沼液水肥一體化設(shè)施建設(shè)技術(shù)及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用

安陽市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局農(nóng)村能源站 楊洪林

為貫徹落實(shí)黨的十八大關(guān)于“四化同步”和“生態(tài)文明”的重大發(fā)展戰(zhàn)略，2014 年起，原農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站決定在安陽縣永和鎮(zhèn)建設(shè)現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新示范基地，研究解決華北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的突出問題，構(gòu)建起生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的孵化器，總結(jié)一套適應(yīng)華北地區(qū)的可看、可學(xué)、可復(fù)制的現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，帶動(dòng)發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，保護(hù)生態(tài)資源，改善人居環(huán)境。

沼液水肥一體化設(shè)施建設(shè)技術(shù)就是安陽市農(nóng)村能源站在該基地總結(jié)形成的糧食生產(chǎn)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、林果業(yè)三大清潔生產(chǎn)技術(shù)體系中的關(guān)鍵支撐技術(shù)。截至2022 年，安陽市農(nóng)村能源站已經(jīng)試驗(yàn)示范該項(xiàng)技術(shù)7 年，并在安陽市多個(gè)縣（市、區(qū)）推廣使用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

一、沼液水肥一體化設(shè)施建設(shè)技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）沼液水肥一體化內(nèi)涵

沼液水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。沼液水肥一體化系統(tǒng)借助壓力系統(tǒng)或地形自然落差，將沼液和可溶性固體（或液體）肥料配成肥液與水一起通過可控的管道系統(tǒng)，使水肥相融后形成水流，均勻、定時(shí)、定量浸潤作物根系發(fā)育生長(zhǎng)區(qū)域，使植株根系周圍的土壤始終保持疏松和適宜的含水量。同時(shí)，可以根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)、土壤養(yǎng)分含量情況以及不同生長(zhǎng)期需水需肥規(guī)律，進(jìn)行不同的需求設(shè)計(jì)，把沼液、水分、養(yǎng)分定時(shí)定量、按比例直接提供給作物。

（二）沼液的要求

1.沼液的顏色為棕褐色或黑色。

2.沼肥重金屬允許范圍應(yīng)符合沼肥施用技術(shù)規(guī)范（NYT2065-2011）中6.1 規(guī)定的要求（見表1）。

表1 沼肥污染物質(zhì)允許含量 單位：mg·kg-1

3.沼肥的衛(wèi)生指標(biāo)應(yīng)符合沼肥施用技術(shù)規(guī)范（NYT2065-2011）中6.2 規(guī)定的要求（見表2）。

4.沼液用于蔬菜、果木、花卉和大田施用，應(yīng)根據(jù)作物需肥量和需水量等因素進(jìn)行調(diào)配；調(diào)配后的混合液水質(zhì)應(yīng)達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2021）的規(guī)定。

表2 沼氣發(fā)酵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

5.在使用滴灌設(shè)施時(shí)，沼液懸浮性粒物最大粒徑應(yīng)滿足設(shè)施的參數(shù)要求。

（三）沼液水肥一體化設(shè)施

沼液水肥一體化設(shè)施由水源、首部樞鈕、輸配水管道、灌水器四部分組成。

1.水源。沼液水肥一體化設(shè)施的水源包括河流、水庫、機(jī)井、池塘等。

2.首部樞紐。

（1）水泵。水泵要根據(jù)水源狀況及灌溉面積選用。井灌區(qū)宜選用井用潛水泵或長(zhǎng)軸深井泵。地表水源區(qū)則選用離心泵或潛水泵，其配套動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)等。如果直接取水于有壓水源（水塔、壓力給水管、高位水池等），水泵和動(dòng)力機(jī)則可省去。

（2）過濾器。使用滴灌灌溉系統(tǒng)的，應(yīng)選用適合的過濾器，可選用篩網(wǎng)過濾器或疊片過濾器。庫水、塘水及河水作為灌溉水源時(shí)，過濾器要根據(jù)泥沙狀況、有機(jī)物狀況配備，可使用旋流水沙分離器或砂石過濾器。

（3）沼液田間儲(chǔ)存罐。沼液田間貯存罐（貯存池）體積要根據(jù)區(qū)域內(nèi)農(nóng)田單次可承載沼液量、每個(gè)機(jī)井的灌溉面積、沼氣儲(chǔ)存罐運(yùn)輸、焊接要求及沼液運(yùn)輸車的運(yùn)輸時(shí)間等綜合確定。以原農(nóng)業(yè)部永和現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新示范基地為例，其沼液儲(chǔ)存設(shè)施根據(jù)水泵最大流量為30 m3·h-1、肥水比1：6 設(shè)計(jì)，并考慮沼氣儲(chǔ)存罐運(yùn)輸焊接要求、沼液運(yùn)輸車的運(yùn)輸時(shí)間及10%的設(shè)計(jì)冗余，確定為10 m3的鋼質(zhì)圓柱狀存儲(chǔ)罐（磚混儲(chǔ)存池）。

（4）控制設(shè)備和儀表?？刂圃O(shè)備和儀表包括三通、閥門、流量和壓力調(diào)節(jié)器、流量表或水表、壓力表、安全閥、進(jìn)排氣網(wǎng)等。

3.輸配水管網(wǎng)。灌溉水網(wǎng)應(yīng)符合當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用、農(nóng)村水利及農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的要求，與道路、林帶、供電等系統(tǒng)以及土地整理規(guī)劃相結(jié)合，充分利用已有水利工程設(shè)施，并根據(jù)需要設(shè)置排水系統(tǒng)。灌溉水網(wǎng)應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及環(huán)境評(píng)價(jià)，確定水資源可持續(xù)利用的最佳方案。糧食作物灌溉宜采用渠道輸水灌溉或地面移動(dòng)軟管灌溉。設(shè)施農(nóng)業(yè)或林果業(yè)灌溉宜采用渠道輸水灌溉或滴灌系統(tǒng)灌溉。灌溉系統(tǒng)應(yīng)符合《節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50363-2006）。輸配水管網(wǎng)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用PVC 或PE 等管材組成干管、支管和毛管系統(tǒng)。干管宜采用PVC 管，支管宜采用PE 軟管，毛管宜采用PE 軟管，與支管垂直鋪設(shè)。灌水器宜采用滴灌管，滴灌管流量為2～12 L·h-1。

（四）施肥管理

1.糧食作物施用沼液。糧食作物施用沼液一般控制肥水比為1：6，每667 m2耕地每次灌溉水量控制在30～35 m3，沼液施用量控制在5～6 m3。

2.果樹施用沼液。果樹施用沼液一般控制肥水比為1：8，每667 m2耕地每次灌溉水量不超過40 m3，沼液施用量控制在5 m3，采果前30 d 停止施用沼液。

3.蔬菜沼液使用量。蔬菜沼液施用量應(yīng)根據(jù)品種生長(zhǎng)需要，溫室溫度、濕度等靈活確定，可按植株長(zhǎng)勢(shì)增減滴灌次數(shù)和滴灌量。沼液可作為葉面肥施用，氣溫高以及作物處于幼苗嫩葉期時(shí)，沼液用清水稀釋10～20 倍施用；氣溫低以及作物處于生長(zhǎng)中后期時(shí)，沼液用清水稀釋5～10 倍施用。沼液也可防治蔬菜生產(chǎn)中的蚜蟲、紅蜘蛛和白粉虱等蟲害。沼液還可作為蔬菜根外追肥，沼液先用清水稍釋2～3 倍后施用，以防濃度過高，燒傷根系。果菜類蔬菜每公頃追施沼液32 500～45 000 kg。瓜類可在花蕾期或果實(shí)膨大期施用沼液，并加入3%的磷酸二氫鉀，每公頃可追施30000～32500 kg。澆水多選擇在晴天，盡可能避免陰天澆水。

（五）系統(tǒng)維護(hù)

1.過濾器。對(duì)于篩網(wǎng)過濾器，應(yīng)定期清洗篩網(wǎng)。對(duì)于疊片過濾器，應(yīng)當(dāng)在發(fā)現(xiàn)過濾器前后壓力變化較大時(shí)，清洗疊片過濾器。

2.滴灌系統(tǒng)。沼液滴灌前先滴灌清水5～10 min。沼液滴灌完后再滴灌清水10～15 min 將沼液沖出滴灌管道，以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，防止滴灌孔堵塞。發(fā)現(xiàn)滴灌孔堵塞時(shí)，可打開滴灌帶末端的封口，用水流沖刷滴灌帶內(nèi)雜物，可使滴灌孔暢通。

二、沼液水肥一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用

（一）沼液水肥一體化技術(shù)在糧食生產(chǎn)上的使用

永和生態(tài)基地核心區(qū)在牛房村農(nóng)業(yè)大道南側(cè)建設(shè)2 hm2的大田糧食生產(chǎn)沼液水肥一體化示范方1 個(gè)，安裝沼肥水肥一體化灌溉設(shè)備1 套和20 m3沼液貯存罐1 個(gè)。示范方實(shí)施沼液與水混合灌溉，每667 m2糧食作物施用沼液5～7 m3，沼渣4～5 m3，并總結(jié)出“豬（秸稈）—沼—糧”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，促使農(nóng)民使用沼液由傳統(tǒng)粗放式管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。

（二）沼液水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用

永和生態(tài)基地核心區(qū)在河南璐豪農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司13.33 hm2溫室蔬菜示范園內(nèi)建設(shè)日光溫室沼液水肥一體化示范方1 個(gè)，安裝沼液水肥一體化灌溉設(shè)備1 套、15 m3沼液貯存罐1 個(gè)、沼渣存儲(chǔ)池1 個(gè)。示范方實(shí)施沼液與水混合灌溉，每667 m2溫室蔬菜使用沼液20 m3、沼渣4～5 m3，積極探索沼渣、沼液在溫室蔬菜生產(chǎn)上的精準(zhǔn)利用，總結(jié)出“豬（秸稈）—沼—菜”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

（三）沼液水肥一體化技術(shù)在林果業(yè)生產(chǎn)上的使用

永和生態(tài)基地核心區(qū)在興和生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司53.33 hm2的現(xiàn)代生態(tài)果園示范區(qū)建設(shè)生態(tài)果園沼液水肥一體化示范方1 個(gè)，安裝沼液水肥一體化灌溉設(shè)備3 套、15 m3沼液貯存罐3 個(gè)。沼液采用二次過濾的方法，與水混合對(duì)果樹進(jìn)行微噴灌溉。果樹每年使用沼液15 m3左右，分別在早春（3—4 月）、開花期、掛果期使用，每667 m2果樹施用沼渣5 m3。示范方積極探索了沼渣、沼液在果樹生產(chǎn)上的精確利用，總結(jié)出“豬（秸稈）—沼—果”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

沼液水肥一體化技術(shù)試驗(yàn)示范成功后，安陽市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局農(nóng)村能源站先后將該項(xiàng)技術(shù)在河南麥多生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司（全國首批“生態(tài)農(nóng)場(chǎng)”）、河南省鑫貞德有機(jī)農(nóng)業(yè)股份有限公司（河南省沼肥生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)示范基地）等單位推廣使用，取得良好效果。

三、效益分析

（一）經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過多年連續(xù)使用，沼液水肥一體化技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

糧食生產(chǎn)沼液水肥一體化技術(shù)示范區(qū)通過使用同一小麥品種進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，每667 m2小麥?zhǔn)┯谜右? m3,較常規(guī)種植模式每667 m2小麥平均減少施肥20 kg、減少用水10%，取得了良好的節(jié)水、節(jié)肥效果。

設(shè)施農(nóng)業(yè)沼液水肥一體化技術(shù)示范區(qū)通過使用水肥一體化技術(shù)，每667 m2蔬菜使用沼液7 m3,較常規(guī)種植模式，每667 m2平均減少施肥100 kg、減少用水20%、節(jié)約農(nóng)藥用量10%，取得了良好的節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥效果。

林果業(yè)沼液水肥一體化技術(shù)示范區(qū)通過使用水肥一體化技術(shù)，用水減少20%～30%，人工成本節(jié)約20%，取得了良好的節(jié)水效果。

（二）環(huán)境效益

沼液中富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分和多種作物需要的氨基酸，且為活性態(tài)養(yǎng)分。通過使用沼液水肥一體化技術(shù)，灌溉用水量和化肥施用量大幅降低。沼液防治蚜蟲、紅蜘蛛和白粉虱等病蟲害效果良好，減少了農(nóng)藥用量。沼液水肥一體化技術(shù)，可以節(jié)約水資源，有效控制水土、氮磷流失，改良土壤，提高土壤肥力，減少農(nóng)藥用量，降低土壤農(nóng)藥殘留。

（三）社會(huì)效益

通過使用沼液水肥一體化技術(shù)，農(nóng)民傳統(tǒng)粗放型的農(nóng)業(yè)種植方式得到了改善，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植水平得到了提高。同時(shí)，由于減少了農(nóng)藥、化肥的使用，化肥、農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留大幅減少，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高。