水肥一體化技術是現代農業“一號技術”,在國內外農業上得到了廣泛應用。腐植酸水溶肥是我國水溶肥料產業發展的先行者、推動者和貢獻者,在我國水肥一體化技術起源、發展、應用中發揮了重要作用,成為新時期水溶肥產業一顆閃耀的明珠。
1699年,英國博物學家John Woodward開始用不同來源的水分(如降水、河水、泉水、蒸餾水等)種植植物,是水培實驗的創始人。
1837年,法國農業化學家Jean-Baptiste Boussingault開始應用砂培法進行植物吸收氮、磷、鉀等營養元素的研究試驗,并確定了9種植物必需的營養元素。
1925年以后,溫室工業逐漸利用營養液栽培技術取代傳統的土壤栽培,利用砂、蛭石、鋸木屑等惰性介質作為固體基質,將植物種植在含其必需營養元素的營養液中,使作物種植突破了空間限制。
19世紀中后期,近代培養方法和技術進一步發展,水培(無土栽培)技術進一步商業化,在歐美各國、非洲地區、中東地區等地方已有大量的家庭式無土栽培裝置。
1913年,美國建成了第一個滴灌工程。20世紀50年代,美國開始在田間種植中實施灌溉施肥,但最初的規模很小,并且是與地面灌溉、漫灌和溝灌結合使用。由于這些灌溉技術的水分利用率較低,從而導致肥料的利用率也很低,且易造成化肥對環境的污染。此后,隨著波涌灌等能較精確控制水分供應設備的研發和使用,地面灌溉的肥料利用率大幅度增加。目前,美國是世界上微灌面積最大的國家,在灌溉農業中60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹均采用水肥一體化技術。
1920年,德國在水出流方面實現了一次突破,使水從孔眼流入土壤。20世紀50年代塑料工業興起后,高效灌溉技術得到了迅速發展,而且灌水與施肥很快被結合進行,發展成為一種高精度控制土壤水分、養分的農業新技術。
20世紀50年代初以來,荷蘭溫室數量大幅增加,通過灌溉系統施用的液體肥料數量也大幅增加,水泵和用于實現養分精確供應的肥料混合罐也得到研制和開發。近年來,水肥一體化技術發展迅速,2006—2007年設立總額100億澳元的國家水安全計劃,用于發展灌溉設施和水肥一體化技術,并建立了系統的墑情監測體系,用于指導灌溉施肥。
20世紀60年代,以色列開始普及水肥一體化灌溉技術。1964年,以色列建成了用于灌溉施肥的全國輸水系統,全國耕地中大約有一半以上應用加壓灌溉施肥系統,包括果樹、花卉、溫室作物、大田蔬菜和大田作物。20世紀80年代初,以色列的灌溉施肥技術開始應用到自動推進機械灌溉系統,施肥系統也由過去單一的肥料罐,發展為肥料罐、文丘里真空泵和水壓驅動肥料注射器等多種模式并存,并且引入電腦控制技術及設備,養分分布的均勻度得到顯著的提高。到目前為止,以色列是世界上公認的現代高科技農業典范,其農業灌溉面積已有90%區域實行水肥一體化灌溉施肥技術。
此外,水肥一體化技術發展較快的還有西班牙、意大利、法國、印度、日本、南非等國家。據第六次國際微灌大會資料,從1981—2000年的19年間,世界微灌面積增加了633%,平均每年增加33%,達到373.33萬公頃,大部分采用水肥一體化技術。
中國水肥一體化技術的應用和發展比發達國家要晚近20年,其發展過程,大致可分為4個階段。腐植酸水溶肥在我國水肥一體化技術發展的4個階段中均發揮了重要作用。
1974年5月,陳永貴副總理從墨西哥引進兩套滴灌設備;1977年,新疆農墾科學院魏一謙等專家開展了園藝作物滴灌技術的試驗研究,并進行了示范。1980年我國第一代成套滴灌設備研制生產成功。
此階段,在1974年和1979年,《國務院轉發燃化部、農林部關于積極試驗、推廣和發展腐植酸類肥料的報告》(國發〔1974〕110號)和《國務院批轉國家經委關于加強腐植酸綜合利用工作的請示報告》(國發〔1979〕200號)兩個文件,掀起了我國腐植酸肥料研究和應用的高潮。
1981年后,在引進國外先進生產工藝的基礎上,我國灌溉設備的規模化生產基礎逐步形成,開始進行灌溉施肥研究。1983年,編制優化肥料配方程序和計算機施肥程序。
此階段,腐植酸葉面肥(水溶肥料前身)率先進入市場,開啟了我國水溶肥的先河。1984年開始,“抗旱劑1號”“植寶素”“葉面寶”“噴施寶”等以腐植酸為主要成分的水溶肥產品陸續進入市場,成為我國水溶肥料發展的引領者,后來“葉面寶”和“噴施寶”都成為了馳名品牌,影響遍及全國。
由試驗、示范逐步發展到大面積推廣示范。部分單位在溫室大棚的蔬菜和花卉上開展了滴灌器材的研究和應用試驗。1996年,新疆生產建設兵團引進了以色列成套滴灌設備,在兵團八師121團大田作物上進行了試驗示范和滴灌器材的國產化研究,取得了突破性進展,為大田作物應用滴灌技術奠定了物質基礎。1998年以后,新疆生產建設兵團開展了棉花膜下滴灌的需水規律、灌溉制度、滴灌施肥、機械化作業及相關配套高產栽培技術的試驗研究,并對進口滴灌設備、器材進行了吸收、消化、改進和創新,取得了一批具有自主知識產權的滴灌設備及器材生產技術,完善了田間設計及相關農藝配套技術,大田棉花膜下滴灌蓬勃發展。
此階段,腐植酸水溶肥在新疆棉花生產中進行了應用,在抗枯萎病、抗黃萎病、促進棉花增產等方面取得了良好效果。同時,腐植酸水溶肥在全國大田作物、蔬菜、水果等多種作物上進行了大面積的示范和推廣應用。
2002年,原農業部開始組織實施旱作節水農業項目,建立水肥一體化技術核心示范區,集中開展試驗示范和技術集成;國家大力推廣水肥一體化技術。2007年,原農業部印發《關于推進農田節水工作的意見》,積極推進節水農業發展;2010年,原農業部印發了《全國農田節水示范活動工作方案》,將水肥一體化列為主推技術,強化技術集成和示范展示;2012年,國務院印發了《國家農業節水綱要(2012—2020年)》,強調積極發展水肥一體化;2013年,原農業部印發了《水肥一體化技術指導意見》,強調充分發揮水肥一體化技術優勢;2016年,原農業部印發了《推進水肥一體化實施方案(2016—2020年)》,推廣普及水肥一體化農田節水技術,實現化肥使用量零增長行動;2017年,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于創新體制機制推進農業綠色發展的意見》,提出到2020年和2030年提高農田用水效率目標。2019年,中共中央、國務院印發了《關于堅持農業農村優先發展做好“三農”工作的若干意見》,明確提出“實現化肥使用量負增長”。
當前,腐植酸水溶肥登記證數量逐年快速增加,尤其是2015年國家開展化肥零增長行動以來,腐植酸水溶肥發揮了先鋒隊作用,其產品登記證數量大幅度增加,2018年呈現井噴式增長。今年,伴隨國家號令“實現化肥使用量負增長”,腐植酸水溶肥的應用面積會越來越大,市場前景越來越廣闊。
當前,水肥一體化的農業發展戰略方向已經成為世界共識,實現了節水灌溉與水溶肥的緊密結合。腐植酸水溶肥從始至終伴隨我國水肥一體化技術發展,以求新、求變、求進步的精神和動力,生產符合國內外農業生產的農資投入品,滿足消費市場要求標準的綠色農產品,為我國化肥使用量負增長、節水農業、食品安全作出更大貢獻。