乾安縣玉米水肥一體化技術推廣應用探究

王年一 呂 航

吉林省土壤肥料總站,吉林 長春 130033

0 引言

水肥一體化技術是將節水灌溉和施肥技術相結合的新型農業技術,有利于均衡供給水肥、保護生態環境、促進農業綠色發展,在節約水資源和促進農業增產增收方面具有顯著效果。乾安縣屬典型的半干旱氣候區,降水和有效灌溉對當地農業生產的影響非常大?；诖?筆者對當地農業生產實際情況和水肥一體化技術推廣應用情況進行了調查研究,提出進一步推廣應用水肥一體化技術、助力“千億斤糧食”工程的建議。

1 玉米水肥一體化技術的優勢

吉林省推廣應用的水肥一體化技術主要是將灌溉水與水溶性肥料、液體肥料一起通過水肥設備與智能水肥一體化控制系統,輸送到作物根系生長發育區域,實現水肥科學、平衡供給［1-2］。該技術的主要原理是依據作物需水、需肥規律,通過滴灌方式,將水、肥緩慢、均勻、適量、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面,浸潤根系最發達區域,使根系活動區的土壤保持最佳水分、養分供應狀態。這樣既可滿足作物的需水、需肥要求,又能最大限度地提高水肥利用效率,提高作物產量。

從松原市寧江區、乾安縣、長嶺縣等地應用玉米水肥一體化技術的實踐來看,水分利用效率可提高43.0%,肥料利用率可提高30.0%,玉米產量可增加2 700～3 000 kg/hm2,經濟收入可增加4 800元/hm2,綜合效益良好［3］。2022年,乾安縣大遐農場結合淺埋滴灌技術實施水肥一體化技術,有效抵抗春季旱情,玉米出苗率達到100%,每667 m2產量超過800 kg,與農民常規種植相比,每667 m2增產30%左右,增收260元,節省人工70%［4］。作為國家糧食安全戰略重要基地,2022 年,吉林省啟動實施了“千億斤糧食”工程,推廣應用了玉米水肥一體化技術。這對破解乾安縣等干旱半干旱地區水資源限制十分重要,對提升全省糧食產能具有積極的現實意義。

2 乾安縣推廣應用玉米水肥一體化技術的必要性

乾安縣是吉林西部地區的重要糧食生產區,也是實施玉米水肥一體化技術的重點區域之一。該縣有耕地19.2 萬hm2,共種植玉米15.8 萬hm2,2022 年實施水肥一體化2.9 萬hm2,2023 年實施玉米水肥一體化4.7 萬hm2［5-6］。雖然實施水肥一體化的耕地面積接近玉米種植面積的1/2,但是仍需要進一步加大推廣應用力度,推動全縣糧食產量邁上新臺階。

2.1 破解水資源對糧食生產制約的需要

乾安縣地處吉林省西部半干旱區,十年九旱,年平均降水量為400 mm,土質多為鹽堿土和黑鈣土,土壤瘠薄,存在季節性干旱、春旱缺苗、秋旱減產的現狀。水資源是影響當地糧食生產的重要因素。

得益于當地政府大力開展生態環境整治,雖然2019—2022 年乾安縣降水量均在600 mm 以上［7］,但是據乾安縣氣象部門統計,該縣2023年發生了嚴重的季節性干旱:4月,全縣降水量比歷年同期少20 mm左右；5月上旬,全縣平均降水量比歷年同期少近10 mm；即使進入往年降水量較多的6月,全縣平均降水量也比歷年同期少20 mm。在春耕、播種和玉米苗期等玉米前期生長的關鍵時期,乾安縣存在嚴重的持續干旱天氣,對玉米生長和后期產量造成了不利影響。在此情況下,推廣應用玉米水肥一體化技術,提高水資源利用效率,加強科技對糧食生產的支撐作用,是必然的選擇。

2.2 提高水資源利用效率的需要

乾安縣境內無江河,地表水非常貧乏,豐水年降雨徑流主要匯集到大小泡沼或流入霍林河和查干湖,一般年份降雨徑流就地蓄存和消耗。雖然地下水資源豐富,但是過量開采地下水將對生態環境和農業永續發展造成嚴重損害。因此,乾安縣對于改變傳統的水資源利用方式,應用玉米水肥一體化技術,提升水資源利用效率的需求十分迫切。

2.3 減少化肥使用量的需要

在“肥藥雙減”的背景下,應用玉米水肥一體化技術,既能提高肥料利用效率、減少化肥使用量,又能促進玉米植株生長、提高玉米植株對病蟲害的抗性,在提高糧食產能的同時加快“肥藥雙減”目標的實現,從而減少化肥、農藥大量使用造成的土壤板結、酸化、次生鹽漬化問題。

2.4 農業節本增效的需要

水肥一體化技術是一項先進的節本增效農業技術,可以減少灌溉、施肥、病蟲害防治等方面的成本投入,增加糧食產量,在大面積推廣應用的前提下,將成為助農增收的有效措施。

3 乾安縣推廣應用玉米水肥一體化技術存在的問題

3.1 灌溉設施和肥料研發不夠成熟

一是灌溉設施不成熟。乾安縣水肥一體化采用的灌溉設施主要是滴灌設施,依靠水的壓力將水、肥輸送到玉米根部土壤。目前,滴灌設施的壓力系統、輸水系統存在水壓不足、不穩定等問題,導致水分灌溉不均勻,距離輸水管道首部較近的地塊,玉米能獲得充足的水分和肥料,而距離首部較遠的地塊,玉米無法獲得充足的水分和養分。問題較嚴重的設備,可能造成水分、肥料尚未輸送至首部遠端耕地就已經消耗完畢。二是肥料產品不成熟。目前,應用于水肥一體化技術的水溶性肥料以通用配方肥為主,養分單一,多種肥料混合施用才能滿足玉米生長需求；部分肥料可溶性差,在灌溉水中分布不均勻,長期使用會造成輸水管道堵塞、肥料供給不均衡等問題,影響水肥一體化灌溉設施的穩定性和玉米產量的全面提高。

3.2 水肥管理粗放

水肥一體化技術是否能夠發揮其作用,還取決于農民這一實施主體的科技水平和認識水平。目前,大部分農民對水肥一體化技術的應用主要體現在設施的利用方面,對玉米品種的特性,需水、需肥規律,肥料的種類、施用時間、用量、施用頻率等不夠了解,導致水肥供給與玉米生育期的需求不匹配,造成水肥一體化技術的實施效果無法達到預期,既無法達到水肥一體化的目的,也無法進一步提高玉米產量。

3.3 小規模經營與水肥一體化的沖突

水肥一體化設施建設的前期投入成本較高,使用期間的維護成本比傳統灌溉模式高。雖然政府部門針對該技術的推廣應用提供了資金扶持和惠農政策,但農民受限于自身的認識和經濟實力,對參與建設和管護玉米水肥一體化設施的熱情仍然不高。尤其是玉米水肥一體化設施的建設成本和使用成本與土地經營面積成反比,即經營面積越大,單位面積的成本越低,經營面積越小,單位面積的成本越高。目前,乾安縣耕地經營模式仍以各家各戶的小面積分散經營為主,這導致以耕地小規模經營為主的農民必然需要承擔較高成本,農民接受程度不足,影響了玉米水肥一體化技術的推廣應用進程。

3.4 農業面源污染問題

吉林省實施的玉米水肥一體化技術主要有膜下滴灌和淺埋滴灌2 種。乾安縣在鹽堿地實施的水肥一體化技術以淺埋滴灌為主,而普通耕地則兩者都有。這兩種方式各有優點,但膜下滴灌比淺埋滴灌多了2 道工序,即覆蓋農膜和回收農膜。對于半干旱地區來說,膜下滴灌可以更高效地利用水肥,但農膜回收和再利用工作未做到位,每年均有部分農膜殘留在耕地中,造成土壤結構被破壞、水分蒸發量加大、作物根系生長受影響等不良后果,導致環境污染和作物產量下降。這也是限制玉米水肥一體化技術在當地推廣應用的因素之一。

4 乾安縣推廣應用玉米水肥一體化技術的建議

4.1 加大灌溉設施與肥料的研發力度

第一,乾安縣各級管理部門應加大對水肥一體化設施的研發和推廣力度,鼓勵科研機構開展水肥一體化配套機械、地下部防堵防滲、水肥一體化模式創新等基礎性研究,提升水肥一體化技術及配套設備的適用性、高效性和穩定性。第二,乾安縣可從政策、財政等方面提供支持和保障,鼓勵社會資本參與水肥一體化壓力設備、輸水管道等設施研發,盡快解決水肥一體化技術應用過程中存在的基礎性問題和關鍵問題。第三,乾安縣可加強培育、扶持肥料行業龍頭企業開展適合的水溶性肥料、液體肥料的研究,提高肥料在灌溉水中的可溶性、均勻性,減少肥料凝結、堵塞輸水管道現象,提高水肥一體化技術的應用效果。

4.2 加強人員培訓,提高技術應用規范化水平

第一,乾安縣各級管理部門應積極開展多種形式的技術宣傳培訓工作,根據當地的耕地條件、水源情況、耕作制度等,宣傳推廣科學合理的耕作技術、灌溉制度和施肥方案,深入田間地頭開展技術指導,使農民掌握規?；洜I、精細化管理和水肥一體化技術,提高農民對該技術實際應用的認識程度。第二,乾安縣可加強對農技推廣人員的培訓,結合水肥一體化技術示范基地、農場、種植大戶等主體,構建立體化的技術指導工作體系,為農民解決水肥一體化應用的技術問題。通過提高技術人員和農民的科技水平,規范水肥管理工作,提高水肥一體化技術應用效率。

4.3 推進農業規模化經營

第一,乾安縣農業部門要加大對規模經營、土地流轉、水肥一體化技術投入成本與增收效益的宣傳力度,引導農民應用水肥一體化技術。第二,乾安縣農業技術推廣部門應加強對惠農政策、農技培訓、農技服務的宣傳,并提供相應的補貼申請指導服務、技術應用指導服務,搭建肥料企業、基層農業技術推廣服務部門與新型農業經營主體、農民交流的平臺和渠道,從而加快水肥一體化技術的推廣和應用進程。第三,乾安縣應加大政策扶持力度,將水肥一體化技術設施納入農機購置補貼重點實施范圍,優先補貼、應補盡補,減少農民在技術應用過程中的投入。此外,農業部門要加大引導和宣傳力度。目前,規模化經營和玉米水肥一體化技術在乾安縣的推廣應用已經取得一定成績,樹立了一些典型案例。各級管理部門可依靠已經樹立的典型區域、典型單位,尤其是種植大戶、農民專業合作社、用水合作社、專業農場等直接參與生產和經營的典型單位,開展規?；洜I、水肥一體化技術的宣傳推廣工作,使農民切實感受到規模化經營和水肥一體化技術的優勢,以及二者帶來的增產增收效果,激發農民自主開展宣傳的熱情,帶動更多農民參與水肥一體化技術的推廣應用。

4.4 加強農業面源污染治理

第一,乾安縣農業部門應積極協調財政部門,爭取吉林省生物降解農膜應用示范縣項目及相應配套政策,確定財政補貼標準,加強生物降解農膜的推廣應用,在采用膜下滴灌的區域,逐步以可降解農膜替代傳統農膜,減少傳統農膜的使用量和殘留量。第二,乾安縣農業和環保部門要加大農膜污染治理力度,建立健全農膜回收再利用體系,對農膜實行再生制造、燃料發電等資源化利用。第三,乾安縣農業部門要引導采用膜下滴灌模式的農民,逐步采用淺埋滴灌技術替代膜下滴灌技術,實現技術更新,從源頭上減少農膜使用量。

5 結束語

乾安縣屬典型的干旱少雨區,水是制約當地糧食增產的關鍵要素。目前,乾安縣已經開展玉米水肥一體化技術的推廣應用,并在應用區域取得了顯著成效,對農業增效、農民增收、促進農業可持續發展起到了重要作用。乾安縣的土壤條件、氣候條件也決定了其應用水肥一體化技術的必要性。因此,乾安縣各級管理部門應大力實施農業節水灌溉工程,建設高質量、高效益、大規模的水肥一體化技術模式,以科技支撐提高糧食產能,為實現“千億斤糧食”工程貢獻力量。