新疆地區(qū)滴灌水肥一體化應用推廣的影響因素研究

劉莉 琪琪格 李勇

摘要分析了新疆地區(qū)滴灌水肥一體化實施過程中影響應用推廣的因素，探討了水肥一體化中設備的影響、肥料的選擇及影響施肥的因素、水肥一體化的局限性和發(fā)展方向，并提出相應的改進措施。

關鍵詞滴灌；水肥一體化；影響因素

中圖分類號S27文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0190-03

AbstractThe article analyzes the factors influencing the application and extension of drip irrigation water and fertilizer integration in Xinjiang area， discusses the influence of the equipment in the integration of water and fertilizer， the choice of fertilizer， the factors affecting the fertilization， the limitation and the development direction of water and fertilizer integration， then puts forward the corresponding improvement measures.

Key wordsDrip irrigation；Integration of water and fertilizer；Influnencing factor

作者簡介劉莉（1966—），女，新疆烏魯木齊人，高級工程師，從事材料的性能研究。

* 通訊作者，高級工程師，碩士，從事質量管理研究。

收稿日期2017-04-12

新疆地處內陸，氣候干旱，水資源缺乏，而且季節(jié)性和區(qū)域性分布極不平衡、水資源總量匱乏與利用效率低下的矛盾突出，嚴重制約了新疆農(nóng)業(yè)的發(fā)展。發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，是緩解水資源供需矛盾、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的有效途徑，是提高新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的核心問題。新疆地區(qū)從20世紀80年代提出“節(jié)水灌溉”這一概念，節(jié)水農(nóng)業(yè)經(jīng)歷防滲渠、地膜覆蓋、噴灌、滴灌、膜下滴灌等階段，進入質量與效益并重（節(jié)水增效）的良性發(fā)展，截至2015年，新疆地區(qū)滴灌面積已超過293萬hm2（其中兵團超過100萬hm2）[1]，在棉花、番茄、經(jīng)濟林和生態(tài)林等作物栽培及荒漠綠化、荒山和道路綠化中也得到廣泛推廣。

滴灌水肥一體化是在田間配套節(jié)水設施，普及推廣節(jié)水、節(jié)肥的一項技術，通過壓力灌溉系統(tǒng)，結合滴灌技術和覆膜種植技術形成適合機械化大田作業(yè)的田間灌溉方法，能夠提高水肥的利用率，節(jié)約水肥，緩解大量施肥與環(huán)境污染的矛盾，得到了市場的廣泛認可，同時也帶動了節(jié)水設備、肥料、農(nóng)機設備等配套技術的發(fā)展，有力推動了新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，被譽為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的一項革命性技術[2]。然而，滴灌水肥一體化是個系統(tǒng)工程，滴灌水利設備、耕作農(nóng)機設備、土壤、化肥、售后技術服務、經(jīng)濟性、用戶使用等因素都會對其應用效果和推廣前景產(chǎn)生重大影響。在實施過程中，新疆地區(qū)滴灌技術的推廣偏重于考慮水利方面，而現(xiàn)實中諸多其他技術問題、經(jīng)濟問題、管理問題對滴灌的影響卻較少考慮，該研究就影響新疆滴灌水肥一體化應用推廣的因素進行探討。

1滴灌設備因素

國家對滴灌采取政策鼓勵實施，滴灌技術得以迅速推廣，許多企業(yè)的技術力量良莠不齊，出現(xiàn)了部分灌溉系統(tǒng)設計不合理、安裝粗放、缺乏配套服務而導致的滴灌帶損壞、堵塞、系統(tǒng)漏水、出水均勻性差、施肥設施不配套等問題，嚴重影響了滴灌系統(tǒng)的正常使用，最終用戶失去信心，嚴重影響推廣應用效果。

1.1滴灌帶損壞

新疆生產(chǎn)的滴灌帶通常按照GB/T 19812.1—2005《單翼迷宮式滴灌帶》組織生產(chǎn)，均為一次性使用，生產(chǎn)時按比例添加回收料、色母、炭黑、防老化母料等，產(chǎn)品回收料分2種：一種是使用過的滴灌帶清洗粉碎后生產(chǎn)的塑料顆粒；另一種是市場上其他原料（如薄膜、塑料管等）回收產(chǎn)生的塑料顆粒，使用這種回收料時，首先要分清原料是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯還是線性低密度聚乙烯，然后再按比例配合新料使用，切不可摻加聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）原料，否則會極大地影響材料性能，導致顆粒不成條、機械性能差。添加回收料生產(chǎn)的滴灌帶有時會產(chǎn)生僵化塊、炭黑不均勻導致產(chǎn)品厚薄不均勻以及拉伸性能、耐靜水壓、瞬間爆破壓力不達標的問題，在系統(tǒng)壓力較高時會引起漏水，甚至會導致滴灌帶從直管三通脫落。為避免這種情況發(fā)生，農(nóng)戶通常會低壓運行，其結果為水壓過低、流量小、水肥不均勻。另外，生產(chǎn)和使用過程中，人為踩踏及拖動導致的損壞、昆蟲及鼠類啃咬導致的漏水、地膜下凝結水珠形成透鏡導致的滴灌帶灼傷等情況也不容忽視[3-4]。

1.2系統(tǒng)堵塞

系統(tǒng)堵塞主要是由懸浮物（沙和雜質）、溶解鹽（主要是碳酸鹽）、藻類有機物等引起。單翼迷宮式滴灌帶采用紊流態(tài)多口出水設計，抗堵塞能力強，但水源中砂石處理不干凈、滴灌肥中雜質含量過高，過濾器選擇不當導致系統(tǒng)堵塞，一旦堵塞后就無法疏通。同時，管理使用不當也會導致過濾器、供水管中的泥沙、昆蟲或微生物堵塞。

1.3工程設計不合理

供水管徑小、供水管道過長或肥料濃度大造成沿途壓力損失，管網(wǎng)首末段的壓力差較大，影響局部出水的均勻性；水泵選擇不適合也會導致壓力忽大忽小、出水均勻性差、流量不穩(wěn)定；滴灌帶或過濾器堵塞也會導致出水均勻度差、流量小。

出現(xiàn)這些問題的原因主要有滴灌工程設計問題、產(chǎn)品質量問題和人為使用不當問題，這些需要相關部門加強整體規(guī)劃，制定相應技術標準、施工標準，改善服務體系，加強售后服務力度，加強基層用戶的宣傳和培訓。

2滴灌肥因素

在實施過程中，滴灌水肥一體化結合測土配方，以“膜下滴灌、隨水施肥、按需施肥”的模式在生產(chǎn)中得到廣泛應用，根據(jù)作物生長規(guī)律按需施肥，減少揮發(fā)、淋洗導致的水肥浪費。滴灌肥應符合GB 18877—2009《有機-無機復混肥料》、GB 15063—2001《復混肥料（復合肥料）》、HG/T 4365—2012《水溶性肥料》、NY 1106—2010《含腐植酸水溶肥料》、NY 1107—2010《大量元素水溶肥料》等標準。肥料的選取方向為專用化、液態(tài)化，要求養(yǎng)分濃度高，在田間溫度條件下完全溶于水；速溶而不溶物少，不會阻塞過濾器和滴頭；與其他肥料混合不發(fā)生反應，降低肥效及理化性質；與灌溉水的相互作用很小，不會引起灌溉水pH的劇烈變化，對控制中心和灌溉系統(tǒng)的腐蝕性小。

含雜質少，高度可溶性。滴灌肥通常采用小顆?；蚍蹱?，以利于速溶，通常選用水溶性復混肥，在水肥一體化中保持適宜的濃度，保證作物生長中水肥的需要。水溶性肥料的行業(yè)標準HG/T 4365—2012對不溶物的含量要求為5%，部分復合肥雖然符合滴灌的要求，但該標準中對溶解速度沒有要求，操作手冊中要求充分溶解后放置數(shù)小時后取上清液，在田間大規(guī)模應用不太現(xiàn)實，而含雜質少的液態(tài)復合肥料因價格過高造成推廣困難。

新疆大部分地區(qū)土壤pH呈弱堿性，通常施用弱酸性肥料，如尿素、硝酸銨、硫酸銨、磷酸一銨、磷酸二氫鉀、硫酸鉀、硝酸鉀等，不使用弱堿性的磷酸氫二鉀。灌溉水中通常含鈣鎂離子、硫酸根、碳酸根和碳酸氫根等離子，會與肥料中有關離子發(fā)生反應產(chǎn)生沉淀。在微灌系統(tǒng)中可以定期注入稀鹽酸溶液來溶解沉淀，以防滴頭堵塞。

考慮到肥料之間的兼容性，不同營養(yǎng)元素的肥料制備復混肥溶液時，肥料溶液之間不能發(fā)生反應產(chǎn)生沉淀、分解，避免降低肥效或堵塞滴灌頭。多數(shù)肥料溶解時會伴隨熱反應。如磷肥溶解時會放出熱量，使水溫升高；尿素溶解時會吸收熱量，使水溫降低，了解這些反應對田間配制肥料溶液有一定的指導意義。合理安排各種肥料的溶解順序，防止溫度降低引起鹽析作用。為避免肥料混合后相互作用產(chǎn)生沉淀，應在微灌施肥系統(tǒng)中采用2個以上的貯肥罐，在一個貯肥罐中貯存鈣、鎂和微量營養(yǎng)元素，另一個貯肥罐中貯存磷肥、氮肥或鉀肥，確保安全有效的灌溉施肥。

滴灌施有機肥，滴灌系統(tǒng)無法直接使用固體有機肥，通過有機肥漚制、沉淀、過濾后施用。有機肥用于微灌系統(tǒng)，需要解決2個問題：一是有機肥必須液體化，二是要經(jīng)過多級過濾。有機肥經(jīng)過上述過濾措施，滴施完成后至少用清水沖洗15 min以上，以確保施肥器、過濾器不銹蝕，滴頭不生霉、藻類、青苔等生物，以防導致堵塞。

3局限性

3.1引起鹽分積累

在含鹽量高的土壤上進行滴灌或利用咸水灌溉時，鹽分積累在濕潤區(qū)的邊緣，如遇到小雨，這些鹽分可能會被沖到作物根區(qū)而引起鹽害，這時應繼續(xù)進行灌溉，稀釋鹽分。在沒有充分沖洗條件或秋季無充足降雨的地方，則不要在高含鹽量的土壤上進行灌溉或利用咸水灌溉。

3.2限制根系的發(fā)展

由于滴灌只濕潤局部土壤，加之作物的根系有向水性和向肥性，這樣就會引起作物根系集中向濕潤區(qū)生長，不利于根系生長扎根，限制了植物根莖的生長，所以部分利用根系的多年生作物并不適用于滴灌。

3.3地下水對作物灌溉制度的制定及土壤次生鹽堿化的防治具有重要影響

灌區(qū)地下水中的鹽堿含量、水位變化規(guī)律與土壤墑情、作物滴灌定額、時間、肥料的種類和需要量都密切相聯(lián)，而相關的研究較少，大部分都停留在測土配方上，無法做到動態(tài)監(jiān)測土壤中水肥含量的變化，無法做到精準、定向施肥，降低了水肥一體化的效果[5]。

3.4技術含量高，資金投入大

滴灌技術已在新疆的棉花種植中被廣泛采用，采用滴灌技術后，棉花生產(chǎn)成本發(fā)生了變化，在滴灌技術下南北疆棉花成本存在顯著差異，在棉花種植中占總投入的12%～20%[6-7]。同時滴灌設備的投資回收期較長，需要有配套的播種鋪膜農(nóng)機設備、適合種植面積大、機械化水平較高、土地平整度地高的地方，對滴灌肥質量、售后和操作人員技術水平也要求較高，這些都直接物化體現(xiàn)在農(nóng)作物生產(chǎn)成本中，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的純利潤，這些都限制了滴灌水肥一體化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應用推廣。

資金投入不足，使滴灌工程的配套功能不完善造成施肥不便，技術指導與相應培訓不到位。節(jié)水農(nóng)業(yè)是一個系統(tǒng)工程，融種植學、土壤學、工程學、水利學于一體，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的技術要求較高，需要對廣大用戶進行培訓，讓農(nóng)民掌握節(jié)水滴灌技術，才能推進節(jié)水技術的普及應用。而各級農(nóng)業(yè)部門強化服務意識，及時組織和派出科技人員到基層開展培訓和具體指導服務，舉辦各種技術培訓班，集中培育一批典型示范戶，為項目的順利實施提供技術支撐。

3.5適合規(guī)?；?jīng)營，適用范圍窄

研制和推廣應用滴灌專用配方肥，針對不同地域、不同作物、不同生長周期，建立測土配方施肥調查數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析土壤養(yǎng)分特點、作物需肥規(guī)律及主要施肥技術指標，開發(fā)出專用配方肥，能有效減少化肥施用量，提高肥料利用率，促進增產(chǎn)增效。滴灌水肥一體化適合規(guī)模化經(jīng)營，而傳統(tǒng)種植方式規(guī)模小，不利于降低成本，因此因地制宜開發(fā)出低成本、簡易的滴灌設施，在不規(guī)則小地塊、電力供應不充分、機械化水平較低的地區(qū)，對經(jīng)濟林、防風林種植推廣使用，擴大滴灌水肥一體化適用范圍。

4發(fā)展方向

滴灌水肥一體化技術是將施肥與滴灌結合起來同步控制的一項技術，它利用灌溉設施將作物所需的養(yǎng)分、水分最低濃度地供給，以此更好地節(jié)約水資源。建立與推廣實用輕簡化、精準信息化、規(guī)范標準化、適宜區(qū)域性的水肥一體化綜合管理制度，是膜下滴灌水肥一體化技術未來發(fā)展的主要方向。

4.1向精準農(nóng)業(yè)、配方施肥發(fā)展

各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平、土壤結構及養(yǎng)分間存在差異，在滴灌水肥一體化進程中，根據(jù)不同作物種類、不同土壤類型，采取測土配方并按照作物的需肥規(guī)律，有針對性地選取合適的肥料。另一方面，在施肥前應根據(jù)土壤及作物的需水營養(yǎng)狀況，控制灌水量、灌水次數(shù)、施肥量和施肥時間來保證作物得到及時、精確的水分和營養(yǎng)供應，研究果農(nóng)間作、多熟栽培模式下種間根系、形態(tài)分布對水肥養(yǎng)分吸收利用的規(guī)律，以提高水肥資源利用效率，提高種植經(jīng)濟效益。諸多農(nóng)藝措施結合，采用激光整平等技術，降低土地平整成本，通過脈沖灌溉等防止土壤局部鹽漬化，加之完善的技術推廣服務體系，相關測土配方施肥的普及、節(jié)水設備的維護保養(yǎng)及售后，結合生態(tài)排水和農(nóng)業(yè)濕地系統(tǒng)建設，可有效降低農(nóng)業(yè)面源污染。

4.2向信息化發(fā)展

滴灌水肥一體化自動化控制系統(tǒng)利用埋在地下的溫濕度傳感器傳回土壤濕度信息，以針對性地調節(jié)灌溉水量和灌溉次數(shù)，使得作物獲得最佳需水量；通過監(jiān)測植物的根、莖、葉及果實中營養(yǎng)變化，決定對植物的灌溉間隔和肥料需求，使施肥變得更加靈活方便，發(fā)揮節(jié)肥增產(chǎn)的作用。同時，將信息技術應用到生產(chǎn)、銷售及服務過程中，降低服務成本也是今后重要的發(fā)展方向。

4.3向標準化體系發(fā)展

節(jié)水器材的標準化和施肥技術規(guī)范的標準化，制定節(jié)水器材技術標準、相關配套技術的行業(yè)標準和國家標準。在滴灌水肥一體化進程中，對設備選擇、設備安裝、栽培、施肥、灌溉制度等各個環(huán)節(jié)制定相應的技術標準，以規(guī)范節(jié)水器材生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質量和利用率、減少因節(jié)水器材、技術規(guī)格不規(guī)范而引起的浪費，形成統(tǒng)一、高效、規(guī)范的種植模式，提高生產(chǎn)效率。

4.4向規(guī)模化、專業(yè)化發(fā)展

滴灌水肥一體化技術是資金密集型、技術密集型產(chǎn)業(yè)，在實施過程中需要較高的資金和技術才能，規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)升級是必經(jīng)之路，然而在新疆地區(qū)特別是北疆，很多團場和鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有自己的滴灌帶生產(chǎn)企業(yè)，這些企業(yè)規(guī)模不大，設備簡陋，產(chǎn)能僅能覆蓋到附近團場和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以置換廢舊塑料和滴灌帶為主要原料，添加部分新料，主要生產(chǎn)一次性滴灌帶，基本能夠滿足棉花當年生長周期的需要，所以在當?shù)赜休^大市場。這些企業(yè)無實力投入資金和人力去做水肥一體化技術推廣，產(chǎn)品以低價取勝，對滴灌產(chǎn)業(yè)的應用推廣很難起到推動作用，國家應提高一次性滴灌帶的行業(yè)準入，避免產(chǎn)能擁擠，惡性競爭毀壞整個產(chǎn)業(yè)鏈。滴灌工程需要的壓力泵、施肥器、相關管件、過濾裝置和電磁閥等產(chǎn)品對質量和技術要求高，必須由專業(yè)公司生產(chǎn)，形成專業(yè)化分工，發(fā)展適用性、普及性、低價位“二性一低”的塑料節(jié)水器材，提高產(chǎn)品質量和核心競爭力，以推動整個行業(yè)發(fā)展。

總之，滴灌水肥一體化技術是一項集成的高效節(jié)水、節(jié)肥技術，不僅節(jié)約水資源，而且提高肥料和土地資源利用率。水肥一體化技術的大面積推廣應用成功，對我國農(nóng)業(yè)乃至世界農(nóng)業(yè)的意義絕不僅僅在于節(jié)水本身，隨著這項技術在更大范圍的推進，它所引發(fā)的必將使中國農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)邁向現(xiàn)代的一次具有深遠意義的革命。

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