吉林省水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景探討

李延國 李建軍 任慧 趙紅星 黃雷 楊眉 孫雪嬌 歐志鵬 何禹 張航

摘要：吉林省是農(nóng)業(yè)大省，水資源缺乏及水肥使用效率低下嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)發(fā)展的規(guī)模和產(chǎn)能，水肥一體化技術(shù)是解決該難題最有效的一項(xiàng)重大技術(shù)，更是“資源節(jié)約，環(huán)境友好”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)控水減肥一個關(guān)鍵途徑。本文對吉林省水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展模式、技術(shù)要點(diǎn)及發(fā)展前景等進(jìn)行歸納總結(jié)，并對水肥一體化技術(shù)存在的問題提出合理的發(fā)展對策進(jìn)行探討，同時(shí)明確了今后進(jìn)一步研究和探索方向，實(shí)施水肥一體化，提高水肥利用效率，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，是解決水、糧食安全的必然途徑。

關(guān)鍵詞：水肥一體化;水肥耦合;微滴灌;發(fā)展前景

1概述

水是人類賴以生存的基礎(chǔ)性資源，是生態(tài)平衡的基礎(chǔ)，是保證農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的必要條件，肥料是作物增產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障。長期以來肥料的不合理施用導(dǎo)致我國大部分土壤結(jié)構(gòu)改變，土壤肥力下降，土壤重金屬污染加劇，土壤鹽化堿化加重，同時(shí)也加劇了地表徑流的水質(zhì)污染，導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化、地下水污染、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等一系列危害。

由于缺水與肥料的不合理施用，一直制約著我國農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康、高效發(fā)展。因此，節(jié)水與減少肥料的使用已成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障我國糧食安全的重要問題，也是發(fā)展民生的重要選擇。

水肥一體化技術(shù)就是根據(jù)作物需求，對水分和肥料進(jìn)行綜合調(diào)控和一體化管理，以水促肥、以肥調(diào)水，實(shí)現(xiàn)水肥耦合，使水肥相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)，全面提升水肥利用效率。它的意義不只是節(jié)水節(jié)肥、環(huán)保高效，更重要的是，它對轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)所起到的引領(lǐng)和推動作用。

2水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1水肥一體化技術(shù)發(fā)展的政策導(dǎo)向

2012年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)部關(guān)于推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》中提出了要大力發(fā)展水肥一體化技術(shù);2013年農(nóng)業(yè)部辦公廳印發(fā)的《水肥一體化技術(shù)指導(dǎo)意見》中提出擴(kuò)大水肥一體化推廣面積;2015年農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中提出力爭到2020年，全國主要農(nóng)作物化肥使用量零增長，測土配方施肥推廣覆蓋率90%以上，肥料利用率提到40%以上;2012年國辦發(fā)《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要（2012[CD1]2020）》，提出加強(qiáng)水肥一體化的集成應(yīng)用;2015年實(shí)施的中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水肥一體化技術(shù)規(guī)范 總則》，規(guī)定了水肥一體化技術(shù)的基本原則、技術(shù)方案和主要模式，對指導(dǎo)水肥一體化技術(shù)推廣與應(yīng)用起到了促進(jìn)作用;2016年農(nóng)業(yè)部辦公廳印發(fā)的《推進(jìn)水肥一體化實(shí)施方案（2016[CD1]2020年》）的通知中提出在吉林中西部推廣玉米、馬鈴薯滴灌水肥一體化技術(shù)，強(qiáng)調(diào)與常規(guī)灌溉相比，采用滴灌水肥一體化技術(shù)，每667m2均可穩(wěn)定增產(chǎn)糧食200～300kg，每667m2均節(jié)水150m3;2017年國家發(fā)改委和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合發(fā)文《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出開展沼液田間水肥一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)沼肥充分高效利用，保障優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。

2.2我國水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國水土資源緊缺，淡水資源僅占世界的6%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水肥使用效率低下，主要糧食作物僅為發(fā)達(dá)國家的1/2，肥料利用率僅為35%，低于發(fā)達(dá)國家的50%～70%的水平。

我國水肥一體化技術(shù)研究是從1974年開始的。當(dāng)時(shí)引進(jìn)了墨西哥的滴灌設(shè)備，試驗(yàn)點(diǎn)僅有3個，面積僅有5.3hm2，實(shí)驗(yàn)取得了顯著的增產(chǎn)和節(jié)水效果。1980年我國第1代成套的滴灌設(shè)備研制生產(chǎn)成功。1981年后，在引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，我國灌溉設(shè)備的規(guī)模化生產(chǎn)基礎(chǔ)初步形成，在應(yīng)用上試驗(yàn)、示范得到大面積推廣。從2000年開始，灌溉施肥理論及應(yīng)用技術(shù)日益被重視，農(nóng)業(yè)部全國技術(shù)推廣中心連續(xù)多年在我國不同地區(qū)舉辦灌溉施肥技術(shù)培訓(xùn)班，由國內(nèi)外專家系統(tǒng)地介紹灌溉施肥的理論和技術(shù)，促使灌溉施肥的面積逐步擴(kuò)大，特別是在溫室以及大棚蔬菜的生產(chǎn)上，推動了灌溉施肥技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。當(dāng)前，灌溉施肥技術(shù)已經(jīng)由過去的局部試驗(yàn)、示范逐步發(fā)展為大面積推廣應(yīng)用，輻射范圍由華北地區(qū)逐步擴(kuò)大到西北干旱區(qū)、東北寒溫帶和華南亞熱帶地區(qū)，覆蓋了設(shè)施栽培、無土栽培、果樹栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田經(jīng)濟(jì)作物等多種栽培模式和作物，特別是膜下滴灌施肥技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。

目前我國的滴灌水肥一體化技術(shù)主要在一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物上應(yīng)用。如新疆的棉花膜下滴灌施肥技術(shù)已作為棉花生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)得到大面積推廣，且技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。除在棉花上大面積應(yīng)用外，目前已推廣到番茄、色素菊、辣椒、玉米、蔬菜、瓜類、花卉、果樹、烤煙等作物。溫室的蔬菜花卉生產(chǎn)中，也廣泛采用滴灌施肥技術(shù)。

2.3吉林省水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.3.1吉林省水資源利用現(xiàn)狀

吉林省土壤條件得天獨(dú)厚，是我國商品糧的主要產(chǎn)區(qū)之一，但水資源占有量僅為全國的1.4%，水資源開發(fā)利用率高達(dá)70%以上，接近或超出水資源合理承載能力[1]。水資源的過度開采和不合理使用已經(jīng)導(dǎo)致了地下水位下降、湖泊萎縮、土壤荒漠化和水質(zhì)下降等一系列的生態(tài)問題，嚴(yán)重地威脅到了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。過量的化肥施用誘發(fā)了土壤板結(jié)、酸堿化和鹽堿化，同時(shí)造成土壤重金屬污染、硝酸鹽含量超標(biāo)、水體質(zhì)量污染，致使生產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品直接危害人體健康[2]。吉林省八廳委聯(lián)合發(fā)布了《吉林省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2016—2030年）》，啟動了黑土地保護(hù)治理工程，要求提高水資源和肥料的利用率，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)能力，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，對建設(shè)美麗吉林、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)入良性發(fā)展起到了促進(jìn)作用。

吉林省西部地區(qū)水資源分布很不均勻，屬于半干旱農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)，面臨的缺水形勢最為嚴(yán)峻，農(nóng)業(yè)用水一直占總用水量的60%以上，已成為制約農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)的重要因素。如何在現(xiàn)有的水資源承載能力范圍內(nèi)，繼續(xù)維持現(xiàn)有農(nóng)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)能，又不以消耗資源和環(huán)境為代價(jià)，最有效的解決途徑就是水肥一體化技術(shù)的實(shí)施，它是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展模式、促進(jìn)和推動實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。

2.3.2吉林省水肥一體化技術(shù)裝備發(fā)展現(xiàn)狀

新世紀(jì)以來，隨著微滴灌技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品與裝備的開發(fā)而實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，同時(shí)也有力推進(jìn)了水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。近10a，微滴灌技術(shù)成為發(fā)展最快增幅最高的高效節(jié)水技術(shù)，微滴灌水肥一體化技術(shù)隨之普及應(yīng)用。吉林省主要種植作物為玉米，雖然溫室和大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備的使用得到長足發(fā)展，但其水肥一體化技術(shù)還未得到有效應(yīng)用。隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)水技術(shù)的全面發(fā)展，水肥一體化技術(shù)的全面普及只是時(shí)間問題，并且朝著設(shè)施種植數(shù)字化、智能化水肥一體化方向發(fā)展，設(shè)備使用壽命更長、更節(jié)水、更省肥、節(jié)省勞力、成本更低、能夠達(dá)到精準(zhǔn)施肥、自動排污，從根本上解決了土壤酸化、板結(jié)問題，使土地更環(huán)保。進(jìn)一步降低裝備和應(yīng)用成本，提高了水肥的利用率，增產(chǎn)增收，種出口感好、品相好的農(nóng)產(chǎn)品及提高作物產(chǎn)量。

2.3.3吉林省水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用

吉林省水肥一體化技術(shù)發(fā)展起步雖晚，但應(yīng)用發(fā)展還是比較順利的。吉林省水利科學(xué)研究院經(jīng)過3a多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)攻關(guān)，在吉林省白城市通榆縣建立了玉米膜下滴灌核心示范區(qū)692.53hm2，設(shè)計(jì)和制定的半干旱地區(qū)膜下滴灌水肥一體化工程，代表了該區(qū)域玉米生產(chǎn)水平，為實(shí)現(xiàn)吉林省水肥利用效率的工作目標(biāo)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。吉林省農(nóng)科院在乾安、前郭、長嶺、通榆等縣（市）建立玉米可降解地膜覆蓋水肥一體化技術(shù)模式示范區(qū)66.67hm2，取得了良好的示范效果，示范區(qū)水分利用效率和肥料利用效率均提高30%以上。梨樹縣建立萬畝玉米水肥一體化示范田，經(jīng)過幾年示范推廣，結(jié)果顯示使用水肥一體化技術(shù)的農(nóng)田增產(chǎn)15%～25%左右，在旱情年份時(shí)效果更加顯著[6]。吉林省蔬菜花卉科學(xué)研究院在溫室內(nèi)使用的無土栽培水肥一體化技術(shù)和設(shè)備，在草莓種植上獲得了重大突破，取得了良好的節(jié)水節(jié)肥效果。以吉林省西部為例，開展玉米需水、需肥規(guī)律研究，研發(fā)適宜西部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水肥一體化技術(shù)，使半干旱區(qū)玉米播種面積占到全省玉米種植面積的30%以上[7]。研究表明膜下滴灌水肥一體化模式在推進(jìn)玉米節(jié)本增效方面具有顯著優(yōu)勢，綜合效益尤其是生態(tài)效益凸顯，可加大推廣力度，促進(jìn)松嫩平原玉米種植模式轉(zhuǎn)型升級[8]。

3水肥一體化技術(shù)概述

水肥一體化技術(shù)是根據(jù)作物需求，對農(nóng)田水分和養(yǎng)分進(jìn)行綜合調(diào)控和一體化管理，以水促肥、以肥調(diào)水，實(shí)現(xiàn)水肥耦合，全面提升農(nóng)田水肥利用效率。也就是說根據(jù)土壤的養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，利用灌溉系統(tǒng)將水分和養(yǎng)分提供給作物生長的區(qū)域，進(jìn)行綜合調(diào)控的一體化管理手段，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。水肥一體化技術(shù)發(fā)展逐漸趨于智能化，以自控單元為核心，集傳感檢測技術(shù)、微處理器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代信息化技術(shù)等于一體，實(shí)現(xiàn)均勻、定時(shí)和定量供水供肥。

水肥一體化使水肥相互協(xié)調(diào)相互促進(jìn)，與常規(guī)種植相比，能減少肥料高達(dá)37.3%以上，用水量為常規(guī)灌溉的50%，提高了水肥的利用率[3]。與常規(guī)施肥相比，水肥一體化使用面積達(dá)到總面積的70%時(shí)，玉米的鮮包產(chǎn)量和產(chǎn)值分別提高6.73%和6.72%，大大的節(jié)省了肥料[4]。研究結(jié)果表明，膜下利用滴灌技術(shù)與傳統(tǒng)溝灌、漫灌、噴灌等方式相比，節(jié)水約35%～70%，具有顯著的節(jié)水效果[5]。

4水肥一體化技術(shù)的發(fā)展模式

水肥一體化技術(shù)的灌溉方式主要有滴灌水肥一體化、微噴灌水肥一體化、膜下滴灌水肥一體化和集雨補(bǔ)灌水肥一體化。滴灌水肥一體化是一種精確施肥法，水肥只施在根部，顯著提高肥料利用率，與常規(guī)施肥相比，可節(jié)省肥料用量30%～50%以上，同時(shí)可以大量節(jié)省施肥勞力，比傳統(tǒng)施肥方法節(jié)省90%以上。微噴灌水肥一體化，在常規(guī)施肥量情況下，能夠促進(jìn)玉米灌漿期生物量的積累，微噴灌減肥20%沒有造成生物量積累的減少[9]。膜下滴灌水肥一體化可減小水分蒸發(fā)，提高灌溉水的利用效率，與溝灌相比節(jié)水50%以上[10]。

集雨補(bǔ)灌水肥一體化技術(shù)是目前大力推廣的水肥一體化技術(shù)，在降雨充足的季節(jié)利用蓄水池蓄集雨水，在干旱或作物需水時(shí)，通過相關(guān)滴噴灌設(shè)施將水肥運(yùn)輸?shù)街参锔康纳L區(qū)域，供作物吸收。在干旱、半干旱地區(qū)和季節(jié)性干旱地區(qū)，當(dāng)?shù)乇硭偷叵滤_采供水不足時(shí)，軟體集雨窖 + 水肥一體化技術(shù)模式能充分利用自然降水，以蓄積雨水部分替代地下水，較好地協(xié)調(diào)平衡自然集中降水與作物生產(chǎn)需求用水之間的時(shí)間供求不一的問題，保障設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5水肥一體化技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)

綜合考慮農(nóng)田水分和養(yǎng)分管理，使兩者相互配合、相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)。以水促肥、以肥調(diào)水、因水施肥、水肥耦合，全面提升作物產(chǎn)量水平和水肥利用效率。

5.1水肥一體化的系統(tǒng)設(shè)備

水肥一體化系統(tǒng)設(shè)備主要包括壓差式施肥罐、文丘里注肥器、比例施肥器、肥料混合箱、加油站式注肥系統(tǒng)和管道系統(tǒng)等組件。水肥一體化系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用，要求因地制宜，并綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤狀況、水源分布以及農(nóng)作物布局等因素。灌溉設(shè)備應(yīng)當(dāng)首先保證灌溉系統(tǒng)穩(wěn)定，滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的水分和養(yǎng)分需要。施肥設(shè)備應(yīng)根據(jù)作物種類、灌溉設(shè)備、作物種植面積等選擇。相關(guān)研究表明，微滴灌施肥系統(tǒng)比常規(guī)施肥節(jié)省肥料50%～70%，同時(shí)大大降低了設(shè)施蔬菜和果園中因過量施肥而造成的水體污染問題。以種植玉米為例，大田水肥一體化技術(shù)與常規(guī)地面灌溉的應(yīng)用效果比較：節(jié)水35.7%、節(jié)肥28.3%、增產(chǎn)38.7%。

5.2水肥一體化的水分管理

根據(jù)作物的需水規(guī)律、土壤墑情、根系分布、土壤性狀、設(shè)備條件和技術(shù)措施，制定灌溉制度，內(nèi)容包括作物全生長發(fā)育的灌水量、灌水次數(shù)、灌水時(shí)間和每次灌水量。灌溉系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)和灌溉制度制定作物的生長和收獲計(jì)劃，根據(jù)農(nóng)作物的根系狀況確定潤濕深度，對作物的根系進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉，使每顆作物得到同樣的灌溉機(jī)會。農(nóng)作物灌溉上限控制田間持水量在85%～95%，下限控制為55%～65%。

5.3水肥一體化的養(yǎng)分管理

根據(jù)農(nóng)作物的目標(biāo)產(chǎn)量、需肥規(guī)律、土壤養(yǎng)分含量和灌溉特點(diǎn)制定施肥制度。一般按目標(biāo)產(chǎn)量和單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量，計(jì)算農(nóng)作物所需要的氮、磷、鉀等養(yǎng)分吸收量;根據(jù)土壤的養(yǎng)分、有機(jī)肥養(yǎng)分供應(yīng)和在水肥一體化技術(shù)下肥料利用率計(jì)算總施肥量;根據(jù)作物的不同剩余期的需肥規(guī)律，確定施肥次數(shù)、施肥時(shí)間和每次施肥量。

選擇溶解性高、溶解速度快、腐蝕性小、與灌溉水相互作用小的肥料。不同肥料搭配使用，應(yīng)充分考慮肥料之間的相容性，避免相互作用產(chǎn)生的沉淀或拮抗作用，混合液會產(chǎn)生沉淀的肥料要單獨(dú)施用。推廣應(yīng)用水肥一體化，優(yōu)先施用能滿足農(nóng)作物不同生長發(fā)育期養(yǎng)分需求的水溶性復(fù)合肥，充分考慮農(nóng)田用水方式對施肥的影響，科學(xué)制定施肥方案，滿足作物養(yǎng)分需求。

5.4水肥一體化優(yōu)勢

按照肥隨水走、少量多次、分階段耦合的原則，將作物總灌水量和施肥量在不同的生育階段分配，制定灌溉施肥制度，包括基肥與追肥比例、不同生育期的灌溉施肥次數(shù)、時(shí)間、灌水量、施肥量等，滿足作物不同生育期水分和養(yǎng)分的需要。充分發(fā)揮水肥一體化優(yōu)勢，適當(dāng)增加追肥數(shù)量和次數(shù)，實(shí)現(xiàn)少量多次、提高養(yǎng)分利用率。在生產(chǎn)過程中根據(jù)天氣情況、土壤墑情、作物長勢等，及時(shí)對灌溉施肥制度進(jìn)行調(diào)整，保證水分、養(yǎng)分主要集中在作物主根區(qū)。

5.5水肥一體化設(shè)備控制方式

主要有3種控制方式：

用戶通過“智慧灌溉云系統(tǒng)”提供的方案，自動控制灌溉設(shè)備，精準(zhǔn)完成灌溉流程的智慧灌溉控制方式;

用戶通過觸摸屏設(shè)置灌溉水量、施肥量、灌溉時(shí)間等參數(shù)，設(shè)備自動完成灌溉流程的自動灌溉控制方式;

用戶參照水肥一體化灌溉方案，通過操作按鈕人工控制設(shè)備的啟停，滿足用戶自主進(jìn)行灌溉施肥需要的手動灌溉控制方式。

6實(shí)施水肥一體化效益分析

6.1社會效益

水肥一體化的實(shí)施為發(fā)展互聯(lián)網(wǎng) + 智能節(jié)水灌溉和測土配方施肥精準(zhǔn)作業(yè)模式提供了技術(shù)手段，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加快了現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展;

通過大數(shù)據(jù)分析為政府部門提供輔助決策支持，提高智能灌溉管理和集約化服務(wù)的水平與效率。

6.2經(jīng)濟(jì)效益

相比“大水大肥”傳統(tǒng)灌溉施肥生產(chǎn)方式，采用水肥一體化管理設(shè)備的高效節(jié)水灌溉工程可以節(jié)水20%～80%，節(jié)肥50%～60%，大幅提高灌溉用水效率，節(jié)約水資源，進(jìn)而產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益;

可大幅降低用水、用肥和用藥成本，提高勞動效率，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，增加農(nóng)民收入，折算每667m2直接產(chǎn)生200～500元的經(jīng)濟(jì)效益。

6.3生態(tài)效益

水肥一體化智能灌溉可實(shí)現(xiàn)平衡施肥和集中施肥，有效減少肥料揮發(fā)和流失，抑制面源污染及過量施肥造成土壤酸化、板結(jié)問題，使土地更環(huán)保;指導(dǎo)種植戶科學(xué)灌溉，合理用肥，保障農(nóng)產(chǎn)品安全。

6.4省工效益

通過標(biāo)準(zhǔn)化種植系統(tǒng)進(jìn)行種植，灌溉、施肥均實(shí)現(xiàn)自動化控制，降低了工人勞動強(qiáng)度，灌溉、施肥用工量減少90%以上。

6.5減害效益

節(jié)約用水的同時(shí)減少了園區(qū)內(nèi)空氣濕度，降低了園區(qū)的病蟲危害。

6.6品質(zhì)效益

因水肥一體化可做到配方施肥，滿足作物不同生長時(shí)期對不同養(yǎng)分的需求，不僅能夠使作物生長健壯，還有利于提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)。

7存在的問題與對策

7.1存在的主要問題

水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的一項(xiàng)高效節(jié)水節(jié)肥的新技術(shù)，提高水肥利用效率，不僅能平衡農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源短缺日益突出的矛盾問題，還有效的緩解生產(chǎn)中勞動力不足。盡管水肥一體化技術(shù)能解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一部分難題，但是在實(shí)際推廣運(yùn)行中，遇到的問題和矛盾也很突出，主要有以下幾點(diǎn)：

對灌溉與肥料高效結(jié)合的設(shè)計(jì)指標(biāo)研究不足，系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅重視了水的層面，主要圍繞灌水均勻性指標(biāo)開展，缺少對肥均勻性的設(shè)計(jì)，缺少對分區(qū)輪灌施肥速度、均勻性以及肥效等方面評價(jià)研究;

水肥一體化設(shè)備的初期投入成本比較高，運(yùn)行中需要消耗一定的電力資源，農(nóng)戶的認(rèn)識不夠，沒有考慮長遠(yuǎn)綜合利益觀念;

水肥一體化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)工程，涉及設(shè)備材料、土壤、農(nóng)業(yè)栽培、水利、智能控制等多種學(xué)科知識，技術(shù)人員缺乏，技術(shù)力量不足，導(dǎo)致各地水肥一體化發(fā)展不均衡;

市場沒有嚴(yán)格的水肥一體化設(shè)備合格規(guī)定，有些滴灌施肥設(shè)備的穩(wěn)定性差，產(chǎn)品的精度低，存在質(zhì)量問題，運(yùn)行中出現(xiàn)各種各樣的紕漏;

施肥設(shè)備選型與微滴灌系統(tǒng)運(yùn)行匹配性差，沒有做到因地制宜，不同地區(qū)水體質(zhì)量，水分蒸發(fā)速度存在明顯差異。比如一些地區(qū)水分蒸發(fā)快，一些營養(yǎng)成分無法隨著水分滲透到作物根系，會在地表產(chǎn)生鹽分積累，長時(shí)間累積會改變土壤的理化環(huán)境，會對作物生長產(chǎn)生不利影響;

傳統(tǒng)底肥與水肥一體化優(yōu)化結(jié)合模式研究不足，多數(shù)地區(qū)仍參考常規(guī)灌溉施肥投入，施肥量過大，微滴灌水肥一體化適時(shí)適量減施優(yōu)勢未能發(fā)揮，灌溉來水無法配套施肥需求。如部分地區(qū)仍按傳統(tǒng)配水方式供水，無法實(shí)現(xiàn)微滴灌水肥適時(shí)、適量、精準(zhǔn)施用需求;

配套肥料產(chǎn)品開發(fā)不足，微滴灌水肥一體化涉及水、植物、土壤、肥料等多學(xué)科，需要綜合優(yōu)化以下方面考慮：植物類型和發(fā)育期、土壤狀態(tài)、灌溉水質(zhì)、肥料價(jià)格與便利性。適用于水肥一體化的肥料應(yīng)該是高品質(zhì)、高溶解性和高純度，含鹽量降低且pH值較為合適，同時(shí)適應(yīng)相應(yīng)的農(nóng)田承包管理模式。

7.2解決方法

7.2.1加強(qiáng)水肥一體化關(guān)鍵技術(shù)研究

目前水肥一體化技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的諸多問題，歸根到底是缺乏基礎(chǔ)性研究。因而要做好技術(shù)模式的選擇和集成創(chuàng)新，并根據(jù)各地區(qū)的立地環(huán)境、土壤條件等制定適宜的科學(xué)合理的灌溉制度和施肥方案。

7.2.2加強(qiáng)政府引導(dǎo)和水肥一體化技術(shù)的示范推廣

政府相關(guān)部門應(yīng)該建立完善的水肥一體化技術(shù)服務(wù)推廣體系，增強(qiáng)示范基地建設(shè)投入。微滴灌水肥一體化需要集約式規(guī)?；芾?，而吉林省乃至我國現(xiàn)狀是土地承包分散經(jīng)營方式，一定程度上制約了發(fā)展。通過合作社組織、土地流轉(zhuǎn)等方式，建立水肥一體化高效示范基地，能為我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展起到良好示范帶動作用。落實(shí)和完善相應(yīng)的配套政策，建立水肥一體化技術(shù)的示范區(qū)，讓農(nóng)民親身體會到水肥一體化技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益，充分發(fā)揮基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員的積極能動作用，保證水肥一體化技術(shù)推廣工作的持續(xù)進(jìn)行。

7.2.3加強(qiáng)水肥一體化技術(shù)培訓(xùn)

水肥一體化技術(shù)具有一定的專業(yè)性，在進(jìn)行技術(shù)推廣過程中，尤其要注重培訓(xùn)操作技術(shù)和設(shè)備運(yùn)行管理技能。開展田間學(xué)校集中培訓(xùn)、組織開展技術(shù)交流會等多種形式，加大人才培養(yǎng)投入力度，讓農(nóng)戶對水肥一體化技術(shù)的操作流程、注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)了解。通過成功和失敗案例的對比分析、介紹和講解，加深農(nóng)戶對水肥一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)知程度。強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，有效整合水溶肥行業(yè)的優(yōu)勢地位，開發(fā)更多經(jīng)濟(jì)適用、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的產(chǎn)品。

7.3發(fā)展對策

微滴灌技術(shù)為水肥一體化提供了最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)平臺，水肥效率最高。因此，微滴灌技術(shù)是實(shí)現(xiàn)國家“一控兩減三基本”目標(biāo)最值得推廣的技術(shù)措施;

提高水肥一體化裝備與產(chǎn)品集成創(chuàng)新開發(fā)，大力推廣水溶肥、液態(tài)肥產(chǎn)品與技術(shù)，打造品牌產(chǎn)品;

培育扶持行業(yè)龍頭企業(yè)橫向縱向聯(lián)合發(fā)展，推進(jìn)灌溉、肥料、信息、互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)協(xié)同發(fā)展，拓展節(jié)水農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)水肥一體產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展;

促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，開展作物水肥一體優(yōu)化模式與運(yùn)行管理模式制度研究，建立一站式水肥高效服務(wù)平臺;

研究低能耗小流量滴灌和水肥一體化技術(shù)、研究地下防堵防咬滴灌和水肥一體技術(shù)、研究與設(shè)施農(nóng)業(yè)配套的高效作物管理技術(shù);

研究與設(shè)施農(nóng)業(yè)配套的高效作物管理技術(shù)及與之相適應(yīng)的高效、高產(chǎn)的微滴灌水、肥、種子、農(nóng)藝栽培、機(jī)械和自動化等技術(shù)與裝備。

8水肥一體化技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是綜合互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用等現(xiàn)代信息技術(shù)，為作物精準(zhǔn)管理、科學(xué)灌溉及施肥提供云服務(wù)的智慧系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集作物種植、種植環(huán)境、生長態(tài)勢和肥料農(nóng)藥等信息，結(jié)合種植專家經(jīng)驗(yàn)，通過數(shù)學(xué)模型形成最佳的水肥一體化灌溉方案，并根據(jù)反饋的種植結(jié)果信息，持續(xù)對專家系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。水肥一體化設(shè)備通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下載水肥方案，聯(lián)合移動APP控制外掛擴(kuò)展設(shè)備協(xié)同工作，進(jìn)行定量灌溉和施肥，達(dá)到實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、全面、直觀的全程監(jiān)控，全面展現(xiàn)和監(jiān)測種植區(qū)域的大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境、作物長勢、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、病蟲害等情況，推動農(nóng)產(chǎn)品“安全、高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化”生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)化、管理數(shù)據(jù)化、服務(wù)在線化，加速發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，全面提升農(nóng)業(yè)信息化水平。

吉林省是個水資源短缺的省份，人均淡水含量低于全國平均水平，又是我國的糧食生產(chǎn)大省，化肥的消耗量十分巨大，不合理的使用不僅造成資源的浪費(fèi)，還對土壤和環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此吉林省走高效節(jié)水節(jié)肥的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路，大力實(shí)施和推廣水肥一體化技術(shù)是勢在必行的，特別是智能水肥一體化技術(shù)能提高水肥利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)由高水高肥低效的生產(chǎn)方式向低水低肥高效轉(zhuǎn)變，灌溉和施肥制度有效融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“以水帶肥，以肥促水、因水施肥、水肥耦合”的技術(shù)路線，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，從根本上轉(zhuǎn)變思路，從設(shè)施農(nóng)業(yè)走向大田，從經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展到糧食作物，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)邁入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一次重大變革。加強(qiáng)先進(jìn)節(jié)水技術(shù)推廣應(yīng)用，特別是推進(jìn)現(xiàn)代化信息技術(shù)建設(shè)，健全完善省級集中存儲、統(tǒng)一管理的水利信息資源庫，組織研發(fā)互聯(lián)網(wǎng)+水肥一體化管理設(shè)備與智能灌溉物聯(lián)云系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度、合理配水、智能控肥。推廣節(jié)水新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品的應(yīng)用，完善扶持政策，推廣風(fēng)力提水、光伏揚(yáng)水、微滴灌等節(jié)水節(jié)能技術(shù)和裝備，建成一批高起點(diǎn)規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、高水平運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)作物規(guī)模化節(jié)水節(jié)肥示范基地。

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