水肥一體化技術

劉紹鋒 朱蘭香

一、什么是水肥一體化技術

（一）水肥一體化技術的概念

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術,又稱為“水肥耦合”“隨水施肥”“灌溉施肥”等。水肥一體化是借助壓力灌溉系統，將可溶性固體肥料或液體肥料配兌而成的肥液與灌溉水一起，均勻、準確地輸送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技術，可按照作物生長需求，進行全生育期需求設計，把水分和養分定量、定時，按比例直接提供給作物。

水肥一體化的兩大轉變：一是把澆地轉變成了澆作物；二是把澆水轉變成了澆營養液。

壓力灌溉有噴灌和微灌等形式，目前常用形式是微灌與施肥的結合，且以滴灌、微噴與施肥的結合居多。微灌施肥系統由水源、首部樞紐、輸配水管道、灌水器四部分組成。水源有：河流、水庫、機井、池塘等；首部樞紐包括電機、水泵、過濾器、施肥器、控制和量測設備、保護裝置；輸配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制閥門；灌水器包括滴頭或噴頭、滴灌帶。

（二）水肥一體化技術適用范圍

水肥一體化技術適宜于有井、水庫、蓄水池等固定水源，且水質好、符合微灌要求，并已建設或有條件建設微灌設施的區域推廣應用。主要適用于設施農業栽培、果園栽培和棉花等大田經濟作物栽培，以及經濟效益較好的其他作物。

（三）水肥一體化技術的特點

1.灌溉用水效率高。滴灌將水一滴一滴地滴進土壤，滴水時地面不出現徑流，從澆地轉向澆作物，減少了作物的棵間蒸發。同時，通過控制灌水量，土壤水深層滲漏很少，減少了無數的田間水量損失。另一方面，從滴灌輸水系統來看，從水源引水開始，灌溉水就進入一個全程封閉的輸水系統，經多級管道傳輸，將水送到作物根系附近，用水效率高，從而節省灌水量。2.提高肥料利用率。水、肥被直接輸送到作物根系最發達部位，可充分保證養分的作用和根系的快速吸收。對滴灌而言，由于濕潤范圍僅限于根系集中區域，使得肥料利用率大大提高。3.節省施肥用工。特別對保護地內栽培的作物尤為明顯。過去傳統的灌溉施肥方法是每次是否要挖穴或開淺溝，施肥后灌水。而利用水肥一體化技術，實現水、肥同步管理，可節省大量勞動力。4.可方便、靈活、準確地控制施肥數量和時間。根據作物需求營養規律進行針對性施肥，做到缺什么補什么，缺多少補多少，實現精準施肥。提高利用率意味著施肥量減少，從而節省肥料。5.采用水肥一體化技術，有利于保護環境。不合理施肥，造成肥料的極大浪費，大量肥料沒有被作物吸收利用而進入環境，造成環境污染，通過控制灌溉深度，可避免將化肥淋澆至深層土壤從而造成土壤和地下水的污染。6.有利于應用微量元素。金屬微量元素通常應用螯合態（螯合態：就是形成螯合物的狀態，而螯合物就是在固-液界面上或固-氣界面上由多齒配體鍵結合形成的化合物），價格較貴，而通過滴灌系統可以做到精確供應，提高肥料利用率，降低施用成本。7.水肥一體化技術的局限性。由于該項技術是設施施肥，前期一次性投資較大，同時對肥料的溶解度要求較高。

二、水肥一體化技術應用模式

水肥一體化是農業綠色發展的具體體現，也是農業上由粗放管理向精細化管理轉變的一個模式。山東省農業部門從1997年開始試驗示范水肥一體化技術，為適應不同水源條件、不同管理條件、不同作物的水肥一體化技術發展需要，探索出了8種技術應用模式：蔬菜有單井單棚滴灌施肥模式、恒壓變頻滴灌施肥模式、重力滴灌施肥模式和噴水帶施肥模式；果樹有微灌（滴灌、微噴）施肥模式和輪灌微灌（滴灌、微噴）施肥模式；小麥有噴水帶施肥模式和可移動立式噴灌施肥模式。

（一）單井單棚滴灌施肥模式（蔬菜）

適合單井單棚小面積或分散栽培農戶，采用小功率供水泵，選配適宜的過濾和施肥等設備，隨時提水進行灌溉施肥。

（二）恒壓變頻滴灌施肥模式（蔬菜）

適合集中連片、組織管理健全的棚區，一井供多棚，首部安裝恒壓變頻設備，選配適宜的過濾和施肥等設備，實現分棚灌溉施肥。

（三）重力滴灌施肥模式（蔬菜）

適合水源地較遠或地形落差較大的地塊，選配適宜的過濾和施肥等設備，需在高處配備蓄水池，靠高度差形成的重力進行灌溉施肥。

（四）噴水帶灌溉施肥模式（蔬菜）

適合水源供水充足的地塊，選配適宜的過濾和施肥等設備。管帶成本較低，管道承壓與水泵要匹配。

（五）微灌施肥模式（果樹）

適合面積較小的果園，一次即可全部灌溉，可采用滴灌或微噴的灌溉施肥模式，選配適宜的過濾和施肥等設備。

（六）輪灌微灌施肥模式（果樹）

適合面積較大的果園，一次無法全部灌溉，需分片輪流灌溉，首部可安裝恒壓變頻設備，選配適宜的過濾和施肥等設備。

（七）噴水帶灌溉施肥模式（小麥）

適合田間有輸水管道口的水澆地，安裝施肥設備，采用適宜的噴水帶。

（八）可移動立式噴灌施肥模式（小麥）

適合面積較大的田塊，需配置較大功率水泵，選擇適宜噴灑半徑的噴頭。

三、水肥一體化系統組成

水肥一體化系統由水源、首部樞紐、輸配水管網、灌水器、流量及壓力控制部件和測量儀等組成。

（一）水源

池塘、河流、渠水、井水等水質符合滴灌要求的均可作為滴灌的水源。

（二）首部樞紐

首部樞紐由水泵、過濾器、施肥器、控制和測控保護設備等組成。系統能否正常運行，除灌水器外，還須謹慎地選擇首部樞紐。所選首部樞紐，特別是過濾器，是系統的關鍵所在，過濾器是否能夠有效發揮作用，關系著灌水器是否能夠正常運行，一旦過濾器出現故障，會在很短的時間內將成千上萬只灌水器堵塞，造成系統報廢。

（三）輸配水管網

1.輸配水管網包括干管、支管、毛管三級管道。干管和分干管均可采用PE管材，管徑根據流量分級配置，工作壓力多為0.63Mpa（6.3kg/cm2）；毛管目前多選用內鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶；首部及大口徑閥門多采用鐵件。干管或分干管的首端進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。2.輸水管網的布置。（1）干支管布置：干管分總干管和分干管，總干管從首部樞紐沿斗渠方向布置，分干管沿農渠方向（條田長方向）布置與總干管成樹枝狀分布；分干管單側各布置若干條支管直（垂播種方向），分支管平行支管布置；分支管上三通管雙向各接一根毛管，支管間距是毛管鋪設長度的2倍。干管鋪設的間距應嚴格控制在120m以內，一邊可控制60m。（2）毛管（滴灌帶）布置：滴灌帶可在作物播種后噴撒完除草劑后鋪設，如果苗期不需澆水也可在中期鋪，鋪設在兩壟中間，滴灌孔向上。

（四）灌水器

灌水器分為滴頭、滴灌管或微噴頭等。

四、水肥一體化技術要領

（一）微灌施肥系統的選擇

根據水源、地形、種植面積、作物種類，選擇不同的微灌施肥系統。保護地栽培（設施栽培）、露地瓜菜種植、大田經濟作物栽培一般選擇滴灌施肥系統，施肥裝置保護地一般選擇文丘里施肥器、壓差式施肥罐或注肥泵。果園一般選擇微噴施肥系統，施肥裝置一般選擇注肥泵，有條件的地方可以選擇自動灌溉施肥系統。

（二）灌水量、灌溉時間、灌溉次數的確定

根據種植作物的需水量和作物生育期的降水量確定灌水定額。露地微灌施肥的灌溉定額應比大水漫灌減少50%，保護地滴灌施肥的灌水定額應比大棚畦灌減少30%～40%。

一般來說，灌溉的標準是20厘米～40厘米深度土壤保持濕潤狀態為宜。灌水量的計算方式：首先根據行距計算出每畝灌水帶的總長度，再根據滴頭間距計算出總的出水點，再根據每個出水點的出水量，就能計算出每畝的灌水量。

灌溉定額確定后，依據作物的需水規律、降水情況及土壤墑情確定灌水時期、次數和每次的灌水量。一般來說，作物根部土壤用手一攥成團，土壤的含水量就達到了最佳狀態，否則，就應該灌溉了。

（三）肥料的選擇

適合滴灌施肥的肥料應該滿足以下要求：一是肥料中養分濃度較高；二是在田間溫度條件下完全溶于水，溶于水后不會產生沉淀；三是流動性好，不會阻塞過濾器和滴頭；四是雜質含量低，其所含調理劑物質含量最小，能與其他肥料混合；五是不會引起灌溉水PH的劇烈變化；六是對控制中心和灌溉系統的腐蝕性小。生產中常做為滴灌肥料的種類有：尿素、硫酸銨、硝酸銨、硝酸鈣、硫酸鉀、氯化鉀、硫酸鋅、磷酸二氫鉀等。

（四）施肥的方法

1.肥料溶解與混勻：施用液態肥料時不需要攪動或混合，一般固態肥料需要與水混合攪拌成液肥，必要時分離，避免出現沉淀等問題。2.施肥量控制：施肥時要掌握劑量，注入肥液的適宜濃度大約為灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量為50m3/畝，注入肥液大約為50升/畝；過量施用可能會使作物致死以及環境污染。3.水肥耦合（灌溉與施肥在時間、數量和方式上合理配合）。按照肥隨水走、少量多次、分階段擬合的原則，將作物總灌溉水量和施肥量在不同的生育階段分配，制定灌溉施肥制度，包括基肥與追肥比例、不同生育期的灌溉施肥的次數、時間、灌水量、施肥量等，滿足作物不同生育期水分和養分需要。適當增加追肥數量和次數，實現少量多次，提高養分利用率。應根據天氣情況、土壤墑情、作物長勢等，及時對灌溉施肥制度進行調整，保證水分、養分主要集中在作物主根區。4.滴灌施肥的程序分三個階段：第一階段，選用不含肥的水濕潤；第二階段，施用肥料溶液灌溉；第三階段，用不含肥的水清洗滴灌系統。

（五）應用測土配方施肥技術

肥料的施用量應根據品種、地力、目標產量等因素合理確定氮磷鉀比例及底肥、追肥的比例。

施肥應遵循的原則是：農肥、化肥相結合，底肥追肥相結合，在施用氮磷鉀基礎上，適當配合微量元素。

（六）維護保養

要定期檢查維護系統設備，防止漏水，及時清洗過濾裝置。作物生育期第一次灌溉前和最后一次灌溉后應用清水沖洗管道系統。冬季來臨前應進行系統排水，防止結冰爆管，做好易損部件保護。

水肥一體化技術的大面積推廣應用成功，其意義絕不僅僅在于節水節肥本身，隨著這項技術在更大范圍的推進，它所引發的必將是中國農業由傳統邁向現代的一次具有深遠意義的革命。