滴灌水肥一體化技術(shù)研究進(jìn)展

許文其 宋時(shí)雨 楊昊霖 余楊

摘要 本文介紹了滴灌水肥一體化技術(shù)的概念、發(fā)展情況、優(yōu)點(diǎn)及局限性，綜述了目前滴灌水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用效果，并對該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞 滴灌水肥一體化；研究現(xiàn)狀；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用效果

中圖分類號 S147.2；S275 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）03-0196-02

Abstract This paper introduced the concept，development，advantages and limitations of drip fertigation technology，also summarized the application effect and prospected the future of drip fertigation technology.

Key words drip fertigation technology；research status；advantage；application effect

滴灌水肥一體化技術(shù)是根據(jù)農(nóng)作物的需肥特點(diǎn)，借助壓力系統(tǒng)或者自然壓差將液體肥或者可溶性固體肥通過可控管道系統(tǒng)進(jìn)行養(yǎng)分輸送，通常采用定時(shí)、定量、均勻的滴灌方式將肥液與灌溉水混合物浸潤到作物根系生長發(fā)育區(qū)域，營造良好的生長環(huán)境，提升肥料的利用率。

1 滴灌水肥一體化技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代，滴灌技術(shù)起源于以色列，并于60世紀(jì)末正式開始應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，滴灌技術(shù)在美洲、澳洲以及非洲等地廣泛推廣，以美國、墨西哥、澳大利亞、新西蘭以及南非等國家發(fā)展較為迅速。目前，滴灌技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于以色列農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，包括溫室、大田、果園以及園林綠化等，滴灌面積占農(nóng)業(yè)總面積的67.9%，居世界首位。從全世界角度來看，滴灌技術(shù)更適用于水資源匱乏的地區(qū)或者經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

滴灌水肥一體化技術(shù)于1974年引入中國，1980年我國第一代自主研發(fā)的滴灌設(shè)備正式投產(chǎn)，正式拉開了滴灌技術(shù)在我國應(yīng)用與推廣的序幕[1]。1981年之后，我國不斷引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，不斷擴(kuò)大滴灌設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模，為滴灌技術(shù)的大范圍推廣提供了源源不斷的動(dòng)力，截至1985年，我國滴灌面積迅速擴(kuò)大到1.5萬hm2。20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)日益重視滴灌水肥一體化技術(shù)的理論研究與應(yīng)用推廣，技術(shù)培訓(xùn)與研討會(huì)如雨后春筍般開展起來；2000年，水肥一體化技術(shù)的指導(dǎo)工作得到進(jìn)一步發(fā)展，在農(nóng)業(yè)部積極推動(dòng)下，我國連續(xù)5年舉辦水肥一體化技術(shù)培訓(xùn)班，通過與國際交流合作，進(jìn)一步加快了國內(nèi)滴灌技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微灌施肥面積也不斷增加。

總體而言，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前我國水肥一體化技術(shù)水平已提高到中級階段，在諸多技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)到或接近國際領(lǐng)先水平，如大型溫室裝備及部分微觀設(shè)備的自動(dòng)化控制方面已處于國際領(lǐng)先水平；在微灌工程設(shè)計(jì)、技術(shù)規(guī)范等方面也接近國際領(lǐng)先水平。但我國在水肥一體化技術(shù)的諸多方面還有待提高，如部分微灌產(chǎn)品的質(zhì)量與國外領(lǐng)先水平差距較大、微灌面積占比較低、水肥一體化技術(shù)系統(tǒng)的管理方面尚存在不足及滴灌技術(shù)培訓(xùn)的投入與支持力度不足等。因此，推動(dòng)滴灌水肥一體化技術(shù)的長足發(fā)展仍需要多方面的共同努力。

2 滴灌水肥一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及局限性

2.1 優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 節(jié)約水資源。大水漫灌和畦灌通常是傳統(tǒng)灌溉所采用的方法，其缺點(diǎn)在于水在運(yùn)輸途中浪費(fèi)較多，水資源利用率低，而滴灌水肥一體化技術(shù)將水肥相融合，通過管道輸送能夠有效防止水肥徑流，并且滲漏量和蒸發(fā)量均較小，能夠大幅提高水肥利用率，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，采用滴灌技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水30%～40%[2]。

2.1.2 提高肥料利用率。與先將肥料撒在作物根區(qū)，然后澆水的傳統(tǒng)施肥方式相比，滴灌施肥可將水肥精準(zhǔn)輸送到根系生長部位，有效提高水肥的吸收效率，減少水肥浪費(fèi)，進(jìn)而降低肥料的成本。

2.1.3 節(jié)省勞動(dòng)力。滴灌水肥一體化技術(shù)是借助壓力系統(tǒng)進(jìn)行灌水施肥，灌水與施肥同時(shí)進(jìn)行，肥液跟隨灌溉水直接作用到作物根區(qū)，可以節(jié)省人工開溝及施肥時(shí)間。近年來，勞動(dòng)力價(jià)格越來越高，滴灌水肥一體化技術(shù)省工省力的優(yōu)勢越來越明顯。

2.1.4 減少病蟲害發(fā)生。設(shè)施蔬菜棚內(nèi)采用水肥一體化技術(shù)可使其濕度降低8.5%～15.0%，從而在一定程度上抑制病蟲害的發(fā)生。此外，由于棚內(nèi)減少通風(fēng)降濕的次數(shù)而使溫度提高2～4 ℃，使作物生長更為健壯，增強(qiáng)其抵抗病蟲害的能力，從而減少農(nóng)藥用量[3]。

2.1.5 適應(yīng)能力強(qiáng)。由于滴灌排水量較小，且輸水管道長度較長，加之具有較為成熟的壓力補(bǔ)償裝置，因此，對壓力變化靈敏度較低。通常情況下，坡度<5°時(shí)，壓力變化可以忽略不計(jì)。而傳統(tǒng)的噴灌裝置對壓力的靈敏度較高，在有一定坡度的地區(qū)推廣具有一定的局限性[4]。通過滴灌技術(shù)，可以在根系周圍形成一個(gè)水肥資源豐富的橢球體區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)對水肥的快速吸收，利于作物的正常生長發(fā)育[5]。因此，滴灌技術(shù)適用于大棚、田間、溫室、山地、沙漠等多種環(huán)境，其適應(yīng)能力較強(qiáng)。

2.2 局限性

2.2.1 滴頭易堵塞。由于滴灌裝置中滴頭流道直徑通常<1 mm，因此，在使用過程中很容易被淤泥、不溶鹽、鐵銹或其他物體堵塞。李康勇等[6]在研究施肥對滴灌帶堵塞的影響中得出，與不施肥相比，滴灌水肥一體化技術(shù)加速了滴頭堵塞，且施肥濃度越大，加速堵塞的效果越明顯。

2.2.2 影響植物的根系分布。根系的分布與滴頭位置有很大關(guān)系。對于長期進(jìn)行滴灌的作物而言，位于滴頭所在濕潤區(qū)附近的根系生長較為發(fā)達(dá)，而非濕潤區(qū)則表現(xiàn)為根系生長受到抑制，因此，如果滴頭位置出現(xiàn)偏差則容易引起根系生長畸形，出現(xiàn)根系生長較淺等情況，在發(fā)生大風(fēng)天氣時(shí)容易出現(xiàn)被刮歪、拔根現(xiàn)象。

2.2.3 高產(chǎn)高效研究機(jī)理少。由于我國種植區(qū)域廣闊，且不同地區(qū)氣候條件各異，加之水肥一體化技術(shù)發(fā)展步伐不一致，對水肥一體化技術(shù)機(jī)理研究相對不足，更多的研究集中于水肥一體化技術(shù)對作物產(chǎn)量、水分及肥料的利用指標(biāo)的影響，而在如何利用滴灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)方面研究相對較少。

2.2.4 技術(shù)配套設(shè)備研究較少。滴灌水肥一體化技術(shù)的推廣需要配套設(shè)備、水溶肥料以及滴灌施肥制度相結(jié)合，而我國在高新技術(shù)的滴灌設(shè)備以及自動(dòng)化管理手段方面較為欠缺，與國際先進(jìn)水平仍有很大差距。

2.2.5 前期一次性投資大。水源和電源是應(yīng)用滴灌水肥一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，一般情況下，修建水池、機(jī)房、肥料池或儲(chǔ)肥罐的費(fèi)用為2萬～4萬元，管道費(fèi)用為6 000～22 500元/hm2，滴灌配套設(shè)施（如過濾器、壓力表，以及電泵等）費(fèi)用在數(shù)千至數(shù)萬元不等，由此看來，前期一次性投資較大，對于個(gè)體農(nóng)戶來說，投入成本較高，不利于滴灌水肥一體化技術(shù)的推廣。

2.2.6 鹽分積累。因滴灌排水量較小，待水分快速蒸發(fā)后，部分礦物質(zhì)無法到達(dá)根部區(qū)域而在地表形成鹽分積累，地表鹽分濃度越來越大，對土壤理化性質(zhì)以及農(nóng)作物發(fā)芽生長帶來不利影響。

3 應(yīng)用效果

3.1 節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、增收

賀浩浩[8]在研究獼猴桃水肥一體化技術(shù)中得出，與習(xí)慣施肥灌水處理相比較，使用滴灌水肥一體化技術(shù)處理平均單果重增加了30.3%，可溶性糖含量提高了2.02%，可滴定酸含量增加了1.14%，Ca含量（干重）增加了7.7 g/kg。路永莉[9]在研究蘋果水肥一體化技術(shù)中得出，采用滴灌水肥一體化技術(shù)后蘋果產(chǎn)量增加了14.1%，同時(shí)其肥料偏生產(chǎn)力也增加了14.3%，肥料用量減少50%。景煒明等[10]將滴灌技術(shù)應(yīng)用于蔬菜種植，進(jìn)而得出應(yīng)用滴灌水肥一體化技術(shù)比大水漫灌可節(jié)約用水50%，肥料施用量比傳統(tǒng)施肥節(jié)省50%左右。章偉[11]將水肥一體化技術(shù)應(yīng)用于蘋果與葡萄的栽培并得出以下結(jié)論，蘋果種植當(dāng)中肥料成本下降30%，凈產(chǎn)值為30.5萬元/hm2，提升了14%；葡萄采用滴灌水肥一體化技術(shù)，肥料成本下降17.4%，凈產(chǎn)值為5～7萬元/hm2，提升了39.5%～75.8%。杜文波[12]在研究日光溫室番茄水肥一體化技術(shù)中得出，相比于常規(guī)漫灌方式，通過灌水肥一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)11.83%～14.41%。姚素梅等[13]在研究春茬栽培大頂苦瓜水肥一體化技術(shù)得出，利用滴灌技術(shù)可增產(chǎn)21%左右。楊學(xué)忠等[14]在冀東平原設(shè)施辣椒水肥一體化技術(shù)中得出，應(yīng)用滴灌水肥一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)肥率40.3%，節(jié)水率60.0%，增產(chǎn)率可達(dá)7.2%。

3.2 減少農(nóng)藥使用量

劉作新等[15]在研究水肥一體化技術(shù)中得出，與溝灌相比，滴灌水肥一體化技術(shù)能有效降低空氣濕度約14%，從而減少病害發(fā)生，降低農(nóng)藥使用量。鐘政忠等[16]將水肥一體化技術(shù)用于番茄種植當(dāng)中，可減少農(nóng)藥使用量約1/3。

3.3 節(jié)省勞動(dòng)力

楊曉宏等[4]在研究菠蘿水肥一體化技術(shù)中得出，由于菠蘿葉緣長有大量倒刺，給農(nóng)務(wù)操作帶來較大困難，在水肥施用等方面需要消耗大量的勞動(dòng)力，生產(chǎn)成本較高。通常情況下，人均施肥面積為0.27 hm2/天，人工費(fèi)用約為1 350元/hm2，而采用滴灌水肥一體化技術(shù)之后，人均灌溉施肥3.33 hm2/天，大幅提高施肥效率，試驗(yàn)示范追肥用工成本僅為 900 元/hm2，工作效率提高了 10 倍。

4 發(fā)展前景

滴灌水肥一體化技術(shù)具有節(jié)水、結(jié)肥、節(jié)能、省工、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，使用滴灌水肥一體化技術(shù)可以緩解我國水資源短缺現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。我國滴灌一體化技術(shù)雖發(fā)展迅速，但起步晚，與歐美發(fā)達(dá)國家差距仍較大，因此，滴灌水肥一體化技術(shù)在我國具有巨大發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。

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