甘肅省水肥一體化技術應用對策研究

萬 倫，張志成，崔增團，郭世乾，葛承軒，賈蕊紅

（甘肅省耕地質量建設保護總站，甘肅 蘭州 730030）

甘肅省地貌類型復雜多樣，優勢特色農業產業發展突出，但農業生產基礎條件差，水資源缺乏，水資源空間分布不均，因糧食產量的逐年增加和農業結構不斷調整，水肥使用總量特別是使用強度也逐年攀升，突出表現為水肥使用總量過大，水肥生產力較低，生態環境壓力不斷加大，農業投入不斷增加，農產品產量和品質不高，農業比較效益降低。因此，合理利用水肥資源、提高水肥利用率是實現甘肅省綠色農業高質量發展亟待解決的問題。近幾年甘肅省將水肥一體化技術作為新時期現代農業的發展重點，開展水肥一體化的節水減肥技術應用，對保障糧食安全、促進農業提質增效、加快經濟社會可持續發展、保護生態環境等方面產生了積極影響。

1 甘肅省水肥一體化發展現狀

水肥一體化技術是利用灌溉管道，根據作物的需水規律和需肥特點，將肥料溶解在灌溉水里，實現水肥精準管理和水肥耦合，滿足作物對水分和養分需要的一種現代節水農業新技術。水肥一體化技術是農業農村部重點推廣的現代節水農業新技術，實現了農業生產由傳統農業的大水漫灌、施肥隨意化向管道輸水、精準灌溉、定點施肥、水肥耦合、多技術應用的現代農業生產方式的根本性轉變，促進了我國農業產業的高質量發展。隨著甘肅省農業節水技術的不斷深化，水肥一體化技術得到了快速發展，形成了膜下滴灌、微噴灌、滲灌等應用模式，在解決甘肅省水資源不足、提升水肥資源高效利用、促進農業提質增效、確保農民增收、保護生態環境、促進社會經濟發展等方面作出了貢獻。截至2014年，水肥一體化技術應用面積10.67萬hm2[1]，實現節水33.2%～49.5%，節肥20%以上，增產8.7%～57.0%[2]。

1.1 確定了水肥一體化的發展思路、發展重點與主要模式

灌溉農業區重點推進以馬鈴薯、制種玉米、蔬菜等優勢特色產業的膜下滴灌水肥一體化技術，逐步引入智能物聯網水肥一體化技術，實現手機移動管理互聯互通，提升水肥一體化技術的自動化、標準化、信息化管理水平；旱作農業區推進馬鈴薯、蔬菜、果園、茶園等優勢特色產業的集雨補灌水肥一體化技術，重點推廣小流域軟體水窖集雨補灌水肥一體化、山地小水集流補灌移動式滴灌水肥一體化技術，在作物生育的關鍵期實施補充灌溉和定量定點施肥技術，提升山地特色農業高質量發展，促進區域生態環境的改善；日光溫室種植區重點推廣日光溫室膜面集雨物聯網水肥一體化技術，在作物生育的關鍵期實施節水減肥技術，促進溫室產業的可持續發展；果園區推廣軟體水窖集雨補灌滴灌、微噴灌、滲灌等水肥一體化技術，在果樹生育的關鍵期實施補充灌溉和精準施肥技術，促進果品的提質增效，打造“甘味”農產品品牌。

1.2 開展水肥一體化應用技術研究

一是開展土壤墑情和養分監測，為制定水肥一體化的灌溉施肥制度提供理論依據[3]。利用全省近30個國家級土壤墑情監測站和5707個耕地質量調查點數據，摸清旱作區馬鈴薯、玉米、蘋果集雨補灌水肥一體化及灌區玉米、馬鈴薯等作物膜下滴灌水肥一體化土壤墑情變化特征及耕地土壤養分演變及盈虧變化、主要作物養分回收率、偏生產力、肥料利用率等施肥參數，為灌溉施肥制度提供了數據支撐。二是從2011年開始，累計完成各類水肥一體化應用技術試驗示范350項（次），探索不同區域灌溉水量、灌溉時間、水溶性肥料施用量、施用時間、施肥濃度等水肥一體化應用技術參數，為灌溉施肥的制定、水肥耦合機制的建立創造了有利條件[4-6]。

1.3 強化核心示范區建設

圍繞甘肅省確定的產業發展目標，重點打造地域特色鮮明、亮點突出的水肥一體化核心示范區。酒泉市肅州區、張掖市甘州區打造大田蔬菜、制種玉米智能物聯網水肥一體化示范區；民樂縣打造馬鈴薯智能物聯網水肥一體化示范區；甘肅省農墾集團農場重點打造馬鈴薯、青貯玉米滴灌水肥一體化替代地膜示范區；定西市安定區打造馬鈴薯、蔬菜軟體水窖水肥一體化示范區；榆中縣、永靖縣、靖遠縣打造日光溫室軟體水窖集雨補灌水肥一體化應用核心示范區；天水市秦州區、天水市麥積區、秦安縣、靜寧縣、莊浪縣打造果園軟體水窖集雨補灌滲灌水肥一體化核心示范區，在實踐中取得良好的示范作用，也為甘肅省大規模應用水肥一體化技術提供了基礎條件。

1.4 加強智能控制水肥一體化硬件設施建設

將智能物聯網水肥一體化技術作為現代農業的重要抓手，促進了水肥一體化技術與現代高新技術裝備的融合發展，先后在張掖市甘州區、武威市涼州區、金昌市金川區神農示范園區、條山農場、敦煌市莫高鎮現代高效農業節水示范園、天水國家農業科技園、武山縣蔬菜示范園區等地建設“土壤墑情自動監測+智能決策+精準水肥管理+終端智能控制”的物聯網水肥一體化應用示范區，有力地提升了區域水肥一體化自動化、標準化、信息化管理水平，在實踐中取得了較好的應用效果。

1.5 加強技術標準化管理，制定相關技術規范

一是針對甘肅省灌溉農業區膜下滴灌水肥一體化、旱作農業區軟體水窖集雨補灌水肥一體化存在的技術不規范等重大技術問題，構建了玉米、馬鈴薯、蔬菜（含日光溫室）、蘋果等水肥一體化技術灌溉施肥技術推薦方案，規范了灌溉、施肥的主要技術參數，為水肥一體化的標準化提供了依據。二是加強對水肥一體化全程標準化管理，根據相關試驗示范結果，構建了膜下滴灌水肥一體化棉花、溫室蔬菜、蜜瓜、制種玉米、葡萄、灰棗等作物9項應用技術規范，為水肥一體化技術標準化提供了技術支撐，也為大規模推廣水肥一體化技術提供了依據。

1.6 構建水肥一體化產業應用體系

一是加強產學研對接，構建區域水肥一體化應用技術體系。近幾年通過系統研發構建了適合大型灌區應用的智能化控制水肥一體化物聯網體系；適合中小型灌區或旱作農區應用的半自動化控制、手動控制水肥一體化應用體系，實現了對不同用戶按不同需求配套不同應用模式，豐富了水肥一體化的建設內容。二是加強與相關生產企業合作，構建水化一體化連接機制，形成以華維、托普等水肥一體化硬件設備配套企業以及甘肅星碩、甘肅新大弓、施可豐等水溶性肥料配套企業的技術應用支撐體系，為水肥一體化技術推進發展產生了重要影響。三是加強與政府、農資服務企業的對接，做好水肥一體化技術的最后“零公里”服務。張掖市甘州區實施的政府托管模式及“谷豐源”公司提出全程社會化托管技術服務模式試點，實現從種到收的全程水、肥、藥技術社會化托管服務，在實踐中取得了較好的應用效果。

2 存在的主要問題

2.1 認識不足依然是制約技術發展的關鍵

一是水肥一體化屬高技術應用領域，涉及政府、推廣單位、企業、生產主體等多方面的因素，目前技術推廣仍以政府推動為主導，下達指令性計劃推廣任務，企業只是被動性服務，社會各階層對其認識還相當有限，特別是對水肥一體化在轉變農業生產方式、提升農業綜合效益等方面的認識不足，還未形成整合社會資源加快推廣的效應。二是因技術要求高、技術建設內容復雜多樣，對生產主體產生了較大影響，加之技術培訓不夠深入，造成技術普及度還不高。因此，加強技術培訓，建立以政府推動、推廣單位深入研發、生產與服務企業與農戶互動的推廣機制，對促進技術標準化，提升水肥一體化技術的應用效益具有重要意義。

2.2 水肥一體化應用還存在較大的發展空間

在世界范圍內，以色列、美國等發達國家都將水肥一體化技術作為新時期現代農業的建設內容。以色列90%耕地，美國微灌面積中60%的馬鈴薯、25%玉米、33%果樹都應用了水肥一體化技術[7]。2012年我國水肥一體化技術推廣面積已接近266.7萬hm2[8]，且在新疆、山西、寧夏、內蒙古等省（區）廣泛應用，而甘肅省應用還相對滯后。同時，甘肅省中低產田面積占80%以上，人均水資源占有量僅為全國的1/2，畝均水資源占有僅為全國的1/4；肥料利用率僅為35%左右[9]，水肥資源綜合利用效益還有待進一步提升。這就為水肥一體化技術應用提供了難得的發展機遇與發展空間。因此，加快甘肅省水肥一體化技術應用，對促進甘肅省農業可持續發展具有重大的現實意義。

2.3 資金投入不足成為制約發展的重要因素

一是資金投入不足制約推廣與發展。水肥一體化因技術復雜、投入資金量較大，一直是技術推進緩慢的主要原因。雖然近幾年在農業農村部的支持下，甘肅省也開展了水肥一體化技術推廣工作，但甘肅省貧困區占比大，中央和地方用于水肥一體化的研發和推廣經費還相當有限，應用模式主要以小型示范區建設模式為主，從建設規模、技術標準化、應用效益等方面還不能適應甘肅省現代農業發展的需要，一定程度上制約著水肥一體化技術在全省的推進。二是對水肥一體化的認識不足，社會資金的參與度還較低。現階段投入到水肥一體化的社會化資金還相當有限，雖然有部分合作社及經營大戶想開展水肥一體化的應用工作，但因投入資金不足在一定程度上也制約著水肥一體化的應用推廣。因此，急需制定相關規劃，加快資金投入，特別是整合社會資金，加快技術推廣步伐。

2.4 急待加強水肥一體化應用技術的研發

一是水肥一體化技術標準化有待深化。雖然甘肅省建立了多作物、不同應用模式的水肥一體化應用標準，但因全省地域類型特殊，作物種類多樣，加之布設的灌溉施肥等水肥一體化試驗示范數量有限，而現行的水肥一體化技術應用模式還是多以習慣性傳統生產方式估算水分、養分的需求，造成灌溉時間、灌溉定額、施肥時間、施肥量、肥料施用濃度等關鍵技術參數和實際生產需求還有差距。二是水肥一體化和現行常規技術應用間銜接還不緊密。水肥一體化技術還未能建立精準化農田灌溉和施肥技術制度，特別是與現行的土壤耕作、農田灌溉制度、施肥管理等還沒有形成有效緊密結合，制約著高新技術的應用。三是水溶肥肥料應用還未普及。水肥一體化技術以多次滴灌水溶性肥料實行追肥為主，但水溶肥因價格較高，農戶以應用自配型水溶性肥料為主，配方與濃度比例難以保證肥料質量，一定程度上也制約了水肥一體化全面推進。

2.5 水肥一體化的應用推廣也面臨一些問題

一是水肥一體化集約化規模還有待提高。水肥一體化要求實行集約化生產、標準化種植才能產生一定的產業聚焦效應。而甘肅省目前農村土地承包制度模式造成土地碎片化，不利于集約化生產、規模標準化種植，一定程度上影響到水肥一體化的推廣。二是現行的水肥一體化推廣機制還存在一定問題。技術研發單位以技術研究與設備開發為主，灌溉工程企業負責田間工程施工管理，肥料生產企業負責配方型水溶性肥料，而在農戶服務端口間還未能形成合力，未能形成無縫鏈接。三是雖然甘肅省結合膜下滴灌技術研發了配套機械設備，但這些機械在實際應用時不夠穩定，急需研發適合甘肅省不同區域、不同生產條件的水肥一體化應用機械，提升水肥一體化機械化作業水平。

3 發展對策

3.1 進一步提高對甘肅省發展水肥一體化的認識

水肥一體化是世界性的發展潮流，成為支撐世界農業可持續發展的重點，農業農村部制定了水肥一體化的指導意見等政策性支持文件，支持水肥一體化技術發展，且新疆、內蒙古等省（區）棉花、馬鈴薯水肥一體化技術應用規模逐年擴大，建立了適應本區域特點、形式多樣、各具特點的發展模式，如新疆的棉花膜下滴灌水肥一體化技術在應用模式、建設規模、建設內容、技術標準等方面為西北地區發展水肥一體化事業提供了良好的應用模板。但相對而言，甘肅省水肥一體化技術發展還相對滯后，與全國先進省區相比還有一定的差距。因此，應從全省生態安全戰略高度重新認識水肥一體化技術，加強對水肥一體化事業的關心與支持，制定長期的水肥一體化規劃，提升水肥一體化技術在確保糧食生產安全、促進優勢特色農業提質增效等方面的作用，促進甘肅省農業可持續發展。

3.2 提升水肥一體化技術的科技含量

一是強化相關水肥一體化試驗、示范研究。根據甘肅省產業發展特點，按不同生態區域布設制種玉米、馬鈴薯、蔬菜、葡萄、瓜類、果園等作物的水肥一體化技術試驗示范，重點研究不同區域、不同作物的灌溉制度、施肥制度、水肥耦合等系統性參數，優化水肥一體化應用系統，提升水肥一體化效益。二是制定和完善適合甘肅省實際的水肥一體化應用標準，通過試驗示范研究數據，在現有標準的基礎上，進一步修訂或增加不同生態區、不同作物的水肥一體化應用標準，提升水肥一體化科技含量，為大規模普及水肥一體化技術提供科技支撐。

3.3 構建適合甘肅省實際的水肥一體化推廣體系

一是構建以產學研相結合，以技術示范與推廣相結合，以企業社會化服務為紐帶的水肥一體化應用技術體系，合力解決水肥一體化技術在實際生產中存在的主要問題，確保水肥一體化應用全產業鏈的無縫對接，提升水肥一體化產業在甘肅省農業高質量發展中的作用。二是加強水肥一體化系統設施與設備建設，重點研發具有自主知識產權、適應甘肅省環境條件的物聯網智能控制水肥一體化應用系統，并引入手機管理系統，實現移動互聯互通，加強無人機、移動機器人、無人自走式耕作機械等現代高新技術與系統對接，提升水肥一體化技術含量。三是加強水溶性肥料運籌管理，聯合水溶性肥料生產廠家開展攻關，解決水溶性肥料生產和應用中存在的問題，制定或完善相關水溶性應用配方及生產管理，為水肥一體化技術推廣創造有利條件。四是建立水肥一體化推廣應用機制建設，結合省上推進的高標準農田建設、絲路寒旱農業等一批重點建設項目，構建適用甘肅省區域特點、不同應用主體、不同應用模式、規模化種植、產業化經營的水肥一體化技術集成應用體系，為水肥一體化技術推廣提供基礎保障。

3.4 加強節水技術培訓，提升新型職業農民技能

針對水肥一體化起點高、技術應用較為復雜、涉及行業內容多的特點，加強對水肥一體化技術的宣傳與培訓，進一步提高廣大農民群眾的節水技術意識，將現代節水技術，特別是水肥一體化技術作為新型職業農民培訓的重點內容，引導農民掌握發展高效節水農業所需技能。