德州市水肥一體化技術(shù)的應用推廣現(xiàn)狀及建議

李玉紅 姚海軍 劉洪蓬

摘要 分析了德州市水肥資源利用現(xiàn)狀及水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了水肥一體化推廣的具體做法，總結(jié)了其取得的成效，分析了當前面臨的問題，提出了發(fā)展水肥一體化的建議，以期為水肥一體化工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞 水肥一體化；現(xiàn)狀；做法；成效；問題；建議；山東德州

中圖分類號 S365 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）19-0242-03

德州市位于魯西北平原地區(qū)，現(xiàn)轄2個區(qū)、2個市、7個縣和2個國家級開發(fā)區(qū)，土地總面積10 356.32 km2，人口576萬人，耕地總面積64.4萬hm2，人均耕地1 120 m2，是全國重要的優(yōu)質(zhì)糧棉生產(chǎn)基地和肉、蛋、奶、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品供應基地，也是全國首個整建制的噸糧市，糧食產(chǎn)量已連續(xù)多年位居全省首位。德州市是產(chǎn)糧大市，農(nóng)業(yè)是用水大戶，農(nóng)業(yè)用水量占用水總量的83%，德州市水資源緊缺，年平均降水量約585 mm，多年平均水資源總量為13.71億m3，人均占有量為211 m3，是全國平均水平的1/10、全省平均水平的61%。水肥一體化技術(shù)有較大發(fā)展空間。

1 水肥資源利用現(xiàn)狀

1.1 水資源緊缺

德州市現(xiàn)有耕地64.4萬hm2，人均耕地1 120 m2。年平均降水量約585 mm，低于全省年平均降水量（680 mm）。水資源總量13.7億m3，人均占有量239 m3，低于全省308 m3的人均占有量，平均水資源占有量2 130 m3/hm2，遠低于全省3 975 m3/hm2的平均水資源占有量，也低于水源嚴重緊缺的以色列（4 260 m3/hm2）；地下水開發(fā)利用率高達90%以上，淺層地下水超采面積達到1 221 km2，水資源短缺已嚴重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 農(nóng)業(yè)用水利用率不高

德州市農(nóng)田灌溉設施與現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)要求差距較大，以畦灌、溝灌等地面大水漫灌為主，灌水技術(shù)落后，灌溉水有效利用率較低，影響了農(nóng)田灌溉效益的發(fā)揮。目前，德州市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.625，低于全省平均水平（0.650）；平均水分生產(chǎn)率僅為1 kg/m3左右。蔬菜灌水量達到3 000～6 000 m3/hm2，水分利用率更低。

1.3 化肥用量大，利用率低

2015年，德州市施用化肥總量達117萬t左右（實物量），占全省化肥施用量的8%，氮肥利用率為35%左右。耕地平均化肥用量約為1 815 kg/hm2（實物量），高于全國平均化肥用量（約300 kg/hm2）。蔬菜的過量施肥現(xiàn)象尤其突出，化肥利用率僅20%左右。過量施肥不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還造成了土壤板結(jié)、設施菜地土壤退化和次生鹽漬化等問題，嚴重影響了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

水資源短缺、化肥用量比重大已嚴重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。應通過發(fā)展水肥一體化，加快農(nóng)業(yè)用水用肥方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，由大水漫灌向精準灌溉轉(zhuǎn)變，擴大水肥一體化面積，實現(xiàn)增產(chǎn)增效不增水，緩解水資源短缺的矛盾。

2 水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀

水肥一體化技術(shù)是借助低壓灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，在灌溉的同時進行施肥，適時、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]。水肥一體化技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)，是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“一號技術(shù)”，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要途徑。水肥一體化技術(shù)，實現(xiàn)了由渠道輸水向管道輸水的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了由土壤施肥向作物施肥的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代化離不開自動化，沒有自動化就沒有現(xiàn)代化。德州市水肥一體化技術(shù)應用既有自動伸縮噴桿裝置的高端設備，也有簡易壓差式施肥灌溉設備，呈現(xiàn)簡易設備與高端技術(shù)并存的特點，適宜于不同種地規(guī)模的農(nóng)戶。

2.1 發(fā)展面積

德州市水肥一體化技術(shù)從2009年開始在設施蔬菜上試驗示范，面積不斷擴大，到2015年底全市水肥一體化面積約有1 333.33 hm2，其中設施蔬菜占水肥一體化總面積的90%以上，露地蔬菜占比很少，大田作物僅剛剛起步。截至2017年年底，全市發(fā)展水肥一體化面積7 026.67 hm2。水肥一體化技術(shù)主要應用于糧田以及設施蔬菜和露地蔬菜生產(chǎn)。

2.2 應用模式

根據(jù)不同種植作物、不同生產(chǎn)方式，采取了不同的水肥一體化技術(shù)模式，既有小面積、分散經(jīng)營蔬菜大棚農(nóng)戶單井單棚滴灌施肥模式，又有集中連片、組織管理健全的大棚蔬菜種植區(qū)一井供多棚、恒壓變頻滴灌施肥模式；大田作物采用的有噴水帶施肥模式、可移動立式噴灌施肥模式和地埋式自動伸縮噴灌模式。

2.2.1 大田應用模式。德州市樂陵市西段鄉(xiāng)西崔村面積為33.33 hm2大田水肥一體化技術(shù)，首部采用了自動反沖洗過濾系統(tǒng)、智能化施肥機、電磁閥等組件，末端采用地埋式自動伸縮系統(tǒng)等先進設備，設備操作簡單，運行實現(xiàn)自動化。末端噴頭為自動伸縮，灌溉后自動縮到地下40 cm以下，不影響機械化耕作。應用水肥一體化技術(shù)，33.33 hm2良田1～2人1 d即可完成灌溉施肥工作，同時可節(jié)約肥料30%，節(jié)約用水50%，節(jié)約耕地5%左右，減少人工70%，極大地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是規(guī)?；?jīng)營解決了勞動力束縛問題，實現(xiàn)了“6.67 hm2良田1人即可輕松管理，農(nóng)業(yè)灌溉1 d即可完成”。

德州市甘薯生產(chǎn)大縣夏津縣333.33 hm2大田甘薯生產(chǎn)全部都應用了地埋式自動伸縮噴灌水肥一體化技術(shù)，臨邑縣666.67 hm2露地蔬菜應用了噴水帶施肥水肥一體化技術(shù)，且都已具規(guī)模化，取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

2.2.2 智慧大棚模式。德州市臨邑縣臨南鎮(zhèn)的凱盛浩豐智慧農(nóng)業(yè)大棚由中國建材國際工程集團有限公司和青島浩豐食品有限公司共同建設，投資1.7億元，占地7 hm2，是目前國內(nèi)單體占地面積最大的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設施。大棚采用溫度控制和灌溉控制，溫度控制采用5段控制法對每天不同時間段的溫度進行控制，通過智能環(huán)控系統(tǒng)，能夠根據(jù)植物需要的最佳溫度自動調(diào)整溫度；灌溉控制通過自動化控制和肥水一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)精準灌溉和施肥，灌溉用水采用的深井水經(jīng)過RO水處理系統(tǒng)處理后，將原水EC值降到0.1以下，然后按照配方施肥進行配肥灌溉。灌溉回液會被回收再利用，回收的回液經(jīng)過多層殺菌處理，但不過濾掉肥料，將肥料和干凈的回水重新配肥循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥和水肥的最大利用效率。大棚投產(chǎn)后年產(chǎn)量將達5 100 t，是普通大棚的3～4倍，產(chǎn)值達8 000萬元，效益顯著，是農(nóng)業(yè)綠色高產(chǎn)高效的先行者和引領(lǐng)者。

3 具體做法

3.1 明確目標任務

編制了具體實施方案，明確了水肥一體化技術(shù)年度推廣計劃，確定了技術(shù)路線、技術(shù)模式和技術(shù)要點，制定了時間表、路線圖，確保了水肥一體技術(shù)的推廣應用。

3.2 強化技術(shù)服務

一是開展了針對不同層次農(nóng)技人員、設備經(jīng)銷商及廣大農(nóng)民的技術(shù)培訓，對種植大戶、家庭農(nóng)場、專業(yè)合作社和農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體進行全程指導；二是組織專家和技術(shù)人員深入到村、到戶，面對面地進行現(xiàn)場技術(shù)指導，及時解決技術(shù)推廣中出現(xiàn)的問題；三是注重技術(shù)模式篩選，在實際工作中探索節(jié)水節(jié)肥技術(shù)參數(shù)、效果評價、土壤墑情監(jiān)測、測土配方施肥等基礎性技術(shù)工作，以便更好地應用于實踐。

3.3 打造核心示范區(qū)

在樂陵市、臨邑縣等地建立了水肥一體化技術(shù)示范區(qū)，讓農(nóng)民可復制、可操作，充分發(fā)揮了示范帶動效應。結(jié)合各類項目召開現(xiàn)場會，推動水肥一體化技術(shù)快速發(fā)展。

3.4 強化技術(shù)宣傳培訓

充分利用廣播、電視、報刊、網(wǎng)絡等各種媒體的作用，采用制作水肥一體化宣傳片、公益廣告、發(fā)放明白紙等方式，大力普及農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)肥知識和先進實用技術(shù)，宣傳水肥一體化的重要性、緊迫性，營造全社會關(guān)注、重視和支持水肥一體化技術(shù)的良好氛圍。

4 水肥一體化推廣取得的成效

2017年全市推廣水肥一體化面積5 880 hm2，全市水肥一體化共投資6 651.24萬元，其中省財政投資1 901.98萬元，市級財政投資10.00萬元，縣財政投資202.80萬元，自（統(tǒng)）籌資金4 536.46萬元。其中，蔬菜面積2 720 hm2，糧田作物2 533.33 hm2，果樹花卉626.67 hm2。根據(jù)測算，年可節(jié)水600萬m3，節(jié)肥逾2 000 t，節(jié)本增效約8 000萬元。

采用水肥一體化設施的大棚，滴灌施肥與常規(guī)畦灌施肥相比，一是明顯降低了棚內(nèi)空氣濕度，空氣濕度可降低8.5～15.0個百分點；二是棚內(nèi)溫度得到保持，滴灌施肥減少了通風降濕次數(shù)，棚內(nèi)溫度一般較常規(guī)畦灌高2～4 ℃，有利于增強微生物活性，促進作物對養(yǎng)分的吸收；三是改善了土壤理化性狀，克服了因灌溉造成的土壤板結(jié)，減少了土壤養(yǎng)分淋失以及對地下水的污染[2-3]。

4.1 經(jīng)濟效益

4.1.1 節(jié)肥。實現(xiàn)了平衡施肥和集中施肥，減少了肥料揮發(fā)和流失以及養(yǎng)分過剩造成的損失，具有施肥簡便、供肥及時、作物易于吸收、肥料利用率提高等優(yōu)點[4]。在作物產(chǎn)量相近或相同的情況下，水肥一體化施肥較傳統(tǒng)技術(shù)施肥節(jié)省化肥40%～50%。

4.1.2 減輕病蟲害發(fā)生?？諝鉂穸冉档停诤艽蟪潭壬弦种屏俗魑锊『Φ陌l(fā)生，減少了農(nóng)藥的投入和病害防治勞動力的投入，滴灌施肥農(nóng)藥用量減少15%～30%，節(jié)省勞動力225～300個/hm2。

4.1.3 增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)?？纱龠M作物產(chǎn)量的提高和產(chǎn)品質(zhì)量的改善，設施栽培增產(chǎn)17%～28%。

4.1.4 節(jié)本增效。水肥一體化設備經(jīng)濟效益包括增產(chǎn)、改善品質(zhì)獲得的效益和節(jié)省投入的效益。設施栽培一般節(jié)省投入6 000～10 500元/hm2，其中節(jié)水電1 275～1 950元/hm2、節(jié)肥1 950～3 750元/hm2、節(jié)農(nóng)藥1 200～1 500元/hm2、節(jié)省勞動力2 250～3 000元/hm2；增產(chǎn)增收1.5萬～3.6萬元/hm2。

4.2 社會效益

水肥一體化技術(shù)有效提升了農(nóng)民科學施肥水平，減輕了灌溉和施肥的勞動強度，有利于農(nóng)村集約化生產(chǎn)和適度規(guī)模經(jīng)營發(fā)展，促進了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收和節(jié)能減排。

4.3 生態(tài)效益

水肥一體化技術(shù)有效緩解了地下水超采和農(nóng)業(yè)面源污染問題，水肥和農(nóng)藥的用量明顯減少，水肥利用效率顯著提高；實現(xiàn)了能源節(jié)約、環(huán)境優(yōu)化，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境得到顯著改善?？梢?，水肥一體化技術(shù)對發(fā)展生態(tài)、綠色和可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義[4-5]。

5 存在的問題

5.1 財政資金投入不足

財政資金投入不足，限制了水肥一體化試驗示范的規(guī)模范圍和推廣應用面積，輻射帶動作用有限。德州市水肥一體化技術(shù)的應用多是在支農(nóng)惠農(nóng)項目資金的支持下發(fā)展起來的，農(nóng)民自籌資金應用水肥一體化的比例很低；且水肥一體化技術(shù)應用實施單位有水利、國土、農(nóng)開辦、農(nóng)業(yè)等多個部門，分散實施，沒有形成合力和影響力；政府、農(nóng)民和社會等各方面的積極性沒有充分調(diào)動起來。德州市是農(nóng)業(yè)大市，是京津冀糧食、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品供應基地，適合推廣水肥一體化技術(shù)的日光溫室大棚和大拱棚面積約有2.67萬hm2，但水肥一體化的實際應用面積僅占20%，在小麥、玉米等糧食作物上的應用才剛剛起步，需投入更多的資金用于帶動水肥一體化技術(shù)的推廣。

5.2 設備性能要求高

設備采購多樣化，質(zhì)量參差不齊，企業(yè)安裝設計不夠規(guī)范，影響了使用效果和設備的使用年限。德州市水源、水質(zhì)復雜多樣，首部設備一次性投入較大，多數(shù)農(nóng)民意識不到其一次投入后可以多年使用的好處。無論是設備造價、配套基礎設施建設，還是當前規(guī)?；?jīng)營程度均制約著大田水肥一體化的發(fā)展。

5.3 技術(shù)要求高

水肥一體化技術(shù)要求高，若缺乏系統(tǒng)的培訓，則無法充分發(fā)揮水肥一體化技術(shù)的作用。許多農(nóng)戶難以詳細了解全部環(huán)節(jié)，只是根據(jù)廠家要求簡單使用，缺乏技術(shù)指導；部分企業(yè)重銷售、輕服務，尤其是低價中標后企業(yè)售后服務更難以保障。另外，大部分農(nóng)民沒有親身體驗到水肥一體化技術(shù)的效果，對新設備、新技術(shù)的認可度不高。

5.4 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度低

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度低、分散經(jīng)營限制了自動化精準灌溉施肥設備的發(fā)展。尤其是大田水肥一體化設備適合規(guī)模化經(jīng)營的地塊，面積大，對設備性能要求高，一般還需有配套的水、電、泵房和附屬設備用地。

6 建議

6.1 加強組織領(lǐng)導，確保責任落實

政府要高度重視，切實加強對此項工作的領(lǐng)導和組織協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌安排以水肥一體化為中心的節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展大局。建立節(jié)水農(nóng)業(yè)和水肥一體化領(lǐng)導機制，及時研究解決工作中存在的困難和問題。各有關(guān)部門要加強溝通配合，形成合力，共同做好水肥一體化工作；農(nóng)業(yè)技術(shù)人員要深入基層，強化技術(shù)指導服務，把推廣水肥一體化技術(shù)各項工作落到實處。

6.2 加大扶持力度，引導多方參與

水肥一體化技術(shù)應用涉及面廣、任務量大，且前期投入和建后維護保養(yǎng)等費用較高，要實現(xiàn)目標任務，需政府出臺有關(guān)政策，以財政投入為主導，引導農(nóng)民積極參與，鼓勵社會資金投入。各地政府要整合涉水涉地涉農(nóng)項目資金，建立并完善水源和主管道工程，鼓勵農(nóng)民和新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體、節(jié)水農(nóng)業(yè)相關(guān)企業(yè)參與水肥一體化的田間設施建設，充分調(diào)動社會各界力量推廣水肥一體化技術(shù)。

6.3 強化宣傳指導，營造社會氛圍

充分利用廣播、電視、報刊、網(wǎng)絡等各種媒體的作用，采用制作水肥一體化宣傳片、公益廣告、發(fā)放明白紙等群眾喜聞樂見的方式，大力普及農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)肥知識和先進實用技術(shù)，宣傳水肥一體化的重要性、緊迫性，營造全社會重視水肥一體化技術(shù)的良好氛圍，使廣大群眾牢固樹立資源憂患意識和環(huán)境保護意識，樹立科學用水用肥觀。

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