水肥一體化技術在實際應用中存在的問題及對策

許慶廣

（北京中農天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 通州 101149）

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業(yè)新技術，被譽為現(xiàn)代農業(yè)的“一號技術”。水肥一體化是借助壓力灌溉系統(tǒng)，將可溶性固體或液體肥料，按作物的需肥規(guī)律和特點，通過管道和滴頭適時適量地輸送到作物根部，滿足作物生長所需的水分和養(yǎng)分供給。如滴灌、噴灌和無土栽培均屬于水肥一體化中的一類技術[1]。

近幾年水肥一體化技術得到了快速發(fā)展，但由于思想理念、技術培訓、售后服務等方面存在問題，導致其在使用過程中產生了很多問題，嚴重影響到人們對水肥一體化技術的認知和接受程度，阻礙了水肥一體化技術更廣泛、更深入的發(fā)展。

1 水肥一體化技術構成

水肥一體化技術的構成從工程實施方式包括水源工程、供水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、水肥控制系統(tǒng)、田間輸配水管網系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集控制系統(tǒng)6大部分。

1.1 水源工程。只要水質符合灌溉要求，均可作為灌溉的水源。包括江河、渠道、湖泊、井、水庫等，為了充分利用各種水源進行灌溉，并使水質達到灌溉要求，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應的輸配電工程，這些統(tǒng)稱為水源工程。

1.2 供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括供水水泵、變頻、壓力傳感器(或遠傳壓力表)、配電系統(tǒng)等，其功能主要是根據(jù)水肥一體化系統(tǒng)的需要，將1臺或多臺水泵串聯(lián)起來，利用變頻技術，將灌溉水加壓到所需要的壓力范圍內，通過各級管道輸送到田間灌水器。供水系統(tǒng)是整個水肥一體化系統(tǒng)動力的主要來源，調節(jié)并控制系統(tǒng)的供水壓力和水量，以滿足灌溉的要求。

1.3 水處理系統(tǒng)。是對水質進行初步的過濾、酸堿度調節(jié)，或根據(jù)種植需求調節(jié)水的硬度等。對于以江河水、湖水等作為灌溉水源的，由于水中雜質含量較多，水質較差，對其處理較為復雜，通常會做一些水凈化、過濾等；對于井水而言，則相對簡單一些，只做一些過濾即可。當然，對于無土栽培的還應當對灌溉水進行更嚴格的處理，使其達到無土栽培對水質的要求。通常情況下，考慮到滴灌、微噴對于水質要求較高，水肥一體化系統(tǒng)普遍配置過濾裝置，包括離心過濾器、砂石過濾器、疊片過濾器等。

1.4 水肥控制系統(tǒng)。水肥控制系統(tǒng)可以說是水肥一體化技術的核心部分，控制著整個水和肥的運行方式。常用設備是灌溉施肥機，通過有線或無線的方式控制灌溉單元電磁閥的啟閉，實現(xiàn)手自動控制。雖然市場上的灌溉施肥機型號多樣，樣式也不同，但功能比較相似。灌溉施肥機分為現(xiàn)場和遠傳操作2種控制方式，通常配有手動或自動2種模式。在手動模式下可直接控制施肥泵和電磁閥的開閉；自動模式下可設置灌溉程序、灌溉日期、灌溉時間段、施肥時間或施肥量、EC或PE值等，設備將按照設置好的參數(shù)進行灌溉和施肥。

1.5 田間輸配水管網系統(tǒng)。田間輸配水管網系統(tǒng)一般由干管、支管、田間首部、毛管及灌水器組成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管徑根據(jù)流量進行配置，田間首部根據(jù)種植需求安裝有過濾器、文丘里和電磁閥等，毛管目前多選用小管徑PE管或內鑲式滴灌帶、邊縫迷宮式滴灌帶等。干管或分干管進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。輸配水管網的作用是將處理過的水或肥，按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統(tǒng)的末一級管道，在滴灌系統(tǒng)中即為滴灌管，在微噴系統(tǒng)中，毛管上安裝微噴頭。

1.6 數(shù)據(jù)收集控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集控制系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)收集、傳輸、反饋及存儲4個方面。數(shù)據(jù)收集主要是通過各種傳感器采集包括土壤、空氣、植物等各種環(huán)境或生物體的各種數(shù)據(jù)，以供控制系統(tǒng)使用。傳輸主要是數(shù)據(jù)的通訊方式，分為有線和無線傳輸2種方式，數(shù)據(jù)通過傳輸上傳到上位機或者云平臺上。反饋主要是計算、分析各種運行數(shù)據(jù)，對各設備或電磁閥等輸出點進行控制，達到所設定的參數(shù)，實現(xiàn)控制效果。存儲是將采集的數(shù)據(jù)保存在本地服務器或云平臺上，不僅可以利用保存的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場設備進行控制，還可以隨時查看運行記錄和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集控制系統(tǒng)可以通過電腦軟件或手機APP對其進行操作，控制整個水肥一體化系統(tǒng)的運行，進行遠程水肥管理。

2 存在的問題

2.1 前期設計存在缺陷。水肥一體化是系統(tǒng)工程，規(guī)劃設計是水肥一體化技術合理應用的前提。然而很多園區(qū)對于水肥一體化工程規(guī)劃設計重視不足，輕設計，重工程實施，導致工程建成后，在運行過程中發(fā)現(xiàn)各種不足或重大缺陷，甚至需要對工程進行修理或返工，嚴重影響水肥一體化技術的使用，造成投入成本大幅上升。

2.2 管理者和操作人員認可程度低。由于管理者對該技術接觸較少、理念比較落后，僅了解比較簡單的灌溉和施肥設備，特別是一線操作人員，年齡一般偏大，知識水平較低，對新技術和設備應用操作學習慢，普遍存在抵觸心理，寧愿按照原先的方式進行灌溉施肥，也不愿意使用先進的水肥一體化技術[2]。以北京地區(qū)為例，很多農業(yè)園區(qū)在水肥一體化方面投入大量的資金和精力，甚至從國外進口設備，但由于管理人員的認知和操作人員能力有限，導致水肥一體化設備未能充分發(fā)揮其作用，有的園區(qū)設備已經閑置，銹跡斑斑。水肥管理依然按照原有的方式操作，導致資源和技術雙重浪費，更加深了對水肥一體化技術的不認可。

2.3 對設備操作維護保養(yǎng)不重視。水肥一體化設備投入運行后，很多設備需要分階段按時維護保養(yǎng)，但由于管理者或操作人員對其重視程度不高，責任心缺乏，對設備操作說明書、操作規(guī)范不認真閱讀查看，未對設備進行定時保養(yǎng)，導致設備在運行一段時間后出現(xiàn)各種問題。諸如水壓不足、管道漏水、過濾器不按照說明書或操作規(guī)程進行清理、冬季防凍措施不規(guī)范甚至缺失、使用復合肥等溶解度較低的肥料、田間管道防護不足、設備未按照規(guī)程進行保養(yǎng)等，嚴重影響水肥一體化設備的運行，更造成管理者和使用者對水肥一體化技術的進一步的不信任、不認可。

2.4 未持續(xù)對水肥一體化技術進行學習。水肥一體化技術作為一項先進的農業(yè)灌溉施肥技術，已在世界范圍內得到認可和接受。水肥一體化技術是否可以發(fā)揮其最大作用，主要取決于管理者或使用者對水肥一體化技術的掌握程度。很多園區(qū)管理者和使用者本來對水肥一體化技術的認知就低，知識相對匱乏，在水肥一體化技術應用過程中不注重知識的持續(xù)學習和技能的提升，致使水肥一體化技術未能充分被利用，體現(xiàn)不出其使用效果，反而認為水肥一體化技術或設備不好用，對其產生抵觸心理。

2.5 缺乏對水肥管理的長遠規(guī)劃。對水肥管理長遠規(guī)劃是水肥一體化技術應用中不可缺少的一環(huán)。很多應用水肥一體技術的園區(qū)或農場，在水肥一體化工程建設完成后，并未對其應用進行系統(tǒng)、長遠的規(guī)劃，特別是在水肥管理、人員安排、培訓學習、技能提升、規(guī)范制定等方面，未形成合理的規(guī)范、制度，散亂管理、臨時安排、隨意操作時有發(fā)生，不注重水肥管理分析、總結，使水肥一體化技術流于形式，疏于管理，最終導致水肥一體化技術和設備閑置、廢棄。

3 對策及建議

3.1 重視水肥一體化工程規(guī)劃設計。首先需要找到專業(yè)的企業(yè)，專業(yè)的水肥一體化工程建設企業(yè)會對園區(qū)或農場的各個方面進行充分考慮，勘查各種數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析，給出專業(yè)的建議，并根據(jù)現(xiàn)場和長遠種植需求，對水肥一體化工程進行全面、富有邏輯的規(guī)劃和設計。把問題從規(guī)劃設計的時候給予解決，預防水肥一體化在應用過程中因規(guī)劃設計不嚴謹產生問題。

3.2 加強水肥一體化技術培訓。技術培訓是水肥一體化技術應用過程中必不可少的管理內容。技術培訓需要制定計劃，定時培訓。技術培訓需要由專業(yè)的單位或人員組織和實施，應涉及對水肥一體化技術的發(fā)展趨勢、水肥一體化技術在世界農業(yè)中的應用、水肥一體化技術原理及應用等內容，并針對本園區(qū)或農場的水肥一體化系統(tǒng)進行操作培訓，包括水肥一體化技術應用過程中對設備、管道等的維護保養(yǎng)，以及水肥管理等。

3.3 持續(xù)進行水肥一體化技術學習。水肥一體化技術培訓是學習的一方面，同時還需要管理者和使用者從自身出發(fā)，制定持續(xù)的水肥一體化技術學習計劃，通過專業(yè)的書籍、新媒體、技術講座等渠道，在水肥一體化技術原理、操作及使用方面進行不間斷的學習，加深對水肥一體化技術的認知程度，提升對水肥一體化技術和設備的操作技能。同時，管理人員和使用人員要多走出去，考察先進的水肥一體化技術，了解不同的水肥一體化設備，多學習其它園區(qū)成功的水肥一體化技術應用和實踐經驗。

3.4 做好水肥管理長遠規(guī)劃。水肥管理規(guī)劃是水肥一體化技術應用的前提。在水肥管理方面，主要針對操作人員管理、培訓學習、技能提升、操作規(guī)程、規(guī)章制度等幾個方面進行規(guī)劃，合理安排操作人員通過長期可持續(xù)的培訓和學習，提升管理者或操作人員的技能，結合園區(qū)或農場的要求和特點，制定合理的水肥一體化操作規(guī)程，使水肥一體化技術應用的各個方面形成規(guī)范的制度，真正的讓水肥管理落到實處，使水肥一體化技術應用可持續(xù)、可發(fā)展。