农业生产力。与传统的地面漫灌相比，大田棉花膜下滴灌平均每亩可减少投资250～280元，同时增产10%～20%，每亩增产、降耗总值达350元；土地平均利用率提高了5%～7%。由于劳动生产率的提高，农户经营规模扩大，出现了一批大型家庭承包农场，促进了农业的体制创新和组织创新。其三，从根本上改变了传统农业结构，促进了生态环境的保护和建设。膜下滴灌技术之所以在新疆得到大面积迅速推广，最根本的是创立该项技术的自主知识产权，实现滴灌设备产品国产化；政府为技术推广和国产设备研发给予了引导和政策支持。设备生产主导企业一新疆天业集团其开发出的一次性滴灌带，不但价格低，同时，推行了旧滴灌带有价回收服务，促进了灌溉施肥技术推广。新疆灌溉施肥技术的推广实现了技术经济一体化发展。
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新疆棉区膜下滴灌施肥技术已有较多试验研究报道。研究结果表明（郑重，2001），在膜下滴灌条件下水分调控是制约棉花产量的主导因素，肥料因素位其次。李明思（2001）、孙天佑（2001）试验提出了新疆棉区（北疆）棉花滴灌应遵循浅灌勤灌的原则，以及制定棉花灌溉制度的有关参数。根据新疆大田作物单井运行膜下滴灌的特点，王新坤（2002）提出了作物阶段水量分配及单井控制面积优化方法，建立了以7天为时段的灌溉制度优化模型。
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新疆棉花地膜栽培，每生产100千克皮棉需氮（N）12千克，磷（P2O5）4千克，钾（K2O）12千克，N、P2O5、K2O之比为1.0∶0.3∶1.0（陈云等，2002）。池静波等（2001）在新疆棉花主要栽培土壤——灌耕草甸土进行了棉花栽培氮磷配比试验，结果表明，在土壤有机质和氮含量较高、而有效磷含量较低的中上等肥力土壤上，各个生育时期施用磷肥对棉花都有明显增产效果，氮肥仅在花铃期表现出明显的增产作用；试验提出了高产棉花（4500千克/公顷）苗蕾期、花铃前期和花铃后期氮、磷最佳用量范围，为配制棉花滴灌专用肥提供了依据。新疆农垦科学院农业技术服务中心配制出五种配方棉花滴灌专用肥（陈云，2002），分别于苗期、蕾期、花期、铃期和吐絮期随滴灌施入，推荐化肥（折纯计）施用总量28～34千克，灌溉施肥10～12次，适宜的水肥条件可以促进棉花合理群体冠层结构的形成和产量提高（郑重，1999），在新疆石河子地区灌耕灰漠土上，在基施N66千克/公顷、P2O596千克/公顷条件下，棉花产量随灌水量和施肥量的增加而提高，但超过一定的阈值棉花产量有下降趋势。棉花花铃期以8次灌水225毫米，随水追施氮肥6次，计150千克/公顷的处理水平棉花产量最高，并达到合理群体冠层结构。
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棉花所需全部化肥在各生育期多次灌溉施肥，其效果好于部分化肥基施、部分化肥灌溉施入。据2000年新疆兵团5个团场2666.67公顷滴灌棉田调查（尹飞虎，2002），全部化肥量的60%～70%作基肥，其余30%～40%的化肥量用滴灌专用肥随水施，与全部化肥基施相比，平均每亩节约化肥费用22.5元，同时产量提高10%左右。全部化肥作为灌溉施肥，与全部化肥作基肥相比，平均每亩节省化肥成本36元，籽棉增产10%～15%。施用多元螯合液态微肥不但可以提高棉花产量，同时，还可以促进棉花对氮素的吸收（侯振安，2003）。
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即使在土壤盐化较重（含盐量0.30%～0.65%）、灌溉水矿化度高（0.68～1.4克/升）的情况下，膜下滴灌施肥可以明显减轻盐害，与沟灌相比，棉花产量提高34.5%，化肥利用率提高26.2%（孙天佑，2001）。
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目前，新疆喷、滴灌面积已达10.67万公顷，其中灌溉施肥面积约占20%（尹飞虎，2002），大部分棉田仍然采用化肥和有机肥基施、生长期间不追肥的方法，发展灌溉施肥还有很大潜力。
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●花生
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花生在喷灌条件下，确定适宜的灌水定额和不同生育期灌水计划湿润层深度，是获得高产同时又防止氮素淋失的关键。冯绍元等人（1998）在河南新乡地区试验结果表明，在花生生长期降雨量232.2毫米的条件下，累计灌水量在100～170毫米，花生产量与灌水量成直线关系，灌水增产还有很大潜力。在沙壤质潮土上，基肥施用磷酸二铵在224.9～524.7千克/公顷的范围内，灌水定额最高达90毫米时，土壤1米深度处不存在无机氮的渗漏淋失。
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●甜菜
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孟宝民等（2001）的试验表明，在新近开垦的盐碱生荒地上，利用滴灌施肥技术栽培甜菜，甜菜叶片数较正常植株少，功能叶保持的时期长。水分已不是产量的限制因素，增施氮肥能提高产量；生长中心转移早，块根干物质积累时期长，糖分积累的时期相对延长，含糖率提高。试验提出土壤适宜含水量为田间持水量的60%，氮肥（N）施用量最高不宜超过240千克/公顷。
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2.粮食作物（小麦—夏玉米）
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小麦、玉米应用喷灌时，喷灌与施肥的均匀性对作物产量的影响是确定均匀系数设计值的重要依据，连续两年的加肥喷灌研究表明（李久生，2002），作物冠层的截留可以提高喷灌水量地面分布的均匀性；灌溉期内累计灌水量的均匀系数大于平均喷灌均匀系数，因此用平均喷灌系数表示灌溉期内的灌水均匀度会低估实际灌水的均匀性；化肥施入量和灌水量的分布都比较接近正态分布；对华北平原冬小麦而言，在喷灌均匀系数62%～82%范围内，喷灌和施肥的均匀性对产量的影响不明显。
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五、注肥方法与适用于灌溉施肥的肥料
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（一）肥料注入方法及其设备
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肥料注入方法与设备是根据水源条件、作物种类和系统配置情况而确定的。中国各地普遍采用的注肥方法除了国际通用的方法之外，技术人员和农民在生产实际中还自行创造了一些经济实用的方法。
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压差式施肥罐法、文丘里器施肥法和泵注式施肥法是国际通用注肥方法。压差式施肥罐法和文丘里器施肥法目前在我国北方设施蔬菜栽培中普遍使用。泵注式施肥法多为大型温室和果园采用，注射泵分为水动和电动两种，产品多为进口。
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泵吸水侧注入法一般使用于灌溉施肥控制面积较小、地下水埋藏较浅的地方，其原理是利用离心泵吸水管内形成的负压，将肥液与灌溉水同时吸入水泵。该法优点是不需外加动力，结构简单，操作方便，施肥设备不需增加投入。
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喷雾器注肥法是农民自发采用的一种替代方法，在控制面积较小的地方，用手动农药喷雾器将溶化后的肥液注入系统。方法简单，操作方便。但有时注入肥液的浓度不均匀。
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静水微重力自压施肥法曾被国外某些公司在我国农村提倡推广，其做法是在棚中心部位将储水罐架高80～100厘米，将肥料放入开敞的储水罐中溶化，肥液经过罐中的叠片过滤器过滤后靠水的重力滴入土壤。由于部分推广者用筛网过滤器连接在储水罐的出水口以替代价格较高的叠片过滤器，过滤器产生的阻力使水重力更加减小，致使灌水器无法正常出水。在山东省中部蔬菜栽培区，某些农户利用在棚内山墙一侧修建水池替代储水罐，肥料溶于池中，池的下端设有出水口，利用水重力法灌溉施肥，这种方法水压很小，仅适合于面积小于0.5亩、且纵向长度小于40米的大棚采用。
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在新疆棉区普遍采用潜水泵自吸式注肥系统加肥，该方法由新疆建设兵团农五师86团夏智汛总农艺师（夏智汛，2002）研制，方法及其设备已获得国家专利。潜水泵自吸式注肥系统实现了无压自吸式注肥，即适用于潜水泵，也适用于离心泵。具有无压力损失、肥液浓度稳定、不需要外加动力、结构简单、造价低、操作方便、容易实现自动控制等优点；并且投资较少，回报率高，效益非常显著。
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（二）肥料的选择与施用
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中国灌溉施肥系统设备配置水平不一，所选用的肥料种类和品种也有一定差异。常温下完全溶解的固体肥料和液体肥料适用于灌溉施肥，常用的肥料有尿素、硫酸铵、硝酸铵、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、硝酸钾、硝酸钙等（表14）。在我国大型现代温室和农业科技示范园，上述肥料品种已普遍使用，肥液的配比也都是由专业技术人员计算操作，或由电脑智能控制系统根据植物营养监测结果自动配制。国内化肥产品中直接用于灌溉施肥的固体磷源品种仅有磷酸二氢钾，磷酸一铵虽然溶解度较大，但却含有少量不溶杂质，无法直接使用于灌溉施肥。在部分温室，为解决磷营养的溶解性，应用液体磷酸作为磷营养来源。
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对于广大家庭小规模经营的农户来讲，难以买到硝酸类肥料，用于灌溉施肥的肥料仅有尿素、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾5种。为避免农户因配方困难所带来的技术失误，山东省土壤肥料总站在推广中，曾用几种可溶性固体肥料配制了5种不同配方的蔬菜灌溉施肥专用复合肥，使用效果较好。但是，由于使用磷酸二铵和硝酸钾作原料，配制成的专用肥料成本较高，农民难以接受。目前，大部分农户将蔬菜冲施肥用于灌溉施肥。“冲施肥”是用于蔬菜栽培中随地面灌溉水冲施的一种粉末状肥料，它由上述几种化肥混配而成，磷酸一铵是其磷素来源。为了防止吸潮结块，某些冲施肥加入了少量干燥剂，如滑石粉等。某些冲施肥成分复杂，有的不但含速效氮磷钾，还含有可溶性有机物及微生物。冲施肥有多种配方，可供各种蔬菜以及蔬菜各个生育期选择施用。邵凤成等（2001）对冲施肥技术作了较详细的介绍。为了避免冲施肥中少量不溶物造成系统堵塞，在实践中普遍采用事先充分溶解，并人工用纱布多次过滤的办法，清除杂质后，再将肥液注入系统。冲施肥之所以能够作为灌溉施肥专用复合肥料替代品被农民普遍接受，主要是其价格较低。
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Table 14.Common solid fertilizer suitable for fertigation
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溶于水中的磷素极易与水中的钙、镁、铁、锌等金属离子发生化学反应，产生沉淀物。在技术调控和设备配置水平较高的温室，对灌溉水的硬度、肥液的pH、EC、温度和各种养分离子的浓度可以精确控制，不会发生沉淀和系统堵塞现象。农户一般将磷肥基施，以减少作物生长期间磷肥的施用量。在需要加入钙（硝酸钙）、镁（硫酸镁）中量元素和微量元素肥料（硫酸铁、硫酸锌、硫酸锰）时，为防止沉淀物产生，一般采取单个肥料品种分别注入的办法。
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液体肥料最适合于灌溉施肥，目前在国内液体肥料尚未规模化、标准化生产。市场销售的液体肥料大都由作坊式小企业生产，由有机酸类物质或者可溶性固体化肥配兑而成，市场占有量很低，加之其包装成本高，运输不便，在施用中仅是固体化肥的补充。
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灌溉施肥专用复合肥料于20世纪90年代初由国外进口，主要是以色列海法公司生产的Pdyfeed牌系列肥料，其有效养分浓度含量高，理化性质好，并含有螯合态微量元素，施用效果明显。但其价格高，市场销售量不大。由于近几年对灌溉施肥专用复合肥量需求量增大，市场上专用复合肥品种逐渐增多，例.如，挪威海德鲁公司生产的系列滴灌肥，山东省蓬莱奇宝肥业公司生产的奇宝牌系列滴灌肥等。
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中国在灌溉施肥专用肥的研究、标准制定和生产方面刚刚起步。喷滴灌专用肥的研究难点主要为：
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1.专用肥的水溶性，尤其是磷的水溶性问题，既要求磷完全溶解，又不能与灌溉水中的溶质（尤其是硬度高的水）发生沉淀，继而堵塞或腐蚀灌溉设施；
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2.喷滴灌专用肥多种营养元素的合理配比和有关元素之间的拮抗；
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3.喷滴灌专用肥在应用时农户所能承受的投入成本（尹飞虎等，2002）。
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为满足棉花膜下滴灌施肥技术推广的需要，新疆农垦科学院新技术推广服务中心研制出滴灌专用肥（陈云，2002）。采用“二段化学反应，一段物理合成”方法，和去除有害离子和防止元素离子之间拮抗技术，较好地解决了磷的速溶性以及元素之间的拮抗等问题。滴灌专用肥系列产品分A、B、C3种基本类型，可根据不同土壤类型和作物营养特点按需配型，总有效养分达51%～60%，水溶性＞99.5%，并能与各种中、酸性农药、微肥、生长调节剂混用。在棉花膜下滴灌上的试验表明，喷滴灌专用肥氮的利用率在70%左右，磷32%左右。池静波等（2002）应用旋转组合设计，研究了棉花生育期和棉花滴灌专用肥的氮磷配比的关系。汪羞德等（2002）研究了4个蔬菜滴灌专用肥配方，分别适用于瓜果类、果菜类、结球叶菜类，配方的主要差别为氮磷钾比例不同。在发达国家，用于灌溉的悬浮液体肥料得到普遍应用，但我国这方面的研究基本是空白。
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六、中国灌溉施肥技术的发展前景
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目前，灌溉施肥的发展呈现3个特点，第一，随着水资源危机的加剧，越来越多的国家重视发展微灌，特别是在干旱和半干旱地区发展很快；第二，为达到更加节约能源的目的，促使微灌施肥技术理论和设备的研究不断深入，设备性能得以不断完善、提高，产品呈现标准化、系列化；第三，新技术（如计算机软件、激光、GIS等）不断应用到灌溉施肥系统中，使系统管理向自动化、智能化发展。
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根据灌溉施肥技术的特点，结合中国的农业生产和自然资源分布状况，我国灌溉施肥技术应用发展的主要作物有4类。第一类：果树类一苹果、梨、桃、葡萄、板栗、杏，柑橘、荔枝、猕猴桃等；第二类：设施栽培蔬菜瓜类一番茄、甜椒、茄子、黄瓜、西瓜、甜瓜、油菜、芹菜、莴笋、香菇、平菇、金针菇等；花卉类一月季、唐昌蒲、百合等；药材类一西洋参等；园林、绿地、苗圃、南方茶园。第三类：大田经济作物，包括棉花、烟草、甜菜等；第四类：西北严重干旱缺水的集雨农业地区农户小面积的大田粮油作物等。考虑到我国经济发展状况和国家扶持力度等综合条件，以及农民投入能力，灌溉施肥技术应用发展的重点地区，一是北方严重干旱缺水的丘陵山区坡地，包括水土流失严重而急需治理的地区；二是大中城市及乡镇经济与农业生产较发达的地区等。
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据业内人士指出，今后很长一段时间中国灌溉施肥技术的市场潜力主要表现在以下几个方面：
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1.建立现代农业示范区，由政府出资引进先进的灌溉施肥技术与设备作生产示范，让农民效仿。
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2.休闲农业、观光果园等一批都市农业的兴起，将会进一步带动灌溉施肥技术的应用和发展。
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3.商贸集团投资农业，进行规模化生产，建立特种农产品基地，发展出口贸易、农产品加工或服务于城市的餐饮业等。上述基地追求农业的高品质，将会应用精量灌溉施肥设备和技术。
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4.为改善城镇环境，草坪绿地的发展，公园、运动场、居民小区等休闲设施，也是灌溉施肥设备潜在的市场。
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5.农民收入的增加和技术培训的到位，使农民有能力也愿意使用灌溉施肥技术和设备，以节约水、土和劳动力资源，以获取最大的农业经济效益。
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中国水资源十分匮乏，人均淡水资源仅占世界人均量的1/4。我国果树、蔬菜、茶园、棉田、园林、花卉、绿地、苗圃，西北干旱地区总面积累计至少在4000万公顷（6亿亩）以上，这些作物和地区非常适合发展灌溉施肥技术。我国现有1亿公顷耕地中尚有50%的面积没有灌溉措施，其中丘陵山区占60%（0.3亿公顷）；现有855万公顷果园中，80%的面积分布在丘陵山区，这些地区都比较适宜微灌施肥的发展。根据农业部2002年全国农业统计提要，2002年全国蔬菜和菜用瓜播种面积1735万hm2，其中设施栽培面积170.05万公顷，目前较普遍地采用大水大肥的管理模式，不但浪费了水、肥资源，还导致了土壤退化和环境污染，推广微灌施肥技术是解决这些问题的有效措施。另外，我国还有3.7亿公顷的盐碱地、荒地没有开发，这些都可以视为发展微灌施肥的潜在区域。由于推广和投资体制等方面的问题，我国74.2%的微灌面积没有与施肥结合，微灌施肥技术的潜在优势还没有完全发挥。2000—2010年，国家级节水灌溉资金投资约2000亿元。“十五”期间，计划每年发展微灌2.0万公顷，2005—2010年，每年新增3.3万公顷，2010年后每年6.6万公顷，到2015年全国微灌面积将达到100万公顷，灌溉施肥技术在我国有广阔的发展前景。
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附录 灌溉施肥技术相关术语
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A
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Acid 酸 pH低于7.0的一种物质，它含有的H+多于OH-。
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Acid-forming fertilizer酸性肥料施入土壤后降低土壤pH和提高土壤酸度的肥料。
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Aeration 通风 性土壤空气和大气中的空气交换的过程。通风性差的土壤，通常CO2含量较高，氧气含量较低。
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Anion 阴离子 一种带负电荷离子（如，S042-，NO3-和C1-）。
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Application rate 肥料用量 单位面积肥料的用量（千克/公顷）。
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Available nutrient 有效养分 能被植物吸收的土壤营养元素或成分的量。
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B
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Backflow Prevention Device 回流保护装置 用来防止污染物进入饮用水系统的装置，例如：减压真空闸、气压真空闸、防倒虹吸阀门、真空闸等。回流保护装置应在所有的灌溉系统中，特别是在加肥灌溉装置中得到应用。
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Base 碱 一种pH超过7.0的物质，它含有的OH-要多于H+。
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Buffering capacity 缓冲能力 指一种介质对pH变化的忍耐能力。
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Bulk density 容重 单位容积的干燥土壤的质量，通常用克每立方厘米表示（g/cm3）。
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C
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Cation 阳离子 一种带正电的离子（如：铵离子、钙离子、镁离子、钠离子、钾离子和氢离子）。
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Cation exchange capacity（CEC）阳离子交换量 一种土壤吸收和保持阳离子的能力。它与土壤结构、粘土类型以及在土壤中的有机质数量有关，通常用m.eq/100gr.表示。土壤的阳离子交换量越高，对土壤保持营养元素的阻碍就越大。
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Cation exchange sites 阳离子交换点 位于带负电的粘土颗粒表面吸附阳离子的地方。
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Chelate 螯合物 一种性质稳定的有机物质具有降低离子沉淀速度的作用，这些化学物质一般有一个环来环绕着高价（大于一价）的金属阳离子。
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Chemigation 加肥灌溉 通过灌溉来施用化学物质（如化肥、农药）的过程。
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Chlorosis 叶绿素缺乏症 植物由于缺少一种重要的营养元素而无法合成叶绿素而出现的症状。有这种症状的植物叶片从淡绿色或浅绿色到黄色，甚至白色。
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Compatible 共处稳定性能 一般指一种混合物不互相发生反应，保持均匀的分散状态，它们不互相发生沉淀反应。
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Concentration of solution 溶液浓度 1摩尔，一摩尔的化合物溶于溶剂中形成一升溶液（溶液体积指溶解的物质加上溶剂的体积）。
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Controlled release fertilizer 缓效肥料 指的是比通常的水溶性化学肥料更加缓慢的释放出营养元素的肥料。
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Custom fertilizer blend 顾客定制混合肥料 一种按种植者要求而专门配方生产的达到一定品级要求的肥料。
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D
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Deep percolation 深层渗透 低于植物根区的地下水流。
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Deficiency 缺素症 一种由于供应不足或由于植物无法吸收植物生长的必需营养元素而引起缺乏的情况，通常可分为真实缺乏（由于土壤营养元素量不足）和诱导性缺乏（由于与土壤中其他元素发生反应而无法被植物吸收）。
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Diffusion 扩散 由于离子自身热运动而引起的离子在水中的缓慢移动。
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Discharge 流量 在一定时间内通过指定点的水量，通常用升每小时表示。
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E
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Electrical Conductivity（EC）电导率 量度电流通过土水混合物或提取物时的难易程度的单位，它直接与土壤中含盐量有关。单位是millimhos/centimeter（mmho/cm）或decisiemens/meter（dS/m）。共有3个与土壤水分管理相关的电导率：
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EC灌溉水的电导率。
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ECsw 土壤水溶液的电导率。这是植物根部接触的盐分溶液。当土壤干燥时，ECsw会上升，这是因为土壤水分减少，导致溶液浓度上升。
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ECe 饱合土水混合物提取液的电导率。将蒸馏水加入土壤样品中，混合，从土水混合物饱合溶液中提取溶液，这种溶液的电导率就是ECe。
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Emitter 发射装置 在毛细管顶端安装的以一定速度输水到植物根部的设备。根据应用地形和水质的不同分为补偿型和无补偿型二种。Evapotranspiration（ET）土壤水分蒸发蒸腾损失总量植被水分蒸发加上土壤水分蒸发的量，同义词：consumptive use，浪费量。
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Exchangeable cations 交换性阳离子 吸附在粘土矿物阳离子交换点的带正电的离子。它们可与其带有相同电荷数的离子代换或被其代换。Exchangeable Sodium Percentage（ESP）钠离子代换率 指土壤中可代换阳离子中钠离子所占的百分比。
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F
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Fertigation 施肥灌溉法 在灌溉用水中施用营养元素来达到施肥的目的的方法。
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Field water capacity 田间持水量 土壤被充分浇灌后并且充分排水后（1～2天）土壤的含水量。水势大约在-33千帕左右。
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Filter 过滤器 一种用来除去水中杂质的装置。
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Fixation 固定 有效性营养元素由于与土壤中其他化合物反应而变成不可溶、或由于物理吸收或化学反应导致的有效性降低的过程。有时这个词指被固定在粘土矿物层间的营养元素。
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Foliar fertilization 叶面施肥 直接向植物的叶面施用的液体肥料。
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Formula 配方 用N-P-K表示的一种肥料中各养份的含量。一般用N、P2O5和K20的量来表示3种元素的含量。
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Free flowing 自由流动 用来描述一种可以自由移动的肥料的词语。
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G
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Granulometry 颗粒度 用来描述在一种产品中各种颗粒的大小及形状分布情况的词语。
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Growth medium（substrate）培养基 有来代替土壤的物质，一般有较好的保水性能和利用植物根系生长，不含大量化学肥料。
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Gypsum 石膏肥料 硫酸钙，多用来作为硫和钙的来源，减少土壤中钠盐含量，解决土壤的通透性问题。
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H
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Hydraulic Conductivity 导水性 在Darcy定律中的比例系数，显7K土壤的导水性能。
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I
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Immobilization 固持作用 将一种从可溶解的无机元素转化为微生物组织或植物组织的转化过程。
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Infiltration 入渗 水流从土表渗到土壤深层的过程。
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L
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Lateral Movement 侧向运动 指土壤中水分在水平方向的运动。
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Laterals 支管 输水细管，例如：在一定间隔安有滴头的聚乙烯软管。
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Leaching 渗滤 在植物根区下部可溶性物质与水一起运动的过程。
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Lime 石灰矿物 通常用来指含有碳酸钙或碳酸镁，氧化钙或氢氧化钙的一类化合物，这些化合物多用来中和土壤的酸度。（例如：升高pH）。
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M
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Mass flow 质流 营养元素随水移动进入植物根系的运动。
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Macronutrients 大量元素 植物需要量较大的营养元素（例如：N，P，K）。
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Mainline 主管 用来把灌溉用水从水源输送到支管的PVC管或聚乙烯软管。
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Mineralization 矿化 由于微生物降解作用而将有机元素转化为无机元素的过程。
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Micronutrients 微量元素 植物生长所必需但需求量较少的营养元素，如B，Cl，Cu，Fe，Mo，Mn，Zn。
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N
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Nitrification 硝化作用 将铵盐转化为亚硝酸盐或把亚硝酸盐进一步生物氧化为硝酸盐的过程。
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Nitrification inhibitors 硝化抑制剂 一种可以阻缓硝化过程的化合物，可以使氮以NH4+-N的形式保持时间更长些。
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Nitrogen fixation 生物固氮 由土壤微生物将氮气转化为铵的过程。
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Non-acid forming fertilizer 非生理酸性肥料 一种施用于土壤后土壤的pH不降低的肥料。
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N-P-K ratio 氮磷钾比例 指在肥料中营养元素的比例关系。用氮、磷（P2O5）和钾（k2O）的比例来表示。
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Nutrient 营养元素 植物生长所必需的矿质元素。
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P
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Particle size 粒径 母质、悬浮物或沉积物的直径大小，通常用毫米表示。颗粒通常分为：粘土、壤质、沙质和砾石（从最细小到最粗的颗粒）。
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Parts per million，ppm 指一种物质占水重量的百万分之几，通常用为描述极小浓度的溶液，相当于mgr/L。
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Percolation 土壤饱和流 土壤中水的向下运动，特别是指在饱和或接近饱和的土壤中向下运动的水流。
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Permanent wilting point 萎蔫系数指在该土壤含水量情况下，植物会萎蔫并在润湿环境中不能恢复活力的土壤最大含水量，一般大约在-1.5MPa。
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pH 指在一升溶液中氢离子的摩尔浓度的负对数。通常用来描述土壤溶液的酸碱度。大多数农作物在pH为5.6～7.5的土壤中生长最好。
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Porosity 孔隙度 土壤孔隙的体积占土壤总体积的比例。通常用百分比表示
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Precipitate 沉淀 一种不能溶解的固体物质。
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Pressure Regulator 压力调节器 在滴溉系统中用来调节和保持水压在一定范围之内的设备。
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Q
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Quick test 速测 一种用在田间的对土壤或作物养分进行快速测定的方法。
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R
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Reaction，Soil 土壤反应 用pH量度的土壤酸碱度。中性土壤的pH一般在6.6～7.3之间，强酸性土壤的pH通常小于5.0，强碱性土壤的pH通常大于8.5。
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Rhizosphere 根际 植物根系周围的土壤，一般会形成一个营养较好，利于微生物生长的环境。
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Root zone 根区 作物的根部可吸收土壤水分的有效深度。
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S
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Secondary nutrients 中量元素 植物生长所需的较为中等的元素，如Ca，Mg，S。
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Sequestration 螯合作用 通常指金属离子和有机化合物的混合体，这里可把植物所需的营养元素保持液态而不发生沉淀。这是螯合物在土壤中起的作用。
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Sodic（alkaline）soil 碱性土 指一种交换性钠盐（ESP）含量超过15%的土壤，这种土壤通常的特征是水分入渗有问题和作物生长缓慢。当这种土壤干燥时会在其表面形成土壤板结，这种土壤通常可交换性钠离子过多而可交换性钙离子缺乏。
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Soil salinity 土壤盐碱度 指在土壤中可溶性盐的含量。
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Soil solution 土壤溶液 存在于土壤中的液态，含有植物所需的可溶性营养元素。
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Solubility 溶解度 指肥料中可溶于水或其他溶剂的营养元素的数量。
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Solute 溶质 一种可溶于其他物质并形成溶液的物质。
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Solution fertilizer 液体肥料 一种所有营养成份均可完全溶于水的液体肥料。
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Specific weight 比重 相同体积的某物质与水的重量之比。比重=单位体积内（厘米3）该物质的重量。
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Suspension fertilizer 悬浮肥料 一种部分养分溶解、部分不溶的液体肥料。
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不溶的营养成份在溶液中呈悬浮状态。
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T
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Tensiometer 张力计 用来测量土水势（吸力或负压力）的仪器。
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Timer/Controller 定时器（控制器）一种用来自动控制滴灌系统的电子阀门设备。
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Transpiration 蒸腾作用 指土壤中水分被植物根部吸收并通过叶面孔隙蒸发到大气中的过程。
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W
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Water Retention Curve 土壤滞水曲线 该曲线图显示的是土壤水含量与水
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压力、吸力及水势的关系。
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参考文献
|
||
1.李光永.世界微灌发展态势.节水灌溉，2001，2：24～27.
|
||
2.许迪，程先军，谢崇宝等.田间节水灌溉新技术应用研究.节水灌溉，2001，（4）：7～11.
|
||
3.汤吉利，施乃志.根部滴灌内吸杀虫剂防治杨扇舟蛾等害虫试验.江苏林业科技，2001，12：12～13.
|
||
4.王留运，叶清平等.我国微灌技术发展的回顾与预测.节水灌溉2000，（3）.3～7
|
||
5.李久生，张建君，任理.滴灌点源施肥灌溉对土壤氮素分布影响的试验研究.农业工程学报，2002，18（5）：61～66.
|
||
6.侯红雨，庞鸿宾，齐学斌等.温室滴灌条件下NH4+-N转化迁移规律研究[J].灌溉排水学报，2003，（2）：48～52.
|
||
7.贾克功.我国果树设施栽培的现状与前景.编号：2002-5-1-120.
|
||
8.王金政，张安宁，樊圣华.山东省果树设施栽培生产现状与展望.中国果树，1999，（3）.
|
||
9.王培兴，盛平，洪嘉琏.大棚蔬菜滴灌试验与耗水量估算.上海交通大学学报（农业科学版），2003，21（1）：64～69.
|
||
10.王培兴.滴灌技术在上海蔬菜生产中的应用.节水灌溉，2000，No.2：38～39.
|
||
11.张显珍，崔汉亮，宋光明等.大棚蔬菜滴灌施肥技术的研究.莱阳农学院学报，2001，18（3）：213～215.
|
||
12.刘祖贵，段爱旺，吴海卿等.水肥调配施用对温室滴灌番茄产量及水分利用效率的影响.中国农村水利水电，2003，1：10～12.
|
||
13.甄占萍，杨会芹.水分胁迫对番茄生物学性状的影响.中国农学通报，2001，17（4）：98～99.
|
||
14.毛学森，李登顺.日光温室黄瓜节水灌溉研究.灌溉排水，2000，Vol.19No.2：45～47.
|
||
15.原保忠，康跃虎.番茄滴灌在日光温室内耗水规律的初步研究.节水灌溉，2000，3：25～27.
|
||
16.隋方功，稻永醇二，长友诚等.滴灌施肥技术对大棚甜椒产量与土壤硝酸盐的影响.华中农业大学学报，2001，20（04）：358～362.
|
||
17.隋方功，樗木直也，乌尼木仁等.对大棚甜椒品质的影响.应用生态学报，2002，13：13～15.
|
||
18.彭巧慧，刘树海，甄占萍.温室草莓滴灌技术研究.中国农学通报，2002，10：49～52.
|
||
19.吴文勇，杨培岭，刘洪禄等.温室滴灌条件下西瓜、甜瓜根冠发育规律研究.灌溉排水，2002，12：16～18.
|
||
20.陈洁，方秀敏，吴春玲.塑料瓶滴灌抗旱节水技术在干旱山区压砂西瓜生产上的应用.蔬菜，2002，3：38～39.
|
||
21.雷家军.我国草莓生产现状及展望.编号：2001-5-1-521.
|
||
22.张书函，丁跃元，戴建平.日光温室樱桃西红柿滴灌适宜土壤水分控制指标研究.中国农村水利水电，2002，1：23～25.
|
||
23.王新元，李登顺，张喜英.日光温室冬春茬黄瓜产量与灌水量的关系.中国蔬菜，1999，1：18～20.
|
||
24.刘健勇.西北半干旱地区番茄窖水灌溉技术研究.中国蔬菜，2000，3：21～23.
|
||
25.厚保文.半干旱日光温室集雨灌溉系统的配置方法初探.中国农村水利水电，2002，9：21～23.
|
||
26.王文元，董玉云.温室、大棚滴灌系统设计与管理中值得注意的问题.节水灌溉，2000，3：15～16.
|
||
27.虞娜，张玉龙，黄毅等.温室滴灌施肥条件下水肥耦合对番茄产量影响的研究[J].土壤通报，2003，34（2）：179-183.
|
||
28.中国农科院农田灌溉所滴灌组.苹果滴灌试验.中国果树，1979，2.
|
||
29.营口市水利局沙沟子旱田灌溉试验站.苹果滴灌试验总结.辽宁果树，1979，3.
|
||
30.潘德森.牛坡山果园场进行滴灌试验的作法与效果.湖北农业科学，1979，5.
|
||
31.任树梅，杨培岭.重力滴灌条件下山区果园土壤水分动态与果树灌溉制度的初步研究.中国农村水利水电，2001，1：20～22.
|
||
32.黄兴法，李光永，曾德超.调亏灌溉一果园节水管理新技术.节水灌溉，2001，2：12～14.
|
||
33.李光永，王小伟，黄兴法等.充分灌与调亏灌溉条件下桃树滴灌的耗水量研究[J].水利学报，2001，9：55～58.
|
||
34.宋克瑞，杨聚德，赵世军.微喷在果树生态环境调控技术中的作用，中国农村水利水电，2002，4：21～24.
|
||
35.于振洲，钱佩杰，石福田等.果树滴灌.水利电力出版社，1988，5.
|
||
36.时光新，王相国，尹绪国.山丘区果园微灌效益初步研究.水土保持研究，2001，8（3）：52～54.
|
||
37.徐呈祥，马艳萍.苹果滴灌应用研究进展与述评.南京农专学报，2000，12：32～38.
|
||
38.王留运，岳兵.果树滴灌需水规律试验研究.节水灌溉，1997，2：16～22.
|
||
39.田存旺，王耀强.内蒙古西部准格尔旗果树微灌效果及前景分析[D].长春：全国喷灌科技信息网第九次大会交流论文，1996.
|
||
40.曹守卫，朱孔亮，班彦福.山丘区果园地下陶管渗灌技术研究.水利水电科技进展，1999，3.
|
||
41.郝美玲.沙地苹果园中滴灌技术的应用[j].中国沙漠，1997，（3）：39～42.
|
||
42.李占才，许效宁.宁夏盐池苹果园应用滴灌技术可行性分析研究[j].宁夏农林科技.1989，（1）：28～32.
|
||
43.张承林，谢永红，李柯等.荔枝滴灌施肥技术应用效果初报.广东农业科学，2002，（2）：31～33.
|
||
44.师法萍，刘士勇，宋红日.苹果幼园的滴灌技术效应.经济林研究，2001，19，4.
|
||
45.陈义元，徐云联，赵立富等.山丘区小型水库自压节水灌溉技术.中国农村水利水电，2001，2：27～29.
|
||
46.张治晖、岳兵，微喷和无土栽培技术在葡萄扦插育苗中的应用研究。灌溉排水，1994，13（2）：13～15.
|
||
47.郑重，马富裕，慕自新等.膜下滴灌棉花水肥耦合效应及其模式研究.棉花学报，2000，12（4）：198～201.
|
||
48.孙天佑.棉花膜下滴灌配套技术探索与应用.节水灌溉，2001，2：40～41.
|
||
49.关新元，尹飞虎，陈云等.滴灌随水施肥技术综述.新疆农垦科技，2002，3：43～44.
|
||
50.国务院研究室.我国农业节水要有重大突破.新疆日报，2002，7.26.
|
||
51.尹飞虎，关新元，陈云等.喷滴灌专用肥研究与应用现状.新疆农垦科技，2002，2：32～33.
|
||
52.陈云，关新元，尹飞虎等.喷滴灌专用肥及其在棉花上的应用技术.新疆农垦科技，2002，2：33～34.
|
||
53.李明思，郑旭荣，贾宏伟等.棉花膜下滴灌灌溉制度试验研究.中国农村水利水电，2001，11：13～15.
|
||
54.王新坤，蔡焕杰，曹兵.单井膜下滴灌灌溉制度优化.灌溉排水，2002，9：16～18.
|
||
55.冯绍元，王凤新，黄冠华.喷灌条件下花生水肥耦合效应的田间试验研究.农业工程学报，1998，12：98～102.
|
||
56.李久生，饶敏杰.喷灌洒水与施肥均匀性对冬小麦产量的影响.水利学报，2002，1：28～34.
|
||
57.孟宝民，马富裕，杨全胜.盐碱生荒地膜下滴灌甜菜生育规律初探.石河子大学学报（自然科学版），2001，5（3）：179～181.
|
||
58.侯振安，乔贵宾，王志勇等.多元螯合液态微肥在棉花滴灌上的应用效果研究初报[J].新疆农垦科技，2003，1：31～33.
|
||
59.古智生，蓝莎.广东省的蔬菜喷灌.节水灌溉，1999，3：14～15.
|
||
60.邵凤成，张立顺.冲施肥技术.农业科技通讯，2001，2：25.
|
||
61.池静波，姚铁，李俊华.棉花滴灌专用肥氮磷配比的研究初报.新疆农业大学学报，2002，25（1）：12～16.
|
||
62.郑重，马富裕，慕自新等.水肥因素对膜下滴灌棉花产量和棉株群体冠层结构的影响研究.干旱地区农业研究，2001，19（2）：42～46.
|
||
63.黄立志，杨恕平，邢如意等.蔬菜营养液膜下滴灌栽培技术.曹志洪，周建民主编，南京土壤研究所国际学术研讨会论文集-设施农业相关技术.中国农业科技出版社，181～185.
|
||
64.夏智汛.节水农业技术研究成果.中国水利电力出版社，2002，2.
|
||
65.汪羞德，乔红霞，王方桃等.滴灌专用肥对设施蔬菜生育与吸肥规律的研究.2002，18：111～113.
|
||
66.魏文铎，徐铭等主编.工厂化高效农业.辽宁科学技术出版社，1999，P：73～76.
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