灌溉施肥技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

杜 森

（全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100125）

民以食為天。糧食問題永遠是人類生存發(fā)展面臨的首要問題，解決好十幾億人口吃飯問題始終是我國政府面臨的首要民生問題。我國水資源緊缺，時空分布不均，隨著全球氣候變暖的不斷加劇，自然降水不確定性顯著增加，水資源供需矛盾更加突出。近年來，我國北方地區(qū)旱災(zāi)頻繁發(fā)生，受災(zāi)面積不斷擴大，華北、東北地下水資源嚴重超采，南方季節(jié)性、區(qū)域性干旱日趨嚴重，干旱缺水已成為威脅糧食安全、制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素。在這種緊迫形勢下，今后農(nóng)業(yè)發(fā)展已不能再依靠大量消耗水資源的外延式增長，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，推廣普及灌溉施肥等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，全面提升農(nóng)田水分生產(chǎn)效率，是保障國家糧食安全、發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水型農(nóng)業(yè)、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 我國農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀

我國位于大陸性季風氣候地帶，是世界上水資源嚴重緊缺的13個國家之一，人均水資源占有量約2200m3，僅為世界平均水平的28%。現(xiàn)階段我國糧食生產(chǎn)總耗水量約5700億m3，其中有效消耗灌溉水約1600億m3，其余主要依靠自然降水，年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水缺口達300億m3以上。此外，我國水資源時空分布極不均勻，水土資源不匹配。東北和黃淮海地區(qū)糧食產(chǎn)量占全國的53%，商品糧占全國的66%，但地下水超采嚴重，華北平原已形成9萬多km2的世界最大地下水開采漏斗區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有旱作耕地面積0.67億hm2以上，約占耕地總面積的55%，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，水資源利用效率低。近年來，北方地區(qū)干旱缺水狀況呈加重趨勢。隨著人口增長以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入發(fā)展，工農(nóng)之間、城鄉(xiāng)之間爭水矛盾將進一步加劇，農(nóng)業(yè)用水將實現(xiàn)零增長。同時，我國農(nóng)業(yè)用水中還普遍存在大水漫灌的現(xiàn)象，不僅造成水肥資源浪費，還帶來了水環(huán)境惡化、水質(zhì)和土壤污染等問題。灌溉水平均利用率只有43%，每立方米水的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出只有0.83kg，比世界平均水平低30%。水資源短缺已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要制約因素。

2 灌溉施肥技術(shù)的發(fā)展

發(fā)達國家和地區(qū)高度重視水、肥資源的高效利用，自20世紀60年代開始推廣應(yīng)用灌溉施肥技術(shù)。灌溉施肥又稱為水肥一體化技術(shù)，是將肥料配對成肥液，借助壓力灌溉系統(tǒng)，在灌溉的同時將肥料輸送到作物根部土壤，適時適量地滿足作物水分和養(yǎng)分需求的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)。灌溉施肥將灌溉與施肥有機結(jié)合，使水和肥料在土壤中以優(yōu)化的組合供應(yīng)給作物利用。其特點是根據(jù)作物需水需肥規(guī)律進行少量多次的灌溉和施肥，水分和養(yǎng)分的供應(yīng)與根生長的空間、時間保持協(xié)調(diào)一致，最大限度地減少水、肥的流失，有效提高水、肥利用率和生產(chǎn)效率。近10年來，我國開展了一系列灌溉施肥技術(shù)的研究與推廣，并已初步形成了主要農(nóng)作物的灌溉施肥技術(shù)方法。

2.1 大田作物灌溉施肥

大田作物灌溉施肥最成功的例子是新疆的棉花膜下滴灌。1996年，新疆引進了滴灌技術(shù)，經(jīng)過3年的試驗研究，成功地研究開發(fā)了適合大面積農(nóng)田應(yīng)用的低成本滴灌帶。1998年開展了干旱區(qū)棉花膜下滴灌綜合配套技術(shù)研究與示范，研究開發(fā)了與滴灌技術(shù)相配套的施肥和栽培管理技術(shù)，即利用大功率拖拉機將開溝、施肥、播種、鋪設(shè)滴灌帶和覆膜一次性完成，在棉花生長過程中，通過滴灌控制系統(tǒng)，適時完成灌溉和追肥。該項能夠節(jié)水50%，節(jié)肥30%，省工10%，提高棉花產(chǎn)量20%。目前，此項技術(shù)已在甘肅、山西、寧夏、內(nèi)蒙古、河北等省（區(qū)）推廣應(yīng)用，涉及的農(nóng)作物擴大到馬鈴薯、加工型番茄、甘藍型油菜等作物。

2.2 蔬菜作物灌溉施肥

蔬菜是高需水需肥作物。在日光溫室條件下，為了追求高效益，農(nóng)民在生產(chǎn)資料的投入上較普通蔬菜地高5～10倍，因而造成肥水資源大量浪費，同時導(dǎo)致耕地質(zhì)量退化、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等問題。灌溉施肥技術(shù)能夠顯著提高水肥利用率，在蔬菜作物生產(chǎn)上具有極大推廣潛力。近年來，全國農(nóng)技中心在北京、河北、山東等省（市）組織研發(fā)了包括番茄、黃瓜等10余種蔬菜在內(nèi)的灌溉施肥技術(shù)模式。滴灌施肥技術(shù)在大棚蔬菜種植中應(yīng)用，可以改善棚內(nèi)生態(tài)環(huán)境，提高棚內(nèi)溫度2～4℃，降低空氣濕度8.5%～15%，水資源利用率90%以上，節(jié)水50%，節(jié)肥30%。

2.3 果樹作物灌溉施肥

根據(jù)不同的地形和水質(zhì)，果樹作物的微灌設(shè)備有滴灌、微噴和小管出流3種模式。由于種植果樹的地方降水相對較多或水資源條件較好，微灌設(shè)備主要用于干旱期的補充灌溉和關(guān)鍵生育期的施肥控制。根據(jù)各地的實踐和示范，果樹滴灌施肥可以提高抗旱能力，調(diào)整樹勢，提高果樹小年的產(chǎn)量，提高果品的商品率。果樹作物灌溉施肥已在南方的荔枝、芒果、香蕉、柑橘上成功應(yīng)用，果實產(chǎn)量提高10%；在北方蘋果、梨、桃、葡萄上成功應(yīng)用，果實產(chǎn)量提高15%以上。

3 灌溉施肥技術(shù)的推廣

2002年以來，全國農(nóng)技中心組織各地開展了灌溉施肥技術(shù)集成試點，取得了初步的經(jīng)驗。2003年開始，灌溉施肥技術(shù)列為重大節(jié)水技術(shù)之一，在北京、河北、山東、山西、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等省（區(qū)、市） 的15種作物上開展示范推廣，累計建立灌溉施肥核心示范區(qū)100多個，面積6.67萬hm2，展示微灌施肥技術(shù)方法和成效。與此同時，與有關(guān)科研、教學(xué)、推廣單位合作，研發(fā)、集成技術(shù)模式，配套灌溉設(shè)備，編制《微灌施肥技術(shù)要點》、《蔬菜灌溉施肥技術(shù)》、《蔬菜水肥一體化》、《果樹小管出流》等科普讀物，培訓(xùn)了大量技術(shù)骨干，帶動農(nóng)民應(yīng)用灌溉施肥新技術(shù)。

據(jù)不完全統(tǒng)計，灌溉施肥技術(shù)應(yīng)用范圍涉及全國20多個省（區(qū)、市），每年面積超過66.7萬hm2。實踐證明，應(yīng)用灌溉施肥技術(shù)，自動化程度高，可以實現(xiàn)精準灌溉，精準施肥，既節(jié)本增效，又減少環(huán)境污染，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)地和省工。在經(jīng)濟效益方面，每公頃蔬菜增產(chǎn)150～1000kg，水分生產(chǎn)率提高45～75kg/mm，每667m2果品增產(chǎn)150～300kg，水分生產(chǎn)效率提高6～10.5kg/mm。此外，滴灌減輕了大棚內(nèi)的空氣濕度，降低了病蟲害的發(fā)生程度，每667m2可節(jié)約農(nóng)藥投入80元以上。在生態(tài)效益方面，微灌施肥比地面灌溉每667m2節(jié)約灌溉水60～120m3，節(jié)水30%～50%，蔬菜節(jié)肥25%～30%，果樹節(jié)肥25%以上。由于微灌減少了水向深層的滲漏，減少了化肥投入，避免了移動性強的營養(yǎng)元素如氮素的淋洗流失，從而減輕對地下水的污染。在社會效益方面，灌溉施肥可以減輕灌溉和施肥的勞動強度，并有利于農(nóng)產(chǎn)品標準化生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和市場化程度，促進農(nóng)民增收。

4 存在的主要問題

4.1 投入嚴重不足

在研究方面，灌溉施肥的專題研究項目少，投資規(guī)模小，研究成果不多，特別是缺乏適應(yīng)各地不同情況的、系統(tǒng)的、標準化的應(yīng)用技術(shù)成果。在推廣應(yīng)用方面，面向農(nóng)民的宣傳、培訓(xùn)力度不夠，政府財政補貼機制沒有完全建立，推廣面積小。目前我國灌溉施肥面積僅占微灌面積的25%左右，遠落后于以色列（80%）和美國（65%），灌溉施肥技術(shù)的效益和作用尚未得到充分發(fā)揮。

4.2 技術(shù)不夠完善

灌溉施肥是將灌水與施肥緊密結(jié)合、實現(xiàn)水肥一體化的高新技術(shù)，內(nèi)容復(fù)雜，科技含量高，不僅要合理地設(shè)計、配備、安裝灌溉設(shè)施設(shè)備，更要深入地研究作物需水需肥規(guī)律，制定科學(xué)的灌溉制度和施肥方案。但目前技術(shù)研究開發(fā)比較分散，灌溉設(shè)備與技術(shù)體系不配套，系統(tǒng)性、集成度不夠，使灌溉與施肥相脫節(jié)。此外，我國微灌設(shè)備與施肥配套設(shè)備產(chǎn)品形式單一，技術(shù)含量低，設(shè)備研究與生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系不緊密，制約了灌溉施肥技術(shù)的應(yīng)用。

4.3 管理水平偏低

灌溉施肥不僅要配備相關(guān)設(shè)備，更需要配套合理的灌溉施肥制度和管理。灌溉施肥制度受人為因素影響大，我國農(nóng)民科技素質(zhì)普遍偏低，多數(shù)情況下憑經(jīng)驗進行管理，而根據(jù)土壤水分養(yǎng)分含量及作物營養(yǎng)狀況實施即時監(jiān)測的灌溉施肥技術(shù)應(yīng)用較少，造成灌溉施肥的效率不高。

當前，按照高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的要求，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成為我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的重要任務(wù)。灌溉施肥技術(shù)作為重要的節(jié)水節(jié)肥和增產(chǎn)增效新技術(shù)，將進入一個研究、生產(chǎn)、推廣并進發(fā)展的黃金時代期，前景十分廣闊。