樊慶魯 尹飛虎 陳云董云社

（1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆 石河子832000；2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊830000）

滴灌是目前最有效的節(jié)水灌溉方式。是按照作物需水要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在毛管上的灌水器，將水和作物需要的水分和養(yǎng)分一滴一滴均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)土壤中的灌水方法。滴灌施肥技術(shù)是當(dāng)今世界上公認(rèn)的最先進(jìn)的精量灌溉、精準(zhǔn)施肥技術(shù)之一。它利用滴灌設(shè)施以最經(jīng)濟(jì)有效的方式供給作物所需的水分、養(yǎng)分，并使其限定在作物有效根域范圍內(nèi)，實現(xiàn)對供給的水分和養(yǎng)分及作物個體和群體的有效調(diào)控，旨在作物的不同生育階段將所需的不同養(yǎng)分和水分多次少量供給，肥水均勻浸潤在特定區(qū)域的耕層內(nèi)，滿足作物生長發(fā)育的需要，達(dá)到節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)高效的目的。該技術(shù)源于以色列，已在世界上80 多個國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

1.滴灌水肥一體化技術(shù)的定義

水肥一體化技術(shù)起始于以色列，以色列自20 世紀(jì)60 年代初開始研究和應(yīng)用滴灌技術(shù)，水肥一體化技術(shù)是伴隨著滴灌技術(shù)而逐漸發(fā)展起來的。水肥一體化技術(shù)的英文名稱為Fertigation”，即“fertiliza-tion（ 施肥）”和“irrigation（ 灌溉）”組合而成，直譯為“施肥灌溉技術(shù)”，在我國稱為“水肥耦合技術(shù)”或者“水肥一體化技術(shù)”，目前基本統(tǒng)一采用“水肥一體化技術(shù)”這一概念［1］。

根據(jù)灌溉方式的不同，水肥一體化技術(shù)主要分為噴灌和微灌水肥一體化技術(shù)，后者包括滴灌和微噴兩種形式，其中滴灌發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛，節(jié)水最為顯著。

2.滴灌水肥一體化技術(shù)的原理

滴灌水肥一體化技術(shù)是基于滴灌系統(tǒng)發(fā)展而成的節(jié)水、節(jié)肥、高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，可以實現(xiàn)水分和養(yǎng)分在時間上同步、空間上耦合，從根本上改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)用水方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，根據(jù)作物需水規(guī)律適時適量補(bǔ)水，不產(chǎn)生地面徑流，減少滲漏損失，使水的有效利用率提高。運(yùn)用滴灌隨水施肥，水溶性肥料可以按不同作物、不同作物的不同生育期按量精準(zhǔn)地供給作物根部，并能持續(xù)地供給，有利于作物根系吸收，提高了肥料利用率。降低肥料使用量，減少了肥料對土壤和水體環(huán)境污染。

3.滴灌水肥一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 節(jié)約肥料使用量

水肥一體化節(jié)本增效灌溉技術(shù)實現(xiàn)了土壤施肥向作物施肥的轉(zhuǎn)變、水肥分開向水肥一體的轉(zhuǎn)變，可精準(zhǔn)控制施肥時間、肥料用量、養(yǎng)分濃度和營養(yǎng)元素間的比例，將肥料直接施于作物根部，易于作物吸收，節(jié)約肥料使用量，提高肥料利用率。據(jù)新疆農(nóng)墾科學(xué)院研究表明：在棉花等產(chǎn)量同比情況下，滴灌隨水施肥比常規(guī)施肥氮肥節(jié)省30%以上，氮肥利用率提高18%～25%，磷肥節(jié)省10%以上，磷的利用率提高5%-8%。

3.2 提高土地利用率

由于滴管系統(tǒng)采用管道輸水，田間不需要修毛渠，不要打田埂，比常規(guī)灌溉增加土地播種面積5%～7%。

3.3 提高水資源利用率

相比于傳統(tǒng)的大水漫灌，大量水資源浪費(fèi)在作物的非根系區(qū)，水分利用率只有45%左右，水肥一體化節(jié)本增效灌溉技術(shù)實現(xiàn)了渠道輸水向管道輸水的轉(zhuǎn)變、澆地向澆莊稼的轉(zhuǎn)變，將水肥相融合直接浸潤于作物根部，有效減少水分的下滲和蒸發(fā)，使噴灌的水分利用率達(dá)75%，滴灌的水分利用率達(dá)95%［3］。

3.4 提高人均管理定額和經(jīng)濟(jì)收入

常規(guī)灌溉種植玉米、小麥，每個勞動力只能管理2～3 hm2，而滴灌水肥一體化種植玉米、小麥每個勞動力管理7～10 hm2，管理定額提高2～3 倍，人均收入提高3～4 倍。

3.5 降低勞動強(qiáng)度

滴灌水肥一體化技術(shù)改變了常規(guī)灌溉制度，減少了放苗、除草、打田埂、修毛渠、人工施肥和大水漫灌澆水等田間作業(yè)，既減輕了農(nóng)工的勞動強(qiáng)度，又為充分解放勞動力提供了技術(shù)條件，相應(yīng)地提高了勞動效率。

3.6 減少雜草種子進(jìn)入農(nóng)田的途徑和田間病蟲害的發(fā)生

由于滴灌水肥一體化技術(shù)通過首部過濾，然后通過管道輸水到田間，與常規(guī)大水漫灌相比杜絕了田間外雜草種子和病菌通過渠道水傳播來源，減少雜草種子進(jìn)入農(nóng)田的途徑，降低了除草的勞動投入。另外，滴灌水肥一體化技術(shù)只滴灌作物根部，作物行間保持土壤干燥，降低了土壤濕度和田間空氣濕度，減少了病蟲害的發(fā)生，降低了打藥的成本。

3.7 改善作物品質(zhì)增產(chǎn)增效

水肥一體化節(jié)本增效灌溉技術(shù)能適時、適量根據(jù)作物不同生長期營養(yǎng)規(guī)律精準(zhǔn)進(jìn)行灌溉施肥，明顯改善和優(yōu)化作物生長環(huán)境，促進(jìn)果實果型飽滿并增加單果質(zhì)量，減少畸形果、腐爛果，提升果實口感，可在提高作物養(yǎng)分利用效率的同時提高作物產(chǎn)量，通?？稍霎a(chǎn)10%～20%［3］。

4.我國滴灌水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國自引入水肥一體化技術(shù)以來，其發(fā)展過程大致經(jīng)歷了四個階段： 起始階段、初步研究試驗階段、試驗示范推廣階段、規(guī)模化快速應(yīng)用階段。

4.1 起始階段

我國水肥一體化技術(shù)研究開始于1974 年，由墨西哥引進(jìn)三套滴灌設(shè)備在不同省份建立了3 個試驗點(diǎn)，面積5.3 hm2，試驗取得了顯著的增產(chǎn)和節(jié)水效果。1975 年我國決定研制滴灌設(shè)備，并在全國各省設(shè)立試點(diǎn)，1976 年將滴灌研究列為重點(diǎn)科研項目之一，推動了我國滴灌技術(shù)的深入研究［1］。1977 年新疆農(nóng)墾科學(xué)院魏一謙、羅家雄等專家學(xué)習(xí)以色列經(jīng)驗、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滴灌技術(shù)的試驗研究。1979 年該團(tuán)隊參加了農(nóng)業(yè)部組織的滴灌技術(shù)試驗協(xié)作計劃，并進(jìn)行了5.3 hm2試驗示范，取得了顯著的節(jié)水、增產(chǎn)、省工效果，該成果1983 年獲新疆兵團(tuán)科技成果獎二等獎。從1974 年到1980 年，我國水肥一體化技術(shù)的研究處于學(xué)習(xí)和借鑒國外的起始階段［2］。

4.2 初步研究試驗階段

20 世紀(jì)80 年代，在國家的支持下，國內(nèi)相關(guān)研究單位和企業(yè)利用引進(jìn)國外灌溉設(shè)備和購買專利、磨具等，進(jìn)行了消化吸收和仿制等研究工作，并在田間和溫室大棚開展了應(yīng)用試驗，取得了較好的效果。進(jìn)入90 年代，國家充分意識到中國水資源的短缺，重新大力推廣節(jié)水技術(shù)。啟動了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目，引進(jìn)消化吸收及仿制了很多條滴灌生產(chǎn)線。因產(chǎn)品的生產(chǎn)成本很高，應(yīng)用對象主要集中在蔬菜、花卉、果樹等高經(jīng)濟(jì)價值作物上，大田作物應(yīng)用較少。

4.3 試驗示范推廣階段

“九五”“十五”期間，國家科技部、水利部等部門共同實施了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目和國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項目，加快了滴灌設(shè)備、技術(shù)的創(chuàng)新和國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)了技術(shù)成果的示范推廣。1996 年，新疆兵團(tuán)引進(jìn)以色列成套滴灌設(shè)備，將滴灌技術(shù)與地膜覆蓋技術(shù)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造了膜下滴灌技術(shù)。之后幾年，開展了相關(guān)技術(shù)及農(nóng)藝措施試驗研究，充分發(fā)揮其節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)省機(jī)力、省工和增產(chǎn)、增效作用，為干旱地區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)開辟了一條新路。在設(shè)備引進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化方面，國內(nèi)生產(chǎn)滴灌材料企業(yè)做了大膽嘗試，使得滴灌材料成本降低很多，加速了大田作物應(yīng)用滴灌技術(shù)的進(jìn)程。

4.4 規(guī)模化快速應(yīng)用階段

“十一五”以來，是中國滴灌技術(shù)發(fā)展最快、成效更突出的時期。滴灌設(shè)備及器材全面實現(xiàn)了國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品的質(zhì)量及性能的穩(wěn)定性、可靠性大幅度提升，達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平；相關(guān)配套技術(shù)及產(chǎn)品日趨完善，工程與農(nóng)藝措施的結(jié)合更加緊密，水溶性肥料的開發(fā)及施肥技術(shù)發(fā)展迅速，增產(chǎn)、增效顯著；滴灌技術(shù)應(yīng)用作物種類增多，范圍擴(kuò)大，應(yīng)用區(qū)域面積迅速增大。

5.滴灌水肥一體化技術(shù)發(fā)展前景展望

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出到2020 年，我國農(nóng)業(yè)要實現(xiàn)“控制農(nóng)業(yè)用水總量，減少化肥、農(nóng)藥使用量，化肥、農(nóng)藥用量實現(xiàn)零增長”。同時，我國仍然面臨著要以占世7%的耕地養(yǎng)活了占世22%的人口問題。在此背景下，大力發(fā)展滴灌和水肥一體化將有利于解決控水減肥與糧食需求增長之間的矛盾，對于提高肥料利用率并減輕對環(huán)境的壓力，保障糧食安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有極其重要的意義［2］。

滴灌技術(shù)是集裝備和技術(shù)于一體的先進(jìn)灌溉技術(shù)，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)設(shè)施化、規(guī)范化、自動化的有效途徑，它能使種植業(yè)最基本的兩項農(nóng)事活動（灌溉、施肥） 實現(xiàn)精準(zhǔn)化，能大大提高農(nóng)業(yè)資源產(chǎn)出率和勞動生產(chǎn)率。實踐證明：滴灌技術(shù)可節(jié)水50%以上；單位面積糧食作物增產(chǎn)20%以上，水產(chǎn)比提高80%以上；單位耕地的播種面積增加5%～7%；單位面積等產(chǎn)量的農(nóng)藥化肥使用量減少30%以上，有效降低了農(nóng)田和食品的污染源。

滴灌技術(shù)是一種廣譜的節(jié)水技術(shù)，干旱半干旱、季節(jié)性或突發(fā)性缺水地區(qū)的洼地、坡地、山地等都適宜使用，適宜使用滴灌的作物種類也很廣泛。據(jù)不完全統(tǒng)計：我國目前適宜采用滴灌的經(jīng)濟(jì)作物有油料、棉花、麻類、糖料、煙草、藥材、蔬菜、瓜果等，面積約5066.67 萬公頃；灌區(qū)小麥、玉米等糧食作物播種面積約4000 萬公頃；果園面積約920 萬公頃，且大部分分布在坡地和丘陵山區(qū)，缺少水源工程設(shè)施；設(shè)施溫室、大棚面積約166.67 萬公頃；治沙造林（僅經(jīng)濟(jì)林） 約366.67 萬公頃［2］。可見，滴灌技術(shù)在我國有著廣闊的發(fā)展前景。