清遠市水肥一體化技術應用分析

曾茜茜 陸世忠

摘 要 從不同地形（勢）的水肥一體化首部系統、進肥系統、肥料池建造和控制系統分析清遠市水肥一體化技術的應用情況。為促進水肥一體化技術推廣應用，結合清遠市多年的推廣應用經驗，分析了在農業生產中引入水肥一體化技術對經濟、社會和生態發展的積極作用，提出了爭取各級財政支持、推動水肥一體化實施和強化技術指導、重視設備維護等措施。

關鍵詞 水肥一體化技術;應用模式;廣東省清遠市

中圖分類號：S365 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.054

水肥一體化又稱水肥耦合，是一項集灌溉與施肥于一體的新農業技術，該技術借助一定的壓力系統，將水肥混合液通過施肥裝置和灌溉系統均勻、定量地輸送到作物根系附近，實現水肥的精準利用與智能化管理。水肥一體化技術具有省心、省時、省工，節藥、節水、節肥，增產、增收、增效等價值。目前，水肥一體化技術已在發達國家得到廣泛應用：美國是世界上微灌面積最大的國家;以色列在果樹、花卉和大田蔬菜等農業領域全面使用水肥一體化技術，使用面積占灌溉面積的1/2以上，位居世界之首;水肥一體化技術在歐洲大多數國家發展迅速。近年來，水肥一體化技術在我國得到了廣泛的推廣，應用面積逐年增加，應用范圍從華北地區擴大到西北旱區、東北寒溫帶和華南亞熱帶地區，應用的栽培模式涵蓋設施栽培、無土栽培等，應用的作物包括大田經濟作物、蔬菜、花卉等。

1 ?清遠市水肥利用現狀

清遠市現有耕地面積25.67萬hm2，可供開發種植的坡度25°以下的荒地約10萬hm2，現有水果種植面積約6萬hm2，以柑橘、茶葉、水晶梨為主，枇杷、板栗、柿子、桃、火龍果等經濟作物為輔。清遠市年平均降水量在2 000 mm左右，但由于時空分布不均，易發生季節性缺水和區域性缺水，部分地區還存在水源性缺水、水質性缺水和水資源利用率低等問題，農業發展面臨水資源匱乏的危機。清遠市是肥料消費大市，化肥年消費量在30萬t左右，使用量大但利用率低，只有30%左右，遠低于發達國家。農民科學施肥意識不強，存在過量施肥、偏施化肥、配方施肥不合理等不良施肥習慣，造成了施肥效益低、肥料流失嚴重、利用率低等問題。因此，發展現代農業要先轉變農業發展方式，提高水肥利用率，改變“大水大肥”的不良習慣，變資源消耗型農業為資源高效利用型農業，實現農業可持續發展[1]。

2 ?存在的問題

2.1 ?未與農藝、農機相結合

建造水肥一體化設備的技術人員由于對水肥一體化技術缺乏系統認識，在建造時沒有結合當地地形、種植作物、肥料使用等農藝知識，導致建造的設備操作復雜、功能閑置或無法使用、實用設計少，不符合實際應用需求，出現設備使用1～2年后報廢、個別設備沒有使用就報廢的現象，造成資源浪費。

2.2 ?配套技術不健全

水肥一體化技術的售后服務包括設備的首部系統維護、田間系統維護、操作技術培訓等方面，售后服務水平也會影響水肥一體化技術的推廣應用。灌溉設備企業看重產品的生產和銷售，但對售出的設備缺乏技術指導、售后服務不到位，進一步限制了水肥一體化技術的推廣應用[2]。

2.3 ?農民認識不充分

水肥一體化技術通過精準施肥、灌溉，提高水肥利用率，減少由于不合理利用化肥帶來的耕地質量下降和資源浪費，降低成本，提高農民收入。但清遠市農民文化水平普遍不高，接受新事物的能力有限，仍習慣使用傳統的施肥方法，限制了水肥一體化技術的推廣應用。

2.4 ?缺乏資源整合

農業技術推廣、農田建設、水利等部門均有支持水肥一體化技術應用的政策，但部門之間未進行資源整合，導致建造的設備質量參差不齊，出現部分設備建造簡易、粗糙甚至重復建設等現象[3]。

3 ?不同模式的水肥一體化技術主要內容

經過不斷實踐、總結、優化水肥一體化系統設計方案，在吸收國內外先進技術的基礎上，結合清遠市經濟作物種植特點、旱坡地特點、電力資源情況、種植面積和水源情況等因素，從首部系統、進肥系統、肥料池建造和控制系統4方面對適用于清遠市的不同模式水肥一體化系統進行總結分析。

3.1 ?首部系統

3.1.1 ?綠色環保的首部系統

在沒有水電、落差高程20～30 m的山坡地，可以設計應用綠色環保的水肥一體化技術首部系統，通過水源落差產生動力進行灌溉。應用此模式的耕地面積較小，一般為6.67～10.00 hm2。

3.1.2 ?一次加壓首部系統

在坡度10°～25°、種植面積20～33 hm2、水源流量大和有三相380 V電源的地區，可以應用一次加壓首部系統，一次加壓即可滿足灌溉需求。連州市、清新區、英德市等種植柑橘、茶葉、水晶梨等經濟作物的山地可推廣應用此模式。

3.1.3 ?二次加壓首部系統

在有220 V或380 V交流電源、可抽取地下水或其他水源的山坡旱地，或者坡度超過25°、一次抽水就會出現水源不能滿足灌溉需求或壓力不足問題，需要一級抽水到二級蓄水池，再由二級蓄水池提供水源到泵房，之后加壓到水、肥同步灌溉設備再到灌區的地域，可以設計應用二次加壓首部系統。有220 V交流電源的地區應用規模在6.67 hm2以內，有380 V交流電源的地區應用規模為20～33 hm2，清遠市可發展此模式的耕地面積有2萬hm2左右。

3.2 ?進肥系統

3.2.1 ?比例式進肥系統

比例式施肥系統需要一定的水壓來推動工作，水源落差動力或泵動力把經一級疊片過濾器的肥料送到首部系統主管與水混合，可用于綠色環保的首部系統、一次加壓或二次加壓的首部系統。該系統的應用面積一般在6.67～10.00 hm2。

3.2.2 ?注肥泵旁路式進肥系統

注肥泵旁路式進肥系統主要部件有過濾器、電磁閥、注肥泵、止回閥、流量計、流量大小控制開關、壓力監測及首部主管道旁路。該系統能滿足面積在20 hm2以上的作物水肥需求。

3.3 ?肥料池建造

3.3.1 ?好氧式有機液體肥料池建造

好氧式有機液體肥料池建造一般采用混凝土或磚混結構，容積一般在50～100 m3，露天或在肥料池上搭個簡易棚子遮雨，以牛糞為原料，通過好氧發酵生產有機液體肥料。然后將漚制好的有機液體肥料通過利用池與無機水溶性配方肥充分混合溶解進入首部系統，按一定比例混合進入田間滴灌系統。

3.3.2 ?厭氧式有機肥料池建造

厭氧式發酵池是密封式的，有進肥口與出肥口，容積在100 m3左右，把牛糞、羊糞、花生麩等原料通過厭氧式發酵制得有機液體肥。

3.3.3 ?牛尿等有機液體肥料池建造

牛尿有機液體肥料池一般由牛尿發酵池（30 m3）、牛糞水漚制發酵池（30 m3）、牛尿利用池（30 m3）組成。

3.4 ?控制系統

3.4.1 ?手動與自動控制系統

進水、進肥系統的開關、田間輪灌區開關、過濾器的清洗等都是通過球閥開啟或人工操作，建設簡單。首部系統的兩級過濾器、抽水電機、進肥系統、田間電磁閥等都可通過首部泵房的電柜進行手動或自動（編程序方式）控制操作，節省人力。

3.4.2 ?物聯網遠程控制系統

整個灌溉區由一套變頻電柜系統和一套物聯網控制系統組成。變頻電柜系統設有手動功能和自動功能，設自動功能時能通過物聯網遠程控制系統，利用手機APP或電腦的GPRS網絡遠程遙控首部開啟或關閉灌溉程序。通過手機APP或計算機可遠程監測環境和土壤溫度、土壤墑情等因子，通過遠程錄像可實時監測各系統運行情況、作物生長情況，當水池、肥料池水（肥）滿或缺水（肥）時有自動關閉功能，可確保系統安全運行[4]。

4 ?發展措施

4.1 ?爭取各級財政支持，推動水肥一體化實施

水肥一體化技術需要投入相關設備，建設成本相對較高，普通農戶難以承擔。為順利開展水肥一體化技術推廣應用，清遠市應積極爭取各級財政資金支持，拓寬融資渠道，整合社會力量推進水肥一體化[2]。

4.2 ?強化技術指導，重視設備維護

水肥一體化設備的實際操作者以農戶為主，由于缺乏操作指導和技術服務，農戶在操作過程中遇到問題難以及時處理，影響設備的使用。因此，政府部門和企業應根據實際情況做好技術指導，定期或不定期開展技術培訓，將技術指導落實到農戶[4]。此外，在水肥一體化設備應用過程中，由于設備維護不到位，時常會出現設備噴頭堵塞等情況，影響設備的正常使用，因此企業應對設備進行定期維護、更新[5]。

4.3 ?設計方案要簡潔、高效、綠色

設計推廣方案要簡潔、高效、綠色，要對建設地點的水源、地形、肥料來源、電力等情況進行詳細調查，科學評估后因地制宜地設計出適合不同區域、不同作物的水肥一體化建設方案。

5 ?水肥一體化技術的應用效果分析

5.1 ?效益分析

5.1.1 ?經濟效益

通過示范與推廣，清遠市應用水肥一體化技術的種植面積逐年增加。截至2020年，累計推廣水肥一體化技術應用面積2.05萬hm2，其中茶葉應用面積1 266.7 hm2，柑橘應用面積1 400 hm2，葡萄、水晶梨應用面積633.3 hm2，其他水果應用面積1 000 hm2。茶葉平均每667 m2增產15.0 kg，柑橘平均每667 m2增產150.0 kg，葡萄、水晶梨平均每667 m2增產107.5 kg，其他水果平均每667 m2增產25.0 kg。據相關統計，茶葉、柑橘、葡萄和水晶梨每667 m2分別節省人工成本365元、135元、160元、35元，具有良好的經濟效益。

5.1.2 ?社會效益

通過項目的示范與推廣，經營主體對水肥一體化技術的認識進一步加深、化學肥料施用量減少、科學施肥水平得到提高、傳統的灌溉和施肥觀念得到轉變，這有助于化肥減量增效行動的推進和進一步提高肥料利用率。水肥一體化技術因其節水節肥、省時省工等優點受到農民的青睞，有利于解放農村勞動力、推進鄉村振興戰略的實施、促進社會主義新農村的建設。水肥一體化的應用有利于發展綠色食品和有機食品，滿足人們對綠色食品和有機食品的需要。

5.1.3 ?生態效益

1）提高水肥利用率。水肥一體化技術是將肥料溶解于水中并通過灌溉系統直接輸送到作物根部附近，減少了肥料的淋溶損失和土壤固定損失，提高了水肥利用率。2）提高土地利用率。清遠市利用山坡地種植經濟作物的面積達10萬hm2，傳統種植模式經營面積小、施肥技術落后，不能很好地解決水肥問題，不符合現代農業發展需要。通過實施不同模式的水肥一體化技術，有效提高了土地利用率。3）改善土壤理化性狀。水肥一體化技術可以使土壤保持良好的理化性狀，有效解決了溝灌、漫灌、畦灌造成的土壤板結等問題。4）減少農業污染。目前，我國單位面積施肥量居世界前列，肥料利用率卻遠低于發達國家，大量肥料沒有被作物吸收利用，而是進入水體造成環境污染[5]。應用水肥一體化技術可將水肥精準輸送到作物根部附近，避免了深層滲漏，減少了環境污染。同時，應用水肥一體化技術還可以提高作物對病蟲害的抵抗能力，減少農藥的使用，進一步保護環境。

5.2 ?推進化肥零增長行動

在茶葉種植上應用水肥一體化技術，將有望實現減施化肥100%，冬季只施用有機肥就能滿足作物生長需要，解決由于多年大量施用化肥而造成的土壤板結和茶葉品質下降等問題。應用水肥一體化技術有助于推進化肥零增長行動，滿足綠色農業、有機農業發展需要[6]。

5.3 ?使農業管理趨向標準化

大面積應用水肥一體化技術有利于實現農業管理標準化，達到節水、節肥、節成本和節人工的效果[7]。目前，清遠市除柑橘、茶葉、葡萄、水晶梨等作物應用水肥一體化技術外，玉米、蔬菜、甘蔗等作物也適宜推廣水肥一體化技術，有巨大的市場潛力。

5.4 ?實現物聯網操作，智能控制

農業生產和信息技術的結合是新時代農業發展的趨勢。基于物聯網的水肥一體化系統，綜合利用通信技術、智能控制和傳感技術，實現自動化灌溉施肥、精準施肥，減少了水肥資源浪費，降低了人工成本，提高了系統的使用效益。

5.5 ?有機液體肥料利用與推廣應用

以牛尿、花生麩等為原料制作的有機液體肥料具有來源廣泛、成本低、不含重金屬、綠色安全和中微量元素齊全等優點，配合其他水溶性配方肥，既有利于生產有機產品，又能滿足其他作物生長需要。施用有機液體肥既能解決水肥一體化應用水溶性肥料問題，又能實現水肥一體化技術數字化，更有利于促進節本增效、提質增效、安全高效、資源節約和環境友好的現代化農業發展。

參考文獻：

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[3] 馮廣平，蒲勝海，李磐.水肥一體化技術及農業生產應用[J].農村科技，2017（10）：24-25.

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[5] 惠靜.淺析智能水肥一體化技術要點及應用前景[J].農村經濟與科技，2019（12）：240.

[6] 潘殿蓮.水肥一體化技術要點研究及分析[J].農業開發與裝備，2018（6）：167.

[7] 蔡榮方，曾友蓮.水肥一體化技術提高水肥利用效率研究進展[J].農業開發與裝備，2018（11）：87.

（責任編輯：劉寧寧 ?丁志祥）