水肥药一体化在农业生产中的应用与发展策略

2024-01-01高应洪张显东徐礼梅李定远

农业灾害研究 2024年5期

摘要：水肥药一体化是近年来在农业生产中得到广泛应用的一项技术，其核心理念是整合和协同水肥药的施用，优化施肥，减少资源浪费，以提高作物的产量、品质和保护生态环境为目标。只有紧密围绕技术创新、人才队伍建设、产学研合作、宣传普及和政策支持等方面创新发展，才能推动水肥药一体化技术在现代农业生产中的应用与发展，为农业可持续发展作出更大贡献。分析6种重要营养元素在作物生长中的生理功能、作物病虫草害的防治方法和水肥药一体化技术在现代农业可持续发展中的作用，以及对农业产量、质量和生态的影响等开展论述，提出了一些未来发展思路。

关键词：水肥药一体化；现代农业；农业生产

中图分类号：S365 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）05–00-03

水肥药一体化是现代农业生产的重要手段之一，是指在农业生产过程中，将灌溉水、肥料和农药等农业生产要素有机结合起来，合理配比、统一施用、调控和管理，形成高效、智能的农业生产模式[1-2]。结合植物生长的实际需求，综合运用水肥药等资源，实现资源最大化利用和农业生产效益的提升。

1 作物生长6种重要营养元素的作用及生理功能

1.1 碳元素

碳元素是作物生长过程中至关重要的元素之一，通过光合作用在作物体内合成有机物质，为作物生长提供能量和营养。作物从二氧化碳中吸收碳元素，通过光合作用将二氧化碳还原成有机物，为作物生长和代谢提供基础物质和能量来源。

1.2 氢元素

氢元素在作物生长中扮演着重要的角色，是有机物质的组成成分之一。作物在合成碳水化合物和其他有机化合物时都需要氢元素。水分子（H2O）中的氢原子参与作物光合作用和营养物质合成。氢离子的浓度直接影响土壤pH值和作物养分吸收利用。

1.3 氧元素

氧元素是作物生长过程中不可缺少的元素，参与作物体内的呼吸作用及氧化还原反应。作物通过呼吸作用吸收氧气并释放二氧化碳，提供能量使有机物质得以分解和合成。氧元素在作物体内的氧化还原反应中，促进细胞代谢和能量转化，实现光合作用和呼吸作用的平衡，保障作物生长发育所需要的能量供给及物质代谢。

1.4 氮元素

氮元素是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素等生物大分子化合物的重要成分，对作物生长发育起着重要的作用[3]。作物通过根系吸收土壤中的氮元素，将其转化为氨基酸等有机氮化合物，为生物大分子的合成提供物质基础。作物中的硝酸还原酶、谷氨酸合成酶等酶类物质对氮的转化和利用起着重要的调节作用。氮元素的供应充足与否，直接影响作物的生长速度、产量和质量。

1.5 磷元素

磷元素是作物生长过程中必需的无机元素之一，参与作物的能量转化和遗传物质的合成，以及ATP和DNA等分子的合成。作物通过根系吸收土壤中的磷元素，将其转化为无机磷酸盐。磷元素的供应程度直接影响作物的生长速度、根系发育和花果实的形成，以及作物的抗病性和抗逆性，调节作物对营养元素的吸收和利用。

1.6 钾元素

钾元素是作物生长过程中必需的离子元素之一，参与作物细胞的渗透调节和代谢活性的调控。作物通过根系吸收土壤中的钾元素，在体内形成高浓度的离子态钾，调节细胞内外的渗透压和电荷平衡，保持细胞结构稳定。钾元素在作物体内的光合作用和呼吸作用中，调节酶活性和代谢产物的转运。钾元素的供应充足与否直接影响作物的抗逆性和产量。

通过分析碳、氢、氧、氮、磷和钾这6种作物必需的元素在作物生长中的作用及生理功能，可以更好地理解作物营养生理和生长发育的机理，为作物种植和生产提供理论依据和实践指导。

2 作物病虫草害的防治方法

2.1 生物防治方法

生物防治是利用天敌、寄生性真菌、病毒或者细菌等天然生物资源，对作物病虫草害进行防治的一种方法。其特点在于对环境友好，不会造成农产品污染，对人体健康和生态平衡没有危害。如利用天敌昆虫对害虫进行控制，利用寄生性真菌来抑制植物病原菌的生长。通过增加害虫天敌的种类和数量，以虫治虫，更加有效地维持生态系统的平衡。

2.2 化学防治方法

化学防治是利用农药和化学药剂来进行作物病虫草害的防治，其特点在于防治见效快、广谱性强，容易大面积施用。其缺点是会对环境、土壤、水源等造成污染，容易导致害虫、病原体产生抗药性。合理使用化学防治方法，最大限度地减少化学农药对环境的负面影响，保障人体健康，必须准确掌握使用剂量和频次，以及严格遵循施药时间等关键环节，还要注重农药使用的科学性和合理性，避免盲目或过量使用，确保农业生产的安全和可持续性。

2.3 物理防治方法

物理防治是利用物理手段，如温度、湿度、光照、机械拦截等对作物病虫草害进行防治的方法。其特点在于对环境无污染，对农产品安全，不易产生抗性。例如，通过高温热处理种子、土壤消毒等方式来消灭病原体、虫卵或虫害等。物理防治方法作为其他防治方法的补充，在生态环境保护中具有一定的优势。

2.4 文化防治方法

文化防治是指通过改变作物生长地的环境、种植方式、种植时间等，降低作物病虫草害发生概率的方法。其特点在于对环境友好，不需要额外投入成本，长期使用效果较好。例如，选择抗病性强、抗虫性强的品种种植，采用轮作、间作、混作等方式来防止病虫害的发生。

2.5 综合防治方法

综合防治是指综合运用多种方法，包括生物、化学、物理、文化等手段，进行联合防治的方法。其特点在于能够充分发挥各种防治方法的优势，形成协同效应，增强防治效果。综合防治方法需要根据作物、虫害、病害的差异情况，进行综合调配，因地制宜，才能取得事半功倍的防治效果。

作物病虫草害生物、化学、物理、文化和综合的防治方法各具特点，在实际农业生产中，需要根据具体情况选择合适的防治方法，综合运用各种手段，以达到高效、低成本、环保的防治效果[4]。

3 水肥药一体化技术在现代农业可持续发展中的作用

3.1 有利于保持和改良土壤

通过合理施用水肥药，能够减少化肥和农药过度使用对土壤造成的负面影响，有助于改善土壤结构、提高土壤养分含量，增强土壤的保肥保墒能力，保护土壤资源，为农田长期可持续利用提供良好的土壤环境[5]。

3.2 有利于提升耕地的持续利用能力

通过合理施用水肥药，能够实现均衡的营养供应，提高作物的产量和品质，降低耕地的退化速度，延长土地的使用寿命，确保农业的可持续发展。水肥药一体化的有效应用，有助于保护土壤生态环境，减少土壤侵蚀和荒漠化的风险，有利于提升耕地的可持续利用水平，为农田生态系统提供稳定的发展环境。

3.3 有利于确保农业生产的可持续性

通过减少化肥和农药的使用量，避免过度施肥、施药对土壤和环境造成的污染，提高农业生产的资源利用率。水肥药一体化能够避免农业生产对自然资源的侵蚀和耗竭，为农田长期可持续利用提供良好的土壤环境条件，保障现代农业生产的可持续性。

4 水肥药一体化技术对农业产量、品质和生态的影响

4.1 有利于提高产量

通过合理配比，统一施用水肥药，作物能够获得均衡的营养供应。均衡的营养供应能够加快作物的生长速度，提高养分利用率和农产品的产量。营养均衡供应能够提高作物的抗逆性，进一步提高农作物产量水平。合理的营养配比对于作物生长至关重要，精准的水肥药管理是实现这一目标的关键手段，科学的灌溉和施肥技术能有效提高水分和养分的利用率，促进作物健康生长和增产，提升作物产能。

4.2 有利于提高品质

水肥药一体化技术有助于提高农产品的品质，合理施肥和施药能够提高农产品的安全性，降低农产品残留物质的含量，使农产品更加健康、无公害，满足人们对于绿色食品的需求。精准施用适量的肥料和农药，有效减少环境污染，保护生态平衡，提高农业生产效率，降低生产成本，促进农业生产更加经济、高效。这有助于提高农产品的附加值，增强农产品的市场竞争力，更好地满足市场需求[6]。

4.3 有利于保护生态

水肥药一体化技术不但能提高农产品税务产量和品质，而且在环境保护和资源节约方面表现更为突出。通过合理施用水肥药，减少化肥和农药的使用量，能够避免过度施肥、施药对土壤和环境造成污染和伤害，提高农民的生产效益和经济效益，促进农村经济的繁荣发展，助力乡村振兴，促使现代农业生产健康、可持续发展。

5 水肥药一体化技术的发展现状与趋势

随着现代农业技术的不断进步和农业生产模式的不断优化，水肥药一体化技术在农业生产中得到广泛应用。在现代农业生产中，水肥药一体化呈现出多层次、多领域和多渠道的发展特点，成为推动农业生产提质增效和实现绿色可持续发展的重要支撑[7]。未来随着农业生产对品质、效益和环境的要求不断提高，水肥药一体化技术将进一步发展，成为农业生产的主流技术，推动农业生产方式由“规模化、化肥农药依赖型”向“绿色、生态、智能型”转变。

6 水肥药一体化应用技术的发展策略与挑战

水肥药一体化技术在现代农业中发展迅猛，但面临一系列的挑战。针对水肥药一体化，要制定相应的发展策略，促进该项技术的进一步应用和推广。克服技术开发和应用过程中的挑战，确保水肥药一体化技术更好地为现代农业服务。

6.1 优化环境

针对水肥药一体化技术的开发，需要加强科研力量，加大对该技术的基础研究和应用研究力度，推动相关技术的不断创新。制定相关政策，鼓励企业加大对水肥药一体化技术研究的投入，推动技术向产业化方向发展。政府、企业和科研机构应密切合作，建立有利于技术研发与推广的良好环境。

6.2 加强人才培养

推动水肥药一体化技术的应用，需要解决一些技术上的挑战，如技术整合不到位、专业人才匮乏、设施条件不完善等问题都会制约技术的推广应用。加强对相关工作人员的培养，组建既懂农业又懂技术的复合型人才队伍，推动技术与管理结合；加大对基础设施的建设投入，提高现代化农业设施的智能化水平，以适应水肥药一体化技术的应用需求。

6.3 加强风险防范

水肥药一体化技术的推广面临市场认知度不高、成本较高以及技术应用的质量控制等挑战。需要加强对农民和农业从业者的宣传教育，提高他们对水肥药一体化技术的认识，促使其更好地应用该技术；降低技术应用的成本，提高技术的经济效益，以吸引更多的农民参与水肥药一体化技术应用；建立严格的技术标准和质量监管体系，确保技术应用的质量和安全[8]。

只有充分发挥政府、企业、科研机构等各方合力，加大对技术的开发和推广力度，克服技术应用中遇到的各种问题，才能更好地推动水肥药一体化技术在现代农业中的应用和发展[9]。

7 水肥药一体化应用技术的未来发展思路

随着农业现代化进程的不断推进，水肥药一体化技术在未来将继续发挥重要作用。

（1）聚焦于技术创新和研发投入。通过加大科研力量和资金投入，推动水肥药一体化技术与现代信息技术的深度融合，深化农业科技体制改革，优化科研资源配置，激发创新活力，加速科技成果转化应用，实现农业生产全程智能化管理，提高农业生产的精准性和高效性。

（2）侧重于加强农业人才队伍建设。培养一批懂农业又懂技术的复合型人才，提高农业从业者的水肥药一体化技术应用能力，推动技术与管理的有机结合，实现农业生产方式的优化升级。

（3）注重产学研深度合作。政府要出台相应政策，鼓励企业与科研机构、高等院校建立长期的、稳定的合作关系，共同设立研发基金，建立技术研发和成果转化的有效机制，推动科研成果快速转化为生产力，促进水肥药一体化技术的广泛应用和推广。

（4）关注普及宣传和政策支持。加强对农民和农业从业者的宣传教育，增强他们的水肥药一体化技术应用意识，引导他们积极参与技术推广和应用。同时，相关政府部门应出台支持政策，鼓励企业加大对水肥药一体化技术的投入，推动技术向产业化方向发展。

水肥药一体化技术的未来发展思路包括技术创新、人才队伍建设、产学研合作及宣传普及和政策支持等方面。只有紧密围绕这些思路，才能不断推动水肥药一体化技术在现代农业中的应用与发展，为农业可持续发展提供支持。

参考文献

[1] 王海亭.水肥一体化技术在农业生产中的运用[J].乡村科技，2019（29）：122-124.

[2] 杨洪林.沼液水肥一体化设施建设技术及在农业生产上的使用[J].河南农业，2022（31）：11-12.

[3] 孙长青，童倩倩，岳延滨，等.不同氮素条件下干物质生产、分配及产量形成模型研究[J].农技服务，2015，32（9）： 105-106.