滴灌水肥一體化技術研究進展

許文其 宋時雨 楊昊霖 余楊

摘要 本文介紹了滴灌水肥一體化技術的概念、發展情況、優點及局限性，綜述了目前滴灌水肥一體化技術的應用效果，并對該技術的應用前景進行展望。

關鍵詞 滴灌水肥一體化；研究現狀；優點；應用效果

中圖分類號 S147.2；S275 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）03-0196-02

Abstract This paper introduced the concept，development，advantages and limitations of drip fertigation technology，also summarized the application effect and prospected the future of drip fertigation technology.

Key words drip fertigation technology；research status；advantage；application effect

滴灌水肥一體化技術是根據農作物的需肥特點，借助壓力系統或者自然壓差將液體肥或者可溶性固體肥通過可控管道系統進行養分輸送，通常采用定時、定量、均勻的滴灌方式將肥液與灌溉水混合物浸潤到作物根系生長發育區域，營造良好的生長環境，提升肥料的利用率。

1 滴灌水肥一體化技術研究現狀

1.1 國外研究現狀

20世紀60年代，滴灌技術起源于以色列，并于60世紀末正式開始應用。20世紀70年代，滴灌技術在美洲、澳洲以及非洲等地廣泛推廣，以美國、墨西哥、澳大利亞、新西蘭以及南非等國家發展較為迅速。目前，滴灌技術已經廣泛應用于以色列農業的各個領域當中，包括溫室、大田、果園以及園林綠化等，滴灌面積占農業總面積的67.9%，居世界首位。從全世界角度來看，滴灌技術更適用于水資源匱乏的地區或者經濟發達國家。

1.2 國內研究現狀

滴灌水肥一體化技術于1974年引入中國，1980年我國第一代自主研發的滴灌設備正式投產，正式拉開了滴灌技術在我國應用與推廣的序幕[1]。1981年之后，我國不斷引進國外先進的生產技術，不斷擴大滴灌設備的生產規模，為滴灌技術的大范圍推廣提供了源源不斷的動力，截至1985年，我國滴灌面積迅速擴大到1.5萬hm2。20世紀90年代中期，國內日益重視滴灌水肥一體化技術的理論研究與應用推廣，技術培訓與研討會如雨后春筍般開展起來；2000年，水肥一體化技術的指導工作得到進一步發展，在農業部積極推動下，我國連續5年舉辦水肥一體化技術培訓班，通過與國際交流合作，進一步加快了國內滴灌技術的蓬勃發展，微灌施肥面積也不斷增加。

總體而言，經過多年的發展，目前我國水肥一體化技術水平已提高到中級階段，在諸多技術領域已達到或接近國際領先水平，如大型溫室裝備及部分微觀設備的自動化控制方面已處于國際領先水平；在微灌工程設計、技術規范等方面也接近國際領先水平。但我國在水肥一體化技術的諸多方面還有待提高，如部分微灌產品的質量與國外領先水平差距較大、微灌面積占比較低、水肥一體化技術系統的管理方面尚存在不足及滴灌技術培訓的投入與支持力度不足等。因此，推動滴灌水肥一體化技術的長足發展仍需要多方面的共同努力。

2 滴灌水肥一體化技術的優點及局限性

2.1 優點

2.1.1 節約水資源。大水漫灌和畦灌通常是傳統灌溉所采用的方法，其缺點在于水在運輸途中浪費較多，水資源利用率低，而滴灌水肥一體化技術將水肥相融合，通過管道輸送能夠有效防止水肥徑流，并且滲漏量和蒸發量均較小，能夠大幅提高水肥利用率，根據統計數據顯示，采用滴灌技術可以實現節水30%～40%[2]。

2.1.2 提高肥料利用率。與先將肥料撒在作物根區，然后澆水的傳統施肥方式相比，滴灌施肥可將水肥精準輸送到根系生長部位，有效提高水肥的吸收效率，減少水肥浪費，進而降低肥料的成本。

2.1.3 節省勞動力。滴灌水肥一體化技術是借助壓力系統進行灌水施肥，灌水與施肥同時進行，肥液跟隨灌溉水直接作用到作物根區，可以節省人工開溝及施肥時間。近年來，勞動力價格越來越高，滴灌水肥一體化技術省工省力的優勢越來越明顯。

2.1.4 減少病蟲害發生。設施蔬菜棚內采用水肥一體化技術可使其濕度降低8.5%～15.0%，從而在一定程度上抑制病蟲害的發生。此外，由于棚內減少通風降濕的次數而使溫度提高2～4 ℃，使作物生長更為健壯，增強其抵抗病蟲害的能力，從而減少農藥用量[3]。

2.1.5 適應能力強。由于滴灌排水量較小，且輸水管道長度較長，加之具有較為成熟的壓力補償裝置，因此，對壓力變化靈敏度較低。通常情況下，坡度<5°時，壓力變化可以忽略不計。而傳統的噴灌裝置對壓力的靈敏度較高，在有一定坡度的地區推廣具有一定的局限性[4]。通過滴灌技術，可以在根系周圍形成一個水肥資源豐富的橢球體區域，能夠實現對水肥的快速吸收，利于作物的正常生長發育[5]。因此，滴灌技術適用于大棚、田間、溫室、山地、沙漠等多種環境，其適應能力較強。

2.2 局限性

2.2.1 滴頭易堵塞。由于滴灌裝置中滴頭流道直徑通常<1 mm，因此，在使用過程中很容易被淤泥、不溶鹽、鐵銹或其他物體堵塞。李康勇等[6]在研究施肥對滴灌帶堵塞的影響中得出，與不施肥相比，滴灌水肥一體化技術加速了滴頭堵塞，且施肥濃度越大，加速堵塞的效果越明顯。

2.2.2 影響植物的根系分布。根系的分布與滴頭位置有很大關系。對于長期進行滴灌的作物而言，位于滴頭所在濕潤區附近的根系生長較為發達，而非濕潤區則表現為根系生長受到抑制，因此，如果滴頭位置出現偏差則容易引起根系生長畸形，出現根系生長較淺等情況，在發生大風天氣時容易出現被刮歪、拔根現象。

2.2.3 高產高效研究機理少。由于我國種植區域廣闊，且不同地區氣候條件各異，加之水肥一體化技術發展步伐不一致，對水肥一體化技術機理研究相對不足，更多的研究集中于水肥一體化技術對作物產量、水分及肥料的利用指標的影響，而在如何利用滴灌技術實現農作物的高產穩產方面研究相對較少。

2.2.4 技術配套設備研究較少。滴灌水肥一體化技術的推廣需要配套設備、水溶肥料以及滴灌施肥制度相結合，而我國在高新技術的滴灌設備以及自動化管理手段方面較為欠缺，與國際先進水平仍有很大差距。

2.2.5 前期一次性投資大。水源和電源是應用滴灌水肥一體化技術的基礎，一般情況下，修建水池、機房、肥料池或儲肥罐的費用為2萬～4萬元，管道費用為6 000～22 500元/hm2，滴灌配套設施（如過濾器、壓力表，以及電泵等）費用在數千至數萬元不等，由此看來，前期一次性投資較大，對于個體農戶來說，投入成本較高，不利于滴灌水肥一體化技術的推廣。

2.2.6 鹽分積累。因滴灌排水量較小，待水分快速蒸發后，部分礦物質無法到達根部區域而在地表形成鹽分積累，地表鹽分濃度越來越大，對土壤理化性質以及農作物發芽生長帶來不利影響。

3 應用效果

3.1 節水、節肥、增產、增收

賀浩浩[8]在研究獼猴桃水肥一體化技術中得出，與習慣施肥灌水處理相比較，使用滴灌水肥一體化技術處理平均單果重增加了30.3%，可溶性糖含量提高了2.02%，可滴定酸含量增加了1.14%，Ca含量（干重）增加了7.7 g/kg。路永莉[9]在研究蘋果水肥一體化技術中得出，采用滴灌水肥一體化技術后蘋果產量增加了14.1%，同時其肥料偏生產力也增加了14.3%，肥料用量減少50%。景煒明等[10]將滴灌技術應用于蔬菜種植，進而得出應用滴灌水肥一體化技術比大水漫灌可節約用水50%，肥料施用量比傳統施肥節省50%左右。章偉[11]將水肥一體化技術應用于蘋果與葡萄的栽培并得出以下結論，蘋果種植當中肥料成本下降30%，凈產值為30.5萬元/hm2，提升了14%；葡萄采用滴灌水肥一體化技術，肥料成本下降17.4%，凈產值為5～7萬元/hm2，提升了39.5%～75.8%。杜文波[12]在研究日光溫室番茄水肥一體化技術中得出，相比于常規漫灌方式，通過灌水肥一體化技術可實現增產11.83%～14.41%。姚素梅等[13]在研究春茬栽培大頂苦瓜水肥一體化技術得出，利用滴灌技術可增產21%左右。楊學忠等[14]在冀東平原設施辣椒水肥一體化技術中得出，應用滴灌水肥一體化技術可實現節肥率40.3%，節水率60.0%，增產率可達7.2%。

3.2 減少農藥使用量

劉作新等[15]在研究水肥一體化技術中得出，與溝灌相比，滴灌水肥一體化技術能有效降低空氣濕度約14%，從而減少病害發生，降低農藥使用量。鐘政忠等[16]將水肥一體化技術用于番茄種植當中，可減少農藥使用量約1/3。

3.3 節省勞動力

楊曉宏等[4]在研究菠蘿水肥一體化技術中得出，由于菠蘿葉緣長有大量倒刺，給農務操作帶來較大困難，在水肥施用等方面需要消耗大量的勞動力，生產成本較高。通常情況下，人均施肥面積為0.27 hm2/天，人工費用約為1 350元/hm2，而采用滴灌水肥一體化技術之后，人均灌溉施肥3.33 hm2/天，大幅提高施肥效率，試驗示范追肥用工成本僅為 900 元/hm2，工作效率提高了 10 倍。

4 發展前景

滴灌水肥一體化技術具有節水、結肥、節能、省工、環保等諸多優點，使用滴灌水肥一體化技術可以緩解我國水資源短缺現狀，實現現代農業可持續發展。我國滴灌一體化技術雖發展迅速，但起步晚，與歐美發達國家差距仍較大，因此，滴灌水肥一體化技術在我國具有巨大發展潛力和廣闊的應用前景。

5 參考文獻

[1] 李志宏，馬俊永，高林森.河北省未來農藝節水的途徑與關鍵技術[J].華北農學報，2003，18（增刊1）：17-19.

[2] 張保軍，丁瑞霞，王成社，等.保水劑在農業上的應用現狀及前景分析[J].水土保持研究，2002，9（2）：51-54.

[3] 高鵬，簡紅忠，魏樣，等.水肥一體化技術應用現狀與發展前景[J].現代農業科技，2012（8）：250.

[4] 楊曉宏，嚴程明，張江周，等.中國滴灌施肥技術優缺點分析與發展對策[J].農學學報，2014（1）：76-80.

[5] 夏新華，侯淑敏，袁偉.農業節水灌溉之滴灌技術研究[J].農機化研究，2008（10）：213-234.

[6] 李康勇，牛文全，張若嬋，等.施肥對渾水灌溉滴頭堵塞的加速作用[J].農業工程學報，2015，31（17）：81-90.

[7] 張承林，鄧蘭生.水肥一體化技術[M].北京：中國農業出版社，2012.

[8] 賀浩浩.獼猴桃園水肥一體化應用效果研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2015.

[9] 路永莉.蘋果園水肥一體化和鉀肥肥效研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2013.

[10] 景煒明，侯偉.設施蔬菜膜下滴灌水肥一體化技術研究應用[J].蔬菜，2014（9）：30-32.

[11] 章偉.渭北旱塬蘋果及葡萄水肥一體化技術研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2016.

[12] 杜文波.日光溫室番茄應用滴灌水肥一體化技術初探[J].山西農業科學，2009，37（1）：58-60.

[13] 姚素梅，康躍虎.噴灌條件下作物光合作用及生長的研究進展[J].干旱地區農業研究，2006，24（1）：199-204.

[14] 楊學忠，李學文.冀東平原設施辣椒水肥一體化技術應用效果研究[J].現代農業科技，2011（5）：105-106.

[15] 劉作新，杜堯東.日光溫室滲灌效果研究[J].應用生態學報，2002（4）：409-412.

[16] 鐘政忠，蒙忠武.水肥一體化技術在溫室番茄上的應用[J].現代農業科技，2013（5）：129-130.