水肥一体化技术及其应用分析

贾清彬，徐勤磊

（山东省郯城县农业农村局，山东 郯城 276100）

水肥一体化技术指的是将灌溉与施肥融为一体的农业技术。种植人员借助压力系统或自然地势落差，将可溶性固体或液体肥料按照比例以及种植作物所需肥力规律配置成肥液，并与灌溉水一同通过可控管道系统，进入农田，实现对农作物的供水供肥。灌溉水与肥料相融后，能通过管道完成对田地的滴灌工作，定量的灌溉水与肥液浸润农作物根系，用以提升农作物产量。当前该技术能被应用于我国农业种植中，但在社会发展中也应得以不断更新发展，为农业进步提供保障。

1 水肥一体化技术应用要领

水肥一体化技术是一项综合性农业技术，技术中涉及农田灌溉、作物栽培、土壤耕作等多方面内容，主要能从滴灌系统、施肥系统、肥料种类、灌溉施肥操作四方面入手，分析水肥一体化技术的应用要领。第一，建立完善滴灌系统。农民在完成滴灌系统建立过程中，应制定完整的设计方案，首先需要了解当地种植地形、农田田块、土壤质地等的基本情况，结合当地水源特征等内容，设计完整的管道系统方案，确定管道埋设深度、长度以及灌溉区域等。水肥一体化技术设计过程中还应重点关注灌溉方式，如喷灌、微喷灌、泵加压滴灌、渗灌等。关注过程中应切忌采用大水漫灌的方式，否则容易导致灌溉过程中氮素损失，进而降低水利用率。第二，建立完善施肥系统。在田间种植工作开展中，应重点关注农作物施肥问题，了解蓄水池与混肥池的位置、容量、出口、施肥方式等，方便施肥工作顺利开展。第三，选择适合的废料。水肥一体化技术中使用的废料为液态肥料或可溶性固态肥料，氨肥、硫铵、尿素等均是较为常见的水肥一体化肥料。在选择固态肥料过程中，应关注肥料的水溶性，并且其溶于水后产生的杂质较少，能方便灌溉工作开展。一般情况下，不能选择复合肥。并且，如果肥料为沼液、腐殖酸液肥，必须先经过过滤，防止灌溉过程中造成管道阻塞，影响灌溉效果。第四，严格关注灌溉与施肥操作。首先将肥料溶解于水中，并混匀，施加的肥料如果是液态肥，则可忽略搅拌与混合的方式，如果施加的肥料是固态肥，则应混合搅拌，在必要时能采用分离技术，防止灌溉过程中出现沉淀等问题，影响农田施肥效果。其次，应严格控制肥料施加量。肥料注入的浓度应控制在灌溉流量的0.1%左右。例如：对面积为0.2hm的农田进行水肥一体化灌溉，灌溉流量为50m。则肥液注入应控制在50L/667m，如果施肥量过高则不仅可能导致作物死亡，甚至还可能会对周围环境安全卫生造成危害。最后，灌溉施肥应严格遵循3个阶段，第一阶段，选择不含肥料的水对农田进行浸润。第二阶段，使用肥料溶液对农田进行灌溉。第三阶段，使用不含肥料的清水对农田进行灌溉。

总而言之，水肥一体化技术实际为一项整体性的技术，也是当前农业发展过程中减少成本的主要种植技术，但该技术的应用初期需要投入较多的资金。农业种植工作开展中，相关单位只要解决前期那农业投资问题，并未农民提供有效技术指导，就能完成对该技术的推广，帮助农民增收，提高农业收益。

2 水肥一体化技术应用现状

我国水肥一体化技术起源于1974年，由墨西哥引进。我国水肥一体化技术经过不断试验与研究，覆盖范围逐渐扩大，示范效果进一步提升。

2.1 我国水肥一体化技术应用模式

喷灌技术是对灌溉管道提供一定水压支持，将水喷洒出去，在空中形成喷雾，水滴以细小迷雾方式下落到土壤中，完成灌溉工作的技术。该方式适用于各种土壤以及作物中，适应性较强，灌溉工作人员能通过控制水压的方式控制灌溉水量，并且灌溉更加均匀，能减少灌溉过程中水在土壤中径流对土壤造成侵蚀。此外，该灌溉方式还能在一定程度上减少水资源的浪费。但该灌溉方式需要对管道增压，并且喷洒工作受到灌溉过程中风力的影响，可能会在空气中被吹散，造成一定损失。并且该灌溉方式还会增加空气湿度，导致表层土壤被浸湿但深层土壤仍干燥的情况发生。

滴灌技术是在管道中施加一定压力，将营养液与水分融合，并通过滴头将水与营养的融合物均匀且缓慢地滴入作物周围的土壤中的技术。该灌溉技术灌溉方式较为温和，不会对土壤结构产生破坏，灌溉人员的工作压力较小，不会产生无效蒸发情况，几乎不会产生深层渗漏情况，灌溉一次延续时间较长，能实现小水勤灌的效果，能在一定程度上减少水资源的浪费。但滴灌过程中，滴头容易被周围土壤侵蚀，导致结垢情况发生，造成滴头阻塞。同时灌溉过程中灌溉点很难被易懂，可能会导致区域位置盐分累积，影响该区域位置作物根系生长。为此，采用滴灌方式，应严格控制水资源的质量，灌溉初期需投入较多资金，安装过滤器，定期清理滴头，对其予以维护，以延长其使用寿命，提升灌溉效果。

微喷灌技术指的是将营养液以较大的流速以较低的压力经由微喷头喷出，并直接喷洒在农作物表面。该喷灌方式能提升水肥的利用率，具有较强灵活性，并能方便农民开展喷灌工作，能在一定程度上调整田间小气候。但该喷灌方式也有其缺点，就是在灌溉过程中对水质的要求较为严格，喷灌工作开展之前需要对灌溉水予以过滤，避免灌溉水中融入杂草等杂质，防止喷头被阻塞。并且喷洒过程中的质量，均匀程度等也受到灌溉过程中风力的影响，可能会存在灌溉不均匀状况发生。

膜下滴灌技术指的是将灌溉管道铺设在膜下，通过管道将水肥送往滴灌带中，并在滴灌带上通过喷头将水肥滴灌入土方中。该滴灌方式下管道很容易造成阻塞，影响滴灌效果，导致土壤中盐分堆积，影响作物根部发展。并且该灌溉方式应严格控制灌溉频率，对水电保证率要求较高。

2.2 我国水肥一体化技术施肥方式

施肥是水肥一体化技术中的重点环节，种植人员应结合种植条件以及种植作物需要选择不同肥料，完成水肥溶液的制作。常见的水肥一体化技术施肥方式包含以下几种。

文丘里施肥法是利用水管中压力完成的施肥方式。当水管中的水由高压区流向低压区时，文丘里管中的肥料就会在压力的作用下提升流速，形成负压，被负压产生的真空吸力吸入管道中，混入灌溉系统中，完成水肥一体化灌溉。该方式下，施肥结构较为简单，灌溉中所需成本较低，无需对外部造成较大损耗。能适当控制吸肥量，在灌溉全程中，能保持肥液浓度恒定。但该施肥方式仅适用于面积较小的种植场所中，在灌溉中会产生一定的压力损害。

压差式施肥法是由一个主管以及一个进水管与一个排液管组成。水进入管道后，分别流入主管道以及进水管中，进水管途径肥料母液，将肥料稀释后经由排液管进入主管，后与主管中的水混合流出，完成灌溉工作。该灌溉方式相对较为简单，灌溉施肥过程中能直接使用固体肥料，无需使用外力设备，但对于肥料浓度控制较难，并且施肥罐容量有限，需要频繁介入人力操作，耗时较长。

重力自压式施肥法是利用高度差完成的水肥一体化技术方式，肥料母液池放置在较高位置，经由肥料控制阀流入灌溉水池，混合后经由灌溉水量阀门流出。该施肥方式下，种植工作人员能根据种植需要控制施肥流速以及浓度，能减少外部消耗，农业工作人员对此消耗较小，便于操作。但该施肥方式容易导致灌溉池中滋生藻类植物。

3 水肥一体化技术未来发展趋势

灌溉与施肥是农业发展的重中之重，我国为推进农业生态可持续发展，亟需深入了解农作物生长特点以及种植特点，创新水肥一体化技术与设备，建立完整的水肥一体化系统，切实提升水肥利用率，重点研究水肥一体化技术，并了解其发展趋势。

3.1 多功能低消耗精准化水肥一体化技术

能源是任何国家发展过程中应重点关注的问题，任何行业运行中能源消耗工作控制程度均能影响该行业发展可持续性。我国可持续发展战略目标下，更是将节约能源作为农业生产发展的重点内容。为此，在水肥一体化技术发展中，农业种植人员以及技术研发人员更加主动开发低能耗，高精准水肥一体化产品，以减少灌溉施肥过程能源消耗，提升水肥利用小效率。微灌溉技术作为水肥一体化技术中更加节约资源的灌溉方式，受到研发人员的关注，是当前水肥一体化技术的主要发展趋势。同时新技术研究中还应更加关注灌溉与施肥工作有机结合，配备万萨汗水肥药装备，确保水肥一体化系统功能性提升，实现水肥一体化技术高效性。

3.2 信息化与智能化

信息化技术与智能化技术是社会进步的体现，也是当前社会中多项工作开展的根本目标，也是水肥一体化技术发展的根本趋势之一。当前信息化技术、计算机技术、智能化技术等均能被有效利用，在水肥一体化技术中3s技术与传感技术等也能利用于节水灌溉工作中。施肥工作在信息化技术与智能化技术的加入下，转变其单一施肥效果，实现变量施肥目标。该技术的应用能进一步提升水肥一体化技术的自动化与智能化。将节水灌溉技术与作物信息采集技术相结合，农业生产单位能借助物联网技术精准化灌溉，并完成配套装备研究。信息化技术与智能化技术广泛应用能突进喷灌施肥工作向着节约技术方向发展。

4 水肥一体化技术研究重点

4.1 水肥流动规律

水肥流动规律是针对文丘里施肥方式开展的研究，该研究的根本目的是减少灌溉施肥过程中造成的压力差损失。该技术研究过程中，重点调节文丘里施肥技术下肥料浓度随着时间变化而产生的变化规律，为肥料施加推广工作提供重要支撑。最终研究结果肥料浓度变化规律将作为后续施肥工作的技术指导。农业工作人员能结合该技术，针对不同作物的生长情况以及种植条件，了解作物对肥液的需求，结合作物种植方式，系统化规划灌溉与施肥方式，完成水肥一体化干预，探究肥液特点与灌溉施肥均匀性关系，探索其对作物生长情况影响。

4.2 优化设计方案

设计方案是影响水肥一体化技术开展情况的重要因素，优化设计方案实际上就是加强水肥比例控制，借助施肥泵远离，促进产品国产化，提升水肥一体化技术应用成果，降低技术成本，优化设计方案，解决施肥过程中吸力与压力损失过高等问题。为提升水肥一体化技术水平，能借助柱塞泵远离，减少施肥灌溉中柱塞泵在柱塞反复运动下产生的压力动脉情况。为提升其技术性，需扩大柱塞泵流量，扩大其覆盖面积，扩大其适用范围，优化柱塞泵设计方式。针对不同系统能耗，施肥均匀需求以及经济化需求，设计人员以及农业相关人员应优化选型方案，关注施肥设备技术情况，采用不同优化算法优化施肥设备建立多目标配置优化流程。常见算法有遗传算法，蚁群算法与粒子群算法，针对不同种植需求以及施肥需求等，应选择不同算法。

4.3 产品研发与标准化

灌溉与施肥设备是影响灌溉施肥效果的重点因素，故相关技术人员应重点研发施肥配套设备，利用现有施肥制度。针对不同区域作物种植工作特点，应加强对于低压管道与灌溉施肥设备的研发。针对我国种植特征与作物农业施肥特点，开发水肥一体化设备，加大该技术推广力度。通过不是，对于不同水肥一体化系统，还应规范操作技术规范，指导农民以科学方式完成水肥一体化技术实际应用。农业工作人员还应重点研究高效液体肥料与水溶肥料灌溉方式，实现水肥一体化技术绿色化转型，升级技术形式，提升技术效果。同时还应建立水肥一体化设备行业标准，完善设备性能检测方式，开展技术平台，推进该技术在市场中更加健康有序发展。

4.4 灌溉施肥制度

结合不同地区农业种植工作，技术人员加强对土壤水分等种植要素研究，为水肥一体化技术研究工作提供技术参数支持。农业种植人员研究农作物种植过程中生长不同阶段水分与养分需求，结合其特征，探究不同水肥组合方式下对农作物生长情况产生影响情况。在从基础上，探究农作物生长、品质与产量影响规律，结合天气状况，探究调节水肥情况的根本方式。采用综合评定方式的目的是最大程度上提升农作物产量，确定水肥比例，调节灌溉方式与次数，了解灌溉周期。在此基础上建立高效化水肥一体化技术制度，完善设备与系统操作规范。

4.5 智能水肥一体化系统

积极利用先进技术完成对水肥浓度的控制，完善施肥灌溉工作自动化控制技术。同时农业工作人员应重点研究农作物生长状态检验方式，以更加精准、简便的方式确定其水肥需求情况，完成精准化灌水施肥工作。同时以更加精准适当的算法快速采集作物信息，完成信息反馈，并制定水肥策略。

5 结论

综上所述，水肥一体化技术合理化开展能发挥其节水、节肥等作用，对于提升农作物产量与品质方面效果积极。该技术妥善应用对于缓解我国水资源短缺，遵循节能减排原则，维持生态文明，实现农业可持续发展等方面效果显著，可推进农业工作可持续发展。故应加强对该技术研究的政策支持与经济支持，培养专业化技术人才，加强该技术研究与应用，加强技术管理，将水肥一体化技术妥善应用于农业种植工作中。