高祥照，杜 森，鐘永紅，吳 勇，張 賡

（全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100125）

1 水肥一體化的基本概念與面臨的機(jī)遇

1.1 基本概念

廣義的水肥一體化 （integrated management of water and fertilizer）是指根據(jù)作物需求，對農(nóng)田水分和養(yǎng)分進(jìn)行綜合調(diào)控和一體化管理，以水促肥、以肥調(diào)水，實(shí)現(xiàn)水肥耦合，全面提升農(nóng)田水肥利用效率。

狹義的水肥一體化是指灌溉施肥 （fertigation），即將肥料溶解在水中，借助管道灌溉系統(tǒng)，灌溉與施肥同時進(jìn)行，適時適量地滿足作物對水分和養(yǎng)分的需求，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理和高效利用。

與傳統(tǒng)模式相比，水肥一體化實(shí)現(xiàn)了水肥管理的革命性轉(zhuǎn)變，即渠道輸水向管道輸水轉(zhuǎn)變、澆地向澆莊稼轉(zhuǎn)變、土壤施肥向作物施肥轉(zhuǎn)變、水肥分開向水肥一體轉(zhuǎn)變。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)地面灌溉和土施肥料，水肥一體化優(yōu)勢非常明顯。

1.2.1 提高水肥利用率

傳統(tǒng)土施肥料，氮肥常因淋溶、反硝化等而損失，磷肥和中微量元素容易被土壤固定，肥料利用率只有30%左右，浪費(fèi)嚴(yán)重的同時作物養(yǎng)分供應(yīng)不足。在水肥一體化模式下，肥料溶解于水中通過管道以微灌的形式直接輸送到作物根部，大幅減少了肥料淋失和土壤固定，磷肥利用率可提高到40%-50%，氮肥鉀肥可提高到60%以上，作物養(yǎng)分供應(yīng)更加全面高效。根據(jù)多年大面積示范結(jié)果，在玉米、小麥、馬鈴薯、棉花等大田作物和設(shè)施蔬菜、果園上應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可節(jié)約用水40%以上，節(jié)約肥料20%以上，大幅度提高肥料利用率。

1.2.2 節(jié)省勞動力

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水肥管理需要耗費(fèi)大量的人工。如在華南地區(qū)的香蕉生產(chǎn)中，有些產(chǎn)地的年施肥次數(shù)達(dá)18次。每次施肥要挖穴或開淺溝，施肥后要灌水，需要耗費(fèi)大量勞動力。南方很多果園、茶園及經(jīng)濟(jì)作物位于丘陵山地，灌溉和施肥非常困難，采用水肥一體化技術(shù)，可以大幅度減輕勞動強(qiáng)度。以廣西南寧市一個5.33hm2的砂糖橘園為例，常規(guī)澆水施肥每次需要8個人6天才能干完，總用工48個。采用水肥一體化技術(shù)后，每次澆水施肥僅兩個人兩天就可干完，總用工4個，不到原來的1/10。每667m2每季平均節(jié)省約10個用工，比常規(guī)省工90%。

1.2.3 提高土地利用率

沙地、河灘地、坡薄地、濱海鹽土、鹽堿土、甚至沙漠等傳統(tǒng)種植模式難以利用的土地，只要應(yīng)用水肥一體化技術(shù)解決水肥問題，就能成為高產(chǎn)高效的好地。以色列在南部沙漠地帶廣泛應(yīng)用水肥一體化技術(shù)生產(chǎn)甜椒、番茄、花卉等，成為冬季歐洲著名的 “菜籃子”和鮮花供應(yīng)基地。河北省藁城市在滹沱河河灘地上利用水肥一體化技術(shù)種植馬鈴薯，單產(chǎn)達(dá)到2 000kg，昔日沒人愿意種的低產(chǎn)田變成了高產(chǎn)田。由于田間全部采用管道輸水，代替了地面灌溉時需要的農(nóng)渠及田間灌水毛渠及田埂，可節(jié)省土地5%～7%。

1.2.4 保證養(yǎng)分均衡供應(yīng)

傳統(tǒng)種植注重前期忽視中后期，注重底墑水和底肥，作物中后期的灌溉和施肥操作難以進(jìn)行，如小麥拔節(jié)期后，玉米大喇叭口期后，田間封行封壟基本不再進(jìn)行灌水和施肥。采用水肥一體化，人員無需進(jìn)入田間，即便封行封壟也可通過管道很方便地進(jìn)行灌水施肥。因?yàn)樗室惑w化能提供全面高效的水肥供應(yīng)，尤其是能滿足作物中后期對水肥的旺盛需求，非常有利于作物產(chǎn)量要素的形成，進(jìn)而大幅提高糧食單產(chǎn)。近年試驗(yàn)示范表明，與常規(guī)相比，應(yīng)用水肥一體化，冬小麥成穗率提高，每667m2有效穗數(shù)由40萬增加到50萬，且穗大穗勻，單穗粒數(shù)增加 2～3粒，千粒重增加 3～5g，增產(chǎn) 100～150kg/667m2，增幅15%～20%。玉米密度由每667m24 000株增加到5 000株，很少出現(xiàn)空桿、凸尖等現(xiàn)象，棒子大、長且均勻，夏玉米增產(chǎn)200kg/667m2，春玉米增產(chǎn)300kg/667m2，增幅 30%～50%。

1.2.5 利于保護(hù)環(huán)境

水肥一體化條件下，設(shè)施蔬菜土壤濕潤比通常為60%～80%，降低了土壤和空氣濕度，能有效減輕病蟲害發(fā)生，從而減少了農(nóng)藥用量，降低了農(nóng)藥殘留，提高了農(nóng)產(chǎn)品安全性。我國目前單位面積的施肥量居世界前列，肥料的利用率較低，大量肥料沒有被作物吸收利用而進(jìn)入環(huán)境，特別是水體，從而造成江河湖泊的富營養(yǎng)化。在水肥一體化環(huán)境下，蔬菜濕潤深度為0.2～0.3m，果樹濕潤深度為0.8～1.2m，水肥全部集中在根層，利用率高，避免了深層滲漏，從而減輕了對環(huán)境的負(fù)面影響，既生態(tài)又環(huán)保。

1.2.6 改善土壤狀況

微灌灌水均勻度可達(dá)90%以上，克服了畦灌可能造成的土壤板結(jié)。微灌可以保持土壤良好的水氣狀況，基本不破壞原有的土壤結(jié)構(gòu)。由于土壤蒸發(fā)量小。保持土壤濕度的時間長，土壤微生物生長旺盛，有利于土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化。

1.2.7 提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)

Alva通過對柑橘屬果樹上的試驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，不同年齡段的果樹對水肥一體化和傳統(tǒng)土施肥料的反應(yīng)是不一樣的。新種植的果樹由于對養(yǎng)分汲取量不是很多，所以上述兩種技術(shù)并沒有多大差別，但是7、8年樹齡的果樹應(yīng)用水肥一體化技術(shù)不僅會提高產(chǎn)量，果實(shí)總可溶性固形物含量等指標(biāo)都要優(yōu)于土施顆粒肥料；Schumann在他的試驗(yàn)中通過不同施氮量的對比發(fā)現(xiàn)，兩種施肥方式最佳施氮量分別為145和180kg/hm2，采用水肥一體化措施可以在減少35kg/hm2純氮施用的同時有著5t/hm2產(chǎn)量的提升。下表是國外一些蔬菜類作物在使用灌溉施肥條件下的產(chǎn)量的增長率 （表1）。

因此，有專家指出，水肥一體化技術(shù)是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)，更是建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的 “一號技術(shù)”。

表1 一些蔬菜使用灌溉施肥技術(shù)的增產(chǎn)情況

1.3 面臨的發(fā)展機(jī)遇

1.3.1 水肥一體化是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的需要

中國要以僅占世界9%的耕地、6%的淡水資源生產(chǎn)出占世界25%的農(nóng)產(chǎn)品，養(yǎng)活占世界20%的人口，水土資源約束越來越大，缺水比缺地更加嚴(yán)峻。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源消耗巨大，我國每年農(nóng)業(yè)灌溉用水約3 600億m3，占總用水量的60%左右，每年缺口達(dá)300億m3以上。同時，我國化肥年用量超過5 800萬t（折純），居世界首位，利用率平均只有30%左右，低于發(fā)達(dá)國家20個百分點(diǎn)以上。因此，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)首先要轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，努力提高水肥資源利用效率，變資源消耗型農(nóng)業(yè)為資源高效型農(nóng)業(yè)，才能突破水肥資源約束，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.3.2 水肥一體化是提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的需要

水資源總量不足，節(jié)水農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，水資源利用效率不高，是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是糧食生產(chǎn)的主要制約因素。目前，灌溉水平均水分生產(chǎn)效率約1kg/m3，低于發(fā)達(dá)國家水平50%以上，相當(dāng)于在水資源上浪費(fèi)了一半的糧食生產(chǎn)能力。據(jù)近年大面積示范表明，在玉米、小麥、馬鈴薯等作物上采用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，水分生產(chǎn)效率可以提高到2kg/方以上，糧食單產(chǎn)大幅提高20%～50%，最高增產(chǎn)1倍。如在吉林玉米增產(chǎn)300kg/667m2，內(nèi)蒙古馬鈴薯增產(chǎn)1 500kg/667m2，新疆春小麥增產(chǎn)150kg/667m2，西北棉花增產(chǎn) （籽棉）30kg/667m2，在華北蔬菜增產(chǎn)500kg/667m2，果樹增產(chǎn)200kg/667m2。尤其近兩年水肥一體化技術(shù)在冬小麥上取得突破，2009年春播開始連續(xù)兩年在河北冬小麥上示范水肥一體化技術(shù)，在灌溉水量少一半的情況下，普遍增產(chǎn)20%以上。據(jù)專家測算，如果應(yīng)用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，合理利用好現(xiàn)有的水資源，解決好水的問題，三江平原可新增糧食生產(chǎn)能力175億kg，新疆北部可新增100億kg，東北西部可新增30億kg以上?？梢姡罅Πl(fā)展水肥一體化技術(shù)，解決水資源瓶頸問題，對于提高糧食綜合生產(chǎn)能力，保障國家糧食安全意義重大。

1.3.3 水肥一體化是提升農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力的需要

隨著氣候變化加劇，干旱發(fā)生頻率越來越高、范圍越來越廣、程度越來越重。據(jù)統(tǒng)計，近10年來全國平均每年旱災(zāi)發(fā)生面積0.27億hm2左右，是20世紀(jì)50年代的兩倍以上，平均每年成災(zāi)面積0.13億hm2，因旱損失糧食300億kg以上。旱災(zāi)已經(jīng)成為所有自然災(zāi)害中對糧食生產(chǎn)影響最大的災(zāi)種，應(yīng)對干旱成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的常態(tài)。2006年我國經(jīng)歷了川渝大旱，全年損失糧食224.5億kg；2007年東北地區(qū)發(fā)生夏伏旱，全年損失糧食333.5億kg；2009年華北地區(qū)春旱、東北地區(qū)夏伏旱，全年旱災(zāi)發(fā)生面積0.29億hm2，損失糧食333億kg。2011年春季，我國冬小麥主產(chǎn)區(qū)8個省發(fā)生干旱，全年旱災(zāi)發(fā)生面積0.16億hm2。2013年，西南西北春旱、夏季南方罕見高溫干旱，全年旱災(zāi)發(fā)生面積0.14億hm2。干旱發(fā)生的頻率在增加，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響在加重。大力發(fā)展水肥一體化，用現(xiàn)代節(jié)水灌溉設(shè)備裝備農(nóng)業(yè)，以現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)灌溉水量可以擴(kuò)大灌溉面積0.2億～0.27億hm2，有效提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力。

1.3.4 水肥一體化是發(fā)展農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、規(guī)模化和集約化的需要

中國現(xiàn)有0.6億hm2灌溉面積，基本都是傳統(tǒng)的渠道輸水、地面灌溉模式，農(nóng)田水資源的分配、灌溉操作和灌溉系統(tǒng)的控制都靠人工到田間勞作，不但費(fèi)時費(fèi)力，而且浪費(fèi)嚴(yán)重，效率低下。在水肥一體化模式下，農(nóng)田輸水實(shí)現(xiàn)管道化，田間灌溉通過噴滴灌實(shí)現(xiàn)高效灌溉。水肥一體化模式還可以十分方便的配備土壤水分自動監(jiān)測、電磁閥自動控制、遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)痊F(xiàn)代設(shè)備，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉和施肥的自動控制，提高灌溉和施肥均勻性、及時性和簡便性，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和集約化發(fā)展。

2 國內(nèi)外水肥一體化發(fā)展情況

2.1 國外水肥一體化發(fā)展情況

水肥一體化起源于無土栽培，并伴隨高效灌溉技術(shù)的發(fā)展得以發(fā)展。18世紀(jì)末，英國的John Woodward將植物種植在土壤的提取液中，這是最早的水肥一體化栽培。

世界上第一個關(guān)于細(xì)流灌溉技術(shù)的試驗(yàn)可以追溯到19世紀(jì)，但是真正的開始應(yīng)該起源于20世紀(jì)50年代和60年代初期 （Keller and Bliesner，1990）。在70年代，由于便宜的塑料管道大量生產(chǎn)，極大地促進(jìn)了細(xì)流灌溉的發(fā)展，推動了細(xì)流灌或微灌系統(tǒng)包括滴灌、微噴霧灌以及微噴灌等技術(shù)的進(jìn)步，并在過去的40多年里，水肥一體化技術(shù)在全世界得到了迅猛的發(fā)展。

美國1913年建成了第一個滴灌工程，是目前世界上微灌面積最大的國家，在灌溉農(nóng)業(yè)中60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹均采用水肥一體化技術(shù)。開發(fā)應(yīng)用了新型的水溶肥料、農(nóng)藥注入控制裝置，用于水肥一體化的專用肥料占肥料總量的38%?，F(xiàn)在加利福利亞已建立了完善的水肥一體化設(shè)施及服務(wù)體系，加州的果樹生產(chǎn)均采用了滴管、滲灌等水肥一體化技術(shù)，成為世界高價值農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的典型。

德國于1920年在水出流方面實(shí)現(xiàn)了一次突破，使水從孔眼流入土壤。20世紀(jì)50年代塑料工業(yè)興起后，高效灌溉技術(shù)得到了迅速發(fā)展，而且灌水與施肥很快被結(jié)合進(jìn)行，發(fā)展成為一種高精度控制土壤水分、養(yǎng)分的一種農(nóng)業(yè)新技術(shù)。

荷蘭從20世紀(jì)50年代初以來，溫室數(shù)量大幅增加，通過灌溉系統(tǒng)施用的液體肥料數(shù)量也大幅增加，水泵和用于實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分精確供應(yīng)的肥料混合罐也得到研制和開發(fā)。

澳大利亞近年來水肥一體化技術(shù)發(fā)展迅速，2006～2007年設(shè)立總額100億澳元的國家水安全計劃，用于發(fā)展灌溉設(shè)施和水肥一體化技術(shù)，并建立了系統(tǒng)的墑情監(jiān)測體系，用于指導(dǎo)灌溉施肥。

以色列國土面積僅有2.1萬km2，其中20%是可用耕地面積，約為4 370km2。自20世紀(jì)60年代初起，以色列開始普及灌溉施肥技術(shù)，1964年建成了用于灌溉施肥的全國輸水系統(tǒng) （National Water Carrier），全國耕地中大約有一半以上應(yīng)用加壓灌溉施肥系統(tǒng)，包括果樹、花卉、溫室作物、大田蔬菜和大田作物。20世紀(jì)80年代初，以色列的灌溉施肥技術(shù)開始應(yīng)用到自動推進(jìn)機(jī)械灌溉系統(tǒng)，施肥系統(tǒng)也由過去單一的肥料罐，發(fā)展為肥料罐、文丘里真空泵和水壓驅(qū)動肥料注射器等多種模式并存，并且引入電腦控制技術(shù)及設(shè)備，養(yǎng)分分布的均勻度得到顯著的提高。在以色列將近80%的灌溉耕地采用的是灌溉施肥的方法 （IPI）。以色列全國農(nóng)民平均1hm2使用肥料量為 115kg的氮、46kg的 P2O5，57.5kg的 K2O，超過50%的氮和磷以及65%的鉀都是以灌溉施肥的方法施用的 （Tarchitzky and Magen， 1997）。

此外，水肥一體化技術(shù)發(fā)展較快的還有西班牙、意大利、法國、印度、日本、南非等國家。據(jù)第六次國際微灌大會資料，從1981～2000年的19年間世界微灌面積增加了633%，平均每年增加33%，達(dá)到373.33萬hm2，大部分采用水肥一體化技術(shù)。進(jìn)入新世紀(jì)，水肥一體化技術(shù)發(fā)展更加迅速，應(yīng)用面積進(jìn)一步擴(kuò)大，另外，與水肥一體相配套的水溶肥研制和生產(chǎn)取得了長足的進(jìn)步，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了完善的設(shè)備生產(chǎn)、肥料配置、推廣服務(wù)體系。

2.2 國內(nèi)水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀

中國作為農(nóng)業(yè)大國，在糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、園藝作物生產(chǎn)上均存在著水資源匱乏和肥料利用率不高的問題。中國人均水資源占有量僅為世界人均占有量的1/4，在全部耕地中，灌溉面積達(dá)到0.6億hm2，但由于水資源緊缺，每年有0.07億hm2左右得不到有效灌溉。而中國的農(nóng)業(yè)灌溉水利用率也僅為50%左右。多年以來，灌溉與施肥在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一直占有特殊的重要地位。目前，在約占全國耕地面積50%的灌溉面積上，生產(chǎn)了約占總產(chǎn)量70%的糧食、80%的棉花和90%的蔬菜 （陳雷1998）。中國是世界上最大的肥料生產(chǎn)國和消費(fèi)國。目前，我國化肥的年消費(fèi)量達(dá)5 800萬t，總量和單位面積施肥量均居世界前列，但化肥的平均利用率只有30%左右，與發(fā)達(dá)國家相比低約20個百分點(diǎn)。長期以來，我國氮肥的施用量一直偏高，高產(chǎn)地塊每公頃耕地年施氮量高達(dá)300～450kg，加上氮、磷、鉀肥料種類的配比不合理，習(xí)慣大水漫灌等，造成大量的氮肥淋失，帶來一系列的環(huán)境問題。

我國水肥一體化技術(shù)的研究是從1975開始的。當(dāng)時引進(jìn)了墨西哥的滴灌設(shè)備，建立了3個試驗(yàn)點(diǎn)，面積5.3hm2，試驗(yàn)取得了顯著的增產(chǎn)和節(jié)水效果。1977年，新疆農(nóng)墾科學(xué)院學(xué)習(xí)以色列經(jīng)驗(yàn)，購置部分滴灌器材，利用飲用水源，在蔬菜、瓜果等園藝作物開展了滴灌技術(shù)的試驗(yàn)研究，進(jìn)行了5.33hm2的試驗(yàn)示范，取得了顯著的節(jié)水、增產(chǎn)、省工效果。1980年我國第一代成套滴灌設(shè)備研制生產(chǎn)成功。1981年后，在引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，我國灌溉設(shè)備的規(guī)?；a(chǎn)基礎(chǔ)逐步形成，在由試驗(yàn)、示范逐步發(fā)展到大面積推廣。

大田作物灌溉施肥最早成功的例子是新疆的棉花膜下滴灌。自1996年，新疆引進(jìn)了滴灌技術(shù)，經(jīng)過3年的試驗(yàn)研究，成功地研究開發(fā)了適合于大面積農(nóng)田應(yīng)用的低成本滴灌帶。1998年開展了干旱區(qū)棉花膜下滴灌綜合配套技術(shù)研究與示范，成功地研究了與滴灌技術(shù)相配套的施肥和栽培管理技術(shù)。利用大馬力拖拉機(jī)，將開溝、施肥、播種、鋪設(shè)滴灌帶和覆膜一次性完成，在棉花生長過程中，通過滴灌控制系統(tǒng)，適時完成灌溉和追肥。

滴灌施肥技術(shù)最初主要應(yīng)用于大棚蔬菜，適用于單個大棚中的施肥設(shè)施有施肥罐、文丘里施肥器等，大面積滴灌施肥則是應(yīng)用加壓式的泵注施肥系統(tǒng)，一個大中型滴灌系統(tǒng)可以控制10～50hm2的面積。滴灌施肥技術(shù)在大棚蔬菜種植中應(yīng)用，可以改善棚內(nèi)生態(tài)環(huán)境，提高棚內(nèi)溫度2～4℃，降低空氣濕度8.5～15個百分點(diǎn)。

根據(jù)不同的地形和水質(zhì)，果樹作物的微灌設(shè)備有滴灌、微噴和小管出流3種模式。根據(jù)各地的試驗(yàn)和示范，果樹滴灌施肥可以提高抗旱能力，調(diào)整樹勢，提高果樹小年的產(chǎn)量，提高果品的商品率。果樹作物灌溉施肥已在南方的荔枝、芒果、香蕉、柑橘上成功應(yīng)用，果實(shí)產(chǎn)量提高10%；在北方蘋果、梨、桃、葡萄上成功應(yīng)用，果實(shí)產(chǎn)量提高15%以上。

從20世紀(jì)90年代中期開始，灌溉施肥的理論及應(yīng)用技術(shù)日益被重視。2002年農(nóng)業(yè)部開始組織實(shí)施旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)項目，建立水肥一體化技術(shù)核心示范區(qū)，集中開展試驗(yàn)示范和技術(shù)集成。2012年，國務(wù)院印發(fā) 《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要 （2012-2020）》，強(qiáng)調(diào)積極發(fā)展水肥一體化。農(nóng)業(yè)部下發(fā) 《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)田節(jié)水工作的意見》和 《全國農(nóng)田節(jié)水示范活動工作方案》，將水肥一體化列為主推技術(shù)，強(qiáng)化技術(shù)集成和示范展示。農(nóng)業(yè)部還印發(fā)了 《水肥一體化技術(shù)指導(dǎo)意見》， 提出到2015年，水肥一體化技術(shù)推廣總面積達(dá)到533.3萬hm2以上，實(shí)現(xiàn)節(jié)水50%以上，節(jié)肥30%，糧食作物增產(chǎn)20%，經(jīng)濟(jì)作物節(jié)本增收600元以上的目標(biāo)。各級黨委政府高度重視，把發(fā)展水肥一體化放在重要位置。如新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、黑龍江等地由政府領(lǐng)導(dǎo)牽頭，成立領(lǐng)導(dǎo)小組，制定規(guī)劃、下發(fā)文件，整合多方資金，加大投入力度，有力地推動了水肥一體化技術(shù)的推廣普及，形成了蓬勃發(fā)展的良好局面，取得了顯著成效。

2.2.1 應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大

2002年以來，農(nóng)業(yè)部組織實(shí)施國家旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)項目，中央財政累計投資超過1億元，在全國20多個省（區(qū)、市）建立水肥一體化技術(shù)核心示范區(qū)3.33萬hm2，集中開展試驗(yàn)示范和技術(shù)集成，覆蓋20多種作物，有效帶動了各地水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用。目前，該項技術(shù)已在近30個省 （區(qū)、市）推廣應(yīng)用，由棉花、果樹、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物擴(kuò)展到小麥、玉米、馬鈴薯、大豆等糧食作物，每年推廣應(yīng)用面積266.7萬hm2。

2.2.2 技術(shù)模式不斷創(chuàng)新

按照因地制宜的原則，針對作物需水規(guī)律、水資源條件和設(shè)備特點(diǎn)，全國農(nóng)技中心組織開展技術(shù)集成，形成了系列水肥一體化技術(shù)模式。按區(qū)域劃分，有干旱半干旱區(qū)膜下滴灌、丘陵山區(qū)重力滴灌水肥一體化、平原微噴水肥一體化等模式；按設(shè)備劃分，有移動式微灌水肥一體化模式、全自動智能水肥一體化模式、小型簡易自助式水肥一體化模式等；按設(shè)施條件分，有普通大田水肥一體化模式、溫室膜面集雨水肥一體化模式等。

2.2.3 技術(shù)產(chǎn)品不斷完善

隨著水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用，基礎(chǔ)工作不斷夯實(shí)，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品不斷完善。研發(fā)了土壤墑情快速監(jiān)測方法和儀器設(shè)備，能夠迅速、快捷地掌握土壤水分狀況，為農(nóng)田水分精確化管理奠定了基礎(chǔ)；通過在不同區(qū)域、不同作物開展系列試驗(yàn)研究，取得大量微灌條件下灌溉和施肥技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)模式，編制技術(shù)資料，為水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)；各種噴滴灌管 （帶）、過濾、施肥等設(shè)備產(chǎn)品日趨成熟，適用范圍擴(kuò)大，耐用性不斷提高，有力地支撐了水肥一體化發(fā)展。水溶肥料研發(fā)方面取得突破，面向微灌的水溶肥料品種不斷涌現(xiàn)，為水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用提供了配套農(nóng)資。

2.2.4 推廣機(jī)制不斷優(yōu)化

在多年的試驗(yàn)示范推廣工作中，探索了水肥一體化技術(shù)系列推廣機(jī)制。政府推動模式，通過政府立項投入和技術(shù)補(bǔ)貼推動推廣應(yīng)用。技術(shù)驅(qū)動模式，通過技術(shù)推廣部門開展技術(shù)展示示范與培訓(xùn)交流驅(qū)動推廣應(yīng)用。企業(yè)拉動模式，通過相關(guān)企業(yè)開展設(shè)備產(chǎn)品經(jīng)銷活動，為農(nóng)民提供產(chǎn)品服務(wù)，技物結(jié)合拉動推廣應(yīng)用；農(nóng)民專業(yè)合作組織帶動模式，以各類農(nóng)民專業(yè)合作社為載體，推行組織化和規(guī)范化生產(chǎn)，帶動技術(shù)推廣應(yīng)用。

2.2.5 投入成本大幅降低

通過集中攻關(guān)相關(guān)設(shè)備，優(yōu)化水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā)微灌用水溶肥料，基本實(shí)現(xiàn)水肥一體化相關(guān)設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品的國產(chǎn)化，大幅降低了投入成本。設(shè)施設(shè)備投入已從 2 000～3 000元/667m2大幅降低到800～1 000元/667m2，高效水溶肥料從2萬元/t降低到1萬元/t，水肥一體化開始由高端貴族技術(shù)向平民應(yīng)用發(fā)展，從設(shè)施農(nóng)業(yè)走向大田應(yīng)用，從蔬菜、果樹、棉花等經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展到小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物。

2.3 存在的問題

近年來水肥一體化技術(shù)雖然取得了很好的進(jìn)展，但仍然存在一些問題。

2.3.1 技術(shù)產(chǎn)品不夠配套

水肥一體化是將灌水與施肥緊密結(jié)合的高新技術(shù)，需要灌溉設(shè)備、水溶肥料與灌溉施肥制度有機(jī)結(jié)合。但目前技術(shù)與產(chǎn)品結(jié)合不夠緊密，一些地方只注重灌溉施肥設(shè)備配備，忽略了灌溉施肥制度優(yōu)化和水溶肥料應(yīng)用。

2.3.2 技術(shù)服務(wù)不到位

灌溉設(shè)備企業(yè)往往只看重產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售，對農(nóng)民的技術(shù)指導(dǎo)和售后服務(wù)不到位；水肥一體化所用的水溶肥料生產(chǎn)規(guī)模較小，價格偏高，市場比較混亂。

2.3.3 地區(qū)發(fā)展不平衡

仍然有部分地方對發(fā)展水肥一體化的重要性認(rèn)識不夠，發(fā)展速度較慢。

2.3.4 支持政策不夠全面

財政補(bǔ)貼機(jī)制沒有完全建立，技術(shù)推廣經(jīng)費(fèi)不足，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)偏低。標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，部分標(biāo)準(zhǔn)不完全符合水肥一體化的技術(shù)要求。

3 推進(jìn)水肥一體化發(fā)展的途徑

3.1 發(fā)展?jié)摿?/h3>

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國農(nóng)村空心化、農(nóng)民老齡化、農(nóng)業(yè)兼職化趨勢十分明顯，大力推廣應(yīng)用以 “節(jié)本、降耗、增效”為核心的輕型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)勢在必行，水肥一體化技術(shù)因其 “省工、省力、省心”等諸多優(yōu)點(diǎn)，是推行輕型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心技術(shù)。2012年雖然我國水肥一體化技術(shù)應(yīng)用面積已超過266.7萬hm2，但也僅占我國灌溉總面積的4.3%，和美國25%的玉米、60%馬鈴薯、32.8%的果樹應(yīng)用現(xiàn)狀以及以色列90%的應(yīng)用范圍相比還有相當(dāng)大的差距。我國0.11億hm2果園中約18.1%的果園有灌溉條件，完全可以發(fā)展水肥一體化。蔬菜種植面積0.18億hm2，大部分有灌溉條件，也可以發(fā)展水肥一體化。另外，我國還有0.27億hm2玉米、0.11億hm2馬鈴薯、0.017億hm2甘蔗，這些大田作物也都適宜推廣水肥一體化，水肥一體化技術(shù)應(yīng)用在我國具有巨大的市場潛力。

3.2 主要技術(shù)模式

根據(jù)不同地區(qū)氣候特點(diǎn)、水資源現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)種植方式及水肥耦合技術(shù)要求，分區(qū)域、分作物推廣以下4種水肥一體化技術(shù)模式。

3.2.1 西北、東北西部玉米、馬鈴薯、棉花膜下滴灌水肥一體化技術(shù)模式

膜下滴灌水肥一體化技術(shù)是集地膜覆蓋、微灌、施肥為一體的灌溉施肥模式。借助新型微灌系統(tǒng)，在灌溉的同時將肥料配對成肥液一起輸送到作物根部土壤，確保水分養(yǎng)分均勻、準(zhǔn)確、定時定量地供應(yīng)，為作物生長創(chuàng)造良好的水、肥、氣、熱環(huán)境，具有明顯的節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、增效作用。可根據(jù)實(shí)際情況確定是否覆蓋地膜。與常規(guī)相比，采用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，平均增產(chǎn)糧食 200～300kg/667m2，節(jié)水 150方/667m2。

該技術(shù)適用于水資源緊缺，有一定灌溉條件且蒸發(fā)量較大的干旱半干旱地區(qū)，重點(diǎn)是西北和東北西部，主要優(yōu)勢作物為玉米、馬鈴薯、棉花和果蔬等。

3.2.2 華北、長江中下游小麥、玉米微噴水肥一體化技術(shù)模式

通過定期監(jiān)測土壤墑情，建立灌溉指標(biāo)體系，根據(jù)作物需水規(guī)律、土壤墑情和降水狀況確定灌水時間、灌水周期和灌水量。在灌溉時，采用管道輸水，微噴帶進(jìn)行灌溉，結(jié)合水溶性肥料的應(yīng)用，滿足作物對水分養(yǎng)分的需求。試驗(yàn)示范表明，采用微噴水肥一體化技術(shù)，小麥、玉米平均增產(chǎn)10%～20%，一年兩季節(jié)水110方/667m2以上。

該技術(shù)適用于水資源緊缺，有灌溉條件但地下水超采嚴(yán)重的半干旱、半濕潤地區(qū)，以及季節(jié)性干旱嚴(yán)重的濕潤地區(qū)，主要優(yōu)勢作物是小麥、玉米等，適宜面積超過 0.13 億 hm2。

3.2.3 設(shè)施農(nóng)業(yè)蔬菜、水果滴灌水肥一體化技術(shù)模式

設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化技術(shù)是利用機(jī)井或地表水為水源，借助滴灌進(jìn)行灌溉和施肥，集微灌和施肥為一體，通過建立新型微灌系統(tǒng)，在灌溉的同時將肥料配兌成肥液一起輸送到作物根部土壤，確保水分養(yǎng)分均勻、準(zhǔn)確、定時定量供應(yīng)，為作物生長創(chuàng)造良好的水、肥、氣、熱環(huán)境，具有明顯的抗旱、節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、增效作用。設(shè)施蔬菜水果平均節(jié)水100方/667m2，節(jié)本增收800元667m2以上。

該技術(shù)模式適用于全國范圍內(nèi)的設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用，主要優(yōu)勢作物是蔬菜、瓜果和花卉等經(jīng)濟(jì)作物。

3.2.4 果園滴灌、微噴灌水肥一體化技術(shù)模式

果園滴灌、微噴灌水肥一體化技術(shù)是集微灌和施肥為一體的灌溉施肥模式，每行果樹沿樹行布置一條灌溉支管，借助微灌系統(tǒng)，在灌溉的同時將肥料配兌成肥液一起輸送到作物根部土壤，確保水分養(yǎng)分均勻、準(zhǔn)確、定時定量地供應(yīng)，為作物生長創(chuàng)造良好的水、肥、氣、熱環(huán)境，具有明顯的節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、增效作用。果樹節(jié)水80～100方/667m2，節(jié)本增收800元/667m2以上。

該技術(shù)適用于全國有水源條件的果園，主要優(yōu)勢作物是蘋果、葡萄、香蕉、菠蘿等水果。在沒有水源的地區(qū)需要在配備集雨設(shè)施設(shè)備的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)滴灌、微噴灌水肥一體化。

3.3 主要工作

3.3.1 熟化關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和農(nóng)民需求，組織研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和配套產(chǎn)品。微灌用肥要水溶性好、配方科學(xué)、價格適宜；灌溉施肥制度要針對性強(qiáng)、簡便易行；土壤墑情監(jiān)測要實(shí)時自動、方便快速；微灌和施肥設(shè)備要使用方便、防堵性好。

3.3.2 完善區(qū)域技術(shù)模式

在重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)作物上繼續(xù)搞好技術(shù)集成創(chuàng)新，開展不同技術(shù)模式、水溶肥料、灌溉設(shè)備、監(jiān)測儀器等對比試驗(yàn)，摸索技術(shù)參數(shù)，建立覆膜與露地結(jié)合、固定與移動互補(bǔ)、加壓與自流配套的多種水肥一體化模式，提高針對性和實(shí)用性。

3.3.3 強(qiáng)化技術(shù)示范培訓(xùn)

建立全方位、多層次的水肥一體化技術(shù)示范展示網(wǎng)絡(luò)，形成國家級萬畝示范片，省級千畝示范片，縣鄉(xiāng)級百畝示范片的示范展示基地。依托示范展示基地，通過技術(shù)講座、田間學(xué)校、入戶指導(dǎo)等形式，逐級開展培訓(xùn)，為大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定人才基礎(chǔ)。

3.3.4 優(yōu)化合作推廣機(jī)制

協(xié)調(diào)各方力量，形成科研、推廣、企業(yè)、合作組織四位一體的推廣機(jī)制。加強(qiáng)水肥一體化技術(shù)研發(fā)和示范推廣，提供有效的科技支撐和技術(shù)指導(dǎo)；充分發(fā)揮農(nóng)民專業(yè)合作組織的作用，推進(jìn)水肥一體化技術(shù)推廣的規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化；企業(yè)建立以技術(shù)服務(wù)帶動產(chǎn)品銷售的市場營銷模式，為農(nóng)民提供系統(tǒng)維護(hù)、技術(shù)咨詢等增值服務(wù)。

3.3.5 強(qiáng)化相關(guān)基礎(chǔ)研究

針對水肥一體化對作物栽培、土肥水管理、病蟲害防治、農(nóng)業(yè)機(jī)械等方面的新要求，開展集成研究，形成以水肥一體化為核心的農(nóng)業(yè)種植新模式。進(jìn)一步加強(qiáng)土壤墑情監(jiān)測，掌握土壤水分供應(yīng)和作物缺水狀況，科學(xué)制定灌溉制度，全面推進(jìn)測墑灌溉。