水肥一体化技术

刘绍锋 朱兰香

一、什么是水肥一体化技术

（一）水肥一体化技术的概念

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术,又称为“水肥耦合”“随水施肥”“灌溉施肥”等。水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术，可按照作物生长需求，进行全生育期需求设计，把水分和养分定量、定时，按比例直接提供给作物。

水肥一体化的两大转变：一是把浇地转变成了浇作物；二是把浇水转变成了浇营养液。

压力灌溉有喷灌和微灌等形式，目前常用形式是微灌与施肥的结合，且以滴灌、微喷与施肥的结合居多。微灌施肥系统由水源、首部枢纽、输配水管道、灌水器四部分组成。水源有：河流、水库、机井、池塘等；首部枢纽包括电机、水泵、过滤器、施肥器、控制和量测设备、保护装置；输配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制阀门；灌水器包括滴头或喷头、滴灌带。

（二）水肥一体化技术适用范围

水肥一体化技术适宜于有井、水库、蓄水池等固定水源，且水质好、符合微灌要求，并已建设或有条件建设微灌设施的区域推广应用。主要适用于设施农业栽培、果园栽培和棉花等大田经济作物栽培，以及经济效益较好的其他作物。

（三）水肥一体化技术的特点

1.灌溉用水效率高。滴灌将水一滴一滴地滴进土壤，滴水时地面不出现径流，从浇地转向浇作物，减少了作物的棵间蒸发。同时，通过控制灌水量，土壤水深层渗漏很少，减少了无数的田间水量损失。另一方面，从滴灌输水系统来看，从水源引水开始，灌溉水就进入一个全程封闭的输水系统，经多级管道传输，将水送到作物根系附近，用水效率高，从而节省灌水量。2.提高肥料利用率。水、肥被直接输送到作物根系最发达部位，可充分保证养分的作用和根系的快速吸收。对滴灌而言，由于湿润范围仅限于根系集中区域，使得肥料利用率大大提高。3.节省施肥用工。特别对保护地内栽培的作物尤为明显。过去传统的灌溉施肥方法是每次是否要挖穴或开浅沟，施肥后灌水。而利用水肥一体化技术，实现水、肥同步管理，可节省大量劳动力。4.可方便、灵活、准确地控制施肥数量和时间。根据作物需求营养规律进行针对性施肥，做到缺什么补什么，缺多少补多少，实现精准施肥。提高利用率意味着施肥量减少，从而节省肥料。5.采用水肥一体化技术，有利于保护环境。不合理施肥，造成肥料的极大浪费，大量肥料没有被作物吸收利用而进入环境，造成环境污染，通过控制灌溉深度，可避免将化肥淋浇至深层土壤从而造成土壤和地下水的污染。6.有利于应用微量元素。金属微量元素通常应用螯合态（螯合态：就是形成螯合物的状态，而螯合物就是在固-液界面上或固-气界面上由多齿配体键结合形成的化合物），价格较贵，而通过滴灌系统可以做到精确供应，提高肥料利用率，降低施用成本。7.水肥一体化技术的局限性。由于该项技术是设施施肥，前期一次性投资较大，同时对肥料的溶解度要求较高。

二、水肥一体化技术应用模式

水肥一体化是农业绿色发展的具体体现，也是农业上由粗放管理向精细化管理转变的一个模式。山东省农业部门从1997年开始试验示范水肥一体化技术，为适应不同水源条件、不同管理条件、不同作物的水肥一体化技术发展需要，探索出了8种技术应用模式：蔬菜有单井单棚滴灌施肥模式、恒压变频滴灌施肥模式、重力滴灌施肥模式和喷水带施肥模式；果树有微灌（滴灌、微喷）施肥模式和轮灌微灌（滴灌、微喷）施肥模式；小麦有喷水带施肥模式和可移动立式喷灌施肥模式。

（一）单井单棚滴灌施肥模式（蔬菜）

适合单井单棚小面积或分散栽培农户，采用小功率供水泵，选配适宜的过滤和施肥等设备，随时提水进行灌溉施肥。

（二）恒压变频滴灌施肥模式（蔬菜）

适合集中连片、组织管理健全的棚区，一井供多棚，首部安装恒压变频设备，选配适宜的过滤和施肥等设备，实现分棚灌溉施肥。

（三）重力滴灌施肥模式（蔬菜）

适合水源地较远或地形落差较大的地块，选配适宜的过滤和施肥等设备，需在高处配备蓄水池，靠高度差形成的重力进行灌溉施肥。

（四）喷水带灌溉施肥模式（蔬菜）

适合水源供水充足的地块，选配适宜的过滤和施肥等设备。管带成本较低，管道承压与水泵要匹配。

（五）微灌施肥模式（果树）

适合面积较小的果园，一次即可全部灌溉，可采用滴灌或微喷的灌溉施肥模式，选配适宜的过滤和施肥等设备。

（六）轮灌微灌施肥模式（果树）

适合面积较大的果园，一次无法全部灌溉，需分片轮流灌溉，首部可安装恒压变频设备，选配适宜的过滤和施肥等设备。

（七）喷水带灌溉施肥模式（小麦）

适合田间有输水管道口的水浇地，安装施肥设备，采用适宜的喷水带。

（八）可移动立式喷灌施肥模式（小麦）

适合面积较大的田块，需配置较大功率水泵，选择适宜喷洒半径的喷头。

三、水肥一体化系统组成

水肥一体化系统由水源、首部枢纽、输配水管网、灌水器、流量及压力控制部件和测量仪等组成。

（一）水源

池塘、河流、渠水、井水等水质符合滴灌要求的均可作为滴灌的水源。

（二）首部枢纽

首部枢纽由水泵、过滤器、施肥器、控制和测控保护设备等组成。系统能否正常运行，除灌水器外，还须谨慎地选择首部枢纽。所选首部枢纽，特别是过滤器，是系统的关键所在，过滤器是否能够有效发挥作用，关系着灌水器是否能够正常运行，一旦过滤器出现故障，会在很短的时间内将成千上万只灌水器堵塞，造成系统报废。

（三）输配水管网

1.输配水管网包括干管、支管、毛管三级管道。干管和分干管均可采用PE管材，管径根据流量分级配置，工作压力多为0.63Mpa（6.3kg/cm2）；毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带；首部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。2.输水管网的布置。（1）干支管布置：干管分总干管和分干管，总干管从首部枢纽沿斗渠方向布置，分干管沿农渠方向（条田长方向）布置与总干管成树枝状分布；分干管单侧各布置若干条支管直（垂播种方向），分支管平行支管布置；分支管上三通管双向各接一根毛管，支管间距是毛管铺设长度的2倍。干管铺设的间距应严格控制在120m以内，一边可控制60m。（2）毛管（滴灌带）布置：滴灌带可在作物播种后喷撒完除草剂后铺设，如果苗期不需浇水也可在中期铺，铺设在两垄中间，滴灌孔向上。

（四）灌水器

灌水器分为滴头、滴灌管或微喷头等。

四、水肥一体化技术要领

（一）微灌施肥系统的选择

根据水源、地形、种植面积、作物种类，选择不同的微灌施肥系统。保护地栽培（设施栽培）、露地瓜菜种植、大田经济作物栽培一般选择滴灌施肥系统，施肥装置保护地一般选择文丘里施肥器、压差式施肥罐或注肥泵。果园一般选择微喷施肥系统，施肥装置一般选择注肥泵，有条件的地方可以选择自动灌溉施肥系统。

（二）灌水量、灌溉时间、灌溉次数的确定

根据种植作物的需水量和作物生育期的降水量确定灌水定额。露地微灌施肥的灌溉定额应比大水漫灌减少50%，保护地滴灌施肥的灌水定额应比大棚畦灌减少30%～40%。

一般来说，灌溉的标准是20厘米～40厘米深度土壤保持湿润状态为宜。灌水量的计算方式：首先根据行距计算出每亩灌水带的总长度，再根据滴头间距计算出总的出水点，再根据每个出水点的出水量，就能计算出每亩的灌水量。

灌溉定额确定后，依据作物的需水规律、降水情况及土壤墒情确定灌水时期、次数和每次的灌水量。一般来说，作物根部土壤用手一攥成团，土壤的含水量就达到了最佳状态，否则，就应该灌溉了。

（三）肥料的选择

适合滴灌施肥的肥料应该满足以下要求：一是肥料中养分浓度较高；二是在田间温度条件下完全溶于水，溶于水后不会产生沉淀；三是流动性好，不会阻塞过滤器和滴头；四是杂质含量低，其所含调理剂物质含量最小，能与其他肥料混合；五是不会引起灌溉水PH的剧烈变化；六是对控制中心和灌溉系统的腐蚀性小。生产中常做为滴灌肥料的种类有：尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙、硫酸钾、氯化钾、硫酸锌、磷酸二氢钾等。

（四）施肥的方法

1.肥料溶解与混匀：施用液态肥料时不需要搅动或混合，一般固态肥料需要与水混合搅拌成液肥，必要时分离，避免出现沉淀等问题。2.施肥量控制：施肥时要掌握剂量，注入肥液的适宜浓度大约为灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量为50m3/亩，注入肥液大约为50升/亩；过量施用可能会使作物致死以及环境污染。3.水肥耦合（灌溉与施肥在时间、数量和方式上合理配合）。按照肥随水走、少量多次、分阶段拟合的原则，将作物总灌溉水量和施肥量在不同的生育阶段分配，制定灌溉施肥制度，包括基肥与追肥比例、不同生育期的灌溉施肥的次数、时间、灌水量、施肥量等，满足作物不同生育期水分和养分需要。适当增加追肥数量和次数，实现少量多次，提高养分利用率。应根据天气情况、土壤墒情、作物长势等，及时对灌溉施肥制度进行调整，保证水分、养分主要集中在作物主根区。4.滴灌施肥的程序分三个阶段：第一阶段，选用不含肥的水湿润；第二阶段，施用肥料溶液灌溉；第三阶段，用不含肥的水清洗滴灌系统。

（五）应用测土配方施肥技术

肥料的施用量应根据品种、地力、目标产量等因素合理确定氮磷钾比例及底肥、追肥的比例。

施肥应遵循的原则是：农肥、化肥相结合，底肥追肥相结合，在施用氮磷钾基础上，适当配合微量元素。

（六）维护保养

要定期检查维护系统设备，防止漏水，及时清洗过滤装置。作物生育期第一次灌溉前和最后一次灌溉后应用清水冲洗管道系统。冬季来临前应进行系统排水，防止结冰爆管，做好易损部件保护。

水肥一体化技术的大面积推广应用成功，其意义绝不仅仅在于节水节肥本身，随着这项技术在更大范围的推进，它所引发的必将是中国农业由传统迈向现代的一次具有深远意义的革命。