水肥一體化技術在實際應用中存在的問題及對策

許慶廣

（北京中農天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 通州 101149）

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術，被譽為現代農業的“一號技術”。水肥一體化是借助壓力灌溉系統，將可溶性固體或液體肥料，按作物的需肥規律和特點，通過管道和滴頭適時適量地輸送到作物根部，滿足作物生長所需的水分和養分供給。如滴灌、噴灌和無土栽培均屬于水肥一體化中的一類技術[1]。

近幾年水肥一體化技術得到了快速發展，但由于思想理念、技術培訓、售后服務等方面存在問題，導致其在使用過程中產生了很多問題，嚴重影響到人們對水肥一體化技術的認知和接受程度，阻礙了水肥一體化技術更廣泛、更深入的發展。

1 水肥一體化技術構成

水肥一體化技術的構成從工程實施方式包括水源工程、供水系統、水處理系統、水肥控制系統、田間輸配水管網系統、數據收集控制系統6大部分。

1.1 水源工程。只要水質符合灌溉要求，均可作為灌溉的水源。包括江河、渠道、湖泊、井、水庫等，為了充分利用各種水源進行灌溉，并使水質達到灌溉要求，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應的輸配電工程，這些統稱為水源工程。

1.2 供水系統。該系統主要包括供水水泵、變頻、壓力傳感器(或遠傳壓力表)、配電系統等，其功能主要是根據水肥一體化系統的需要，將1臺或多臺水泵串聯起來，利用變頻技術，將灌溉水加壓到所需要的壓力范圍內，通過各級管道輸送到田間灌水器。供水系統是整個水肥一體化系統動力的主要來源，調節并控制系統的供水壓力和水量，以滿足灌溉的要求。

1.3 水處理系統。是對水質進行初步的過濾、酸堿度調節，或根據種植需求調節水的硬度等。對于以江河水、湖水等作為灌溉水源的，由于水中雜質含量較多，水質較差，對其處理較為復雜，通常會做一些水凈化、過濾等；對于井水而言，則相對簡單一些，只做一些過濾即可。當然，對于無土栽培的還應當對灌溉水進行更嚴格的處理，使其達到無土栽培對水質的要求。通常情況下，考慮到滴灌、微噴對于水質要求較高，水肥一體化系統普遍配置過濾裝置，包括離心過濾器、砂石過濾器、疊片過濾器等。

1.4 水肥控制系統。水肥控制系統可以說是水肥一體化技術的核心部分，控制著整個水和肥的運行方式。常用設備是灌溉施肥機，通過有線或無線的方式控制灌溉單元電磁閥的啟閉，實現手自動控制。雖然市場上的灌溉施肥機型號多樣，樣式也不同，但功能比較相似。灌溉施肥機分為現場和遠傳操作2種控制方式，通常配有手動或自動2種模式。在手動模式下可直接控制施肥泵和電磁閥的開閉；自動模式下可設置灌溉程序、灌溉日期、灌溉時間段、施肥時間或施肥量、EC或PE值等，設備將按照設置好的參數進行灌溉和施肥。

1.5 田間輸配水管網系統。田間輸配水管網系統一般由干管、支管、田間首部、毛管及灌水器組成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管徑根據流量進行配置，田間首部根據種植需求安裝有過濾器、文丘里和電磁閥等，毛管目前多選用小管徑PE管或內鑲式滴灌帶、邊縫迷宮式滴灌帶等。干管或分干管進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。輸配水管網的作用是將處理過的水或肥，按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統的末一級管道，在滴灌系統中即為滴灌管，在微噴系統中，毛管上安裝微噴頭。

1.6 數據收集控制系統。數據收集控制系統涉及數據收集、傳輸、反饋及存儲4個方面。數據收集主要是通過各種傳感器采集包括土壤、空氣、植物等各種環境或生物體的各種數據，以供控制系統使用。傳輸主要是數據的通訊方式，分為有線和無線傳輸2種方式，數據通過傳輸上傳到上位機或者云平臺上。反饋主要是計算、分析各種運行數據，對各設備或電磁閥等輸出點進行控制，達到所設定的參數，實現控制效果。存儲是將采集的數據保存在本地服務器或云平臺上，不僅可以利用保存的數據對現場設備進行控制，還可以隨時查看運行記錄和歷史數據。數據收集控制系統可以通過電腦軟件或手機APP對其進行操作，控制整個水肥一體化系統的運行，進行遠程水肥管理。

2 存在的問題

2.1 前期設計存在缺陷。水肥一體化是系統工程，規劃設計是水肥一體化技術合理應用的前提。然而很多園區對于水肥一體化工程規劃設計重視不足，輕設計，重工程實施，導致工程建成后，在運行過程中發現各種不足或重大缺陷，甚至需要對工程進行修理或返工，嚴重影響水肥一體化技術的使用，造成投入成本大幅上升。

2.2 管理者和操作人員認可程度低。由于管理者對該技術接觸較少、理念比較落后，僅了解比較簡單的灌溉和施肥設備，特別是一線操作人員，年齡一般偏大，知識水平較低，對新技術和設備應用操作學習慢，普遍存在抵觸心理，寧愿按照原先的方式進行灌溉施肥，也不愿意使用先進的水肥一體化技術[2]。以北京地區為例，很多農業園區在水肥一體化方面投入大量的資金和精力，甚至從國外進口設備，但由于管理人員的認知和操作人員能力有限，導致水肥一體化設備未能充分發揮其作用，有的園區設備已經閑置，銹跡斑斑。水肥管理依然按照原有的方式操作，導致資源和技術雙重浪費，更加深了對水肥一體化技術的不認可。

2.3 對設備操作維護保養不重視。水肥一體化設備投入運行后，很多設備需要分階段按時維護保養，但由于管理者或操作人員對其重視程度不高，責任心缺乏，對設備操作說明書、操作規范不認真閱讀查看，未對設備進行定時保養，導致設備在運行一段時間后出現各種問題。諸如水壓不足、管道漏水、過濾器不按照說明書或操作規程進行清理、冬季防凍措施不規范甚至缺失、使用復合肥等溶解度較低的肥料、田間管道防護不足、設備未按照規程進行保養等，嚴重影響水肥一體化設備的運行，更造成管理者和使用者對水肥一體化技術的進一步的不信任、不認可。

2.4 未持續對水肥一體化技術進行學習。水肥一體化技術作為一項先進的農業灌溉施肥技術，已在世界范圍內得到認可和接受。水肥一體化技術是否可以發揮其最大作用，主要取決于管理者或使用者對水肥一體化技術的掌握程度。很多園區管理者和使用者本來對水肥一體化技術的認知就低，知識相對匱乏，在水肥一體化技術應用過程中不注重知識的持續學習和技能的提升，致使水肥一體化技術未能充分被利用，體現不出其使用效果，反而認為水肥一體化技術或設備不好用，對其產生抵觸心理。

2.5 缺乏對水肥管理的長遠規劃。對水肥管理長遠規劃是水肥一體化技術應用中不可缺少的一環。很多應用水肥一體技術的園區或農場，在水肥一體化工程建設完成后，并未對其應用進行系統、長遠的規劃，特別是在水肥管理、人員安排、培訓學習、技能提升、規范制定等方面，未形成合理的規范、制度，散亂管理、臨時安排、隨意操作時有發生，不注重水肥管理分析、總結，使水肥一體化技術流于形式，疏于管理，最終導致水肥一體化技術和設備閑置、廢棄。

3 對策及建議

3.1 重視水肥一體化工程規劃設計。首先需要找到專業的企業，專業的水肥一體化工程建設企業會對園區或農場的各個方面進行充分考慮，勘查各種數據，通過對數據的分析，給出專業的建議，并根據現場和長遠種植需求，對水肥一體化工程進行全面、富有邏輯的規劃和設計。把問題從規劃設計的時候給予解決，預防水肥一體化在應用過程中因規劃設計不嚴謹產生問題。

3.2 加強水肥一體化技術培訓。技術培訓是水肥一體化技術應用過程中必不可少的管理內容。技術培訓需要制定計劃，定時培訓。技術培訓需要由專業的單位或人員組織和實施，應涉及對水肥一體化技術的發展趨勢、水肥一體化技術在世界農業中的應用、水肥一體化技術原理及應用等內容，并針對本園區或農場的水肥一體化系統進行操作培訓，包括水肥一體化技術應用過程中對設備、管道等的維護保養，以及水肥管理等。

3.3 持續進行水肥一體化技術學習。水肥一體化技術培訓是學習的一方面，同時還需要管理者和使用者從自身出發，制定持續的水肥一體化技術學習計劃，通過專業的書籍、新媒體、技術講座等渠道，在水肥一體化技術原理、操作及使用方面進行不間斷的學習，加深對水肥一體化技術的認知程度，提升對水肥一體化技術和設備的操作技能。同時，管理人員和使用人員要多走出去，考察先進的水肥一體化技術，了解不同的水肥一體化設備，多學習其它園區成功的水肥一體化技術應用和實踐經驗。

3.4 做好水肥管理長遠規劃。水肥管理規劃是水肥一體化技術應用的前提。在水肥管理方面，主要針對操作人員管理、培訓學習、技能提升、操作規程、規章制度等幾個方面進行規劃，合理安排操作人員通過長期可持續的培訓和學習，提升管理者或操作人員的技能，結合園區或農場的要求和特點，制定合理的水肥一體化操作規程，使水肥一體化技術應用的各個方面形成規范的制度，真正的讓水肥管理落到實處，使水肥一體化技術應用可持續、可發展。