水肥一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與效益分析
——以呼和浩特市和林格爾縣為例

蘇 林

(內(nèi)蒙古春源水務(wù)科技有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

水資源是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要支撐，是生態(tài)與環(huán)境的重要控制性要素，是一個國家綜合國力的重要組成部分。我國是一個水資源短缺的國家，水資源總量為3.1萬億m3(2020年數(shù)據(jù))，位居世界第六位，但人均占有水量僅為2 194m3(2020年數(shù)據(jù))，已接近國際嚴(yán)重缺水標(biāo)準(zhǔn)(人均水資源量2 000m3)，被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一[1]。同時，作為一個農(nóng)業(yè)大國，由于絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動都離不開水資源，故此我國總用水量中農(nóng)業(yè)用水量占比較大。截至2020年底，我國農(nóng)業(yè)用水占全國總用水量的 62.1%。據(jù)統(tǒng)計，我國灌溉用水的利用率為56.5%，遠(yuǎn)低于以色列、美國等國家。我國耕地總量占世界的9%，但所耗用的化肥總量卻占世界的35%[2]。自20世紀(jì)90年代化肥廣泛施用以來，我國化肥施用總量從1990年的2 590.3萬t增加到了2020年的5 250.7萬t，是世界上化肥施用量最多的國家，然而化肥的平均利用率僅為 40.2%，遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)水平[3]。目前這種水、肥資源高消耗、低效率的生產(chǎn)方式已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

為了全面提升農(nóng)田水分生產(chǎn)效率和化肥利用率，近些年來，國家大力倡導(dǎo)發(fā)展水肥一體化技術(shù)。2017年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加快培育農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新動能的若干意見》指出：“加快開發(fā)種類齊全、系列配套、性能可靠的節(jié)水灌溉技術(shù)和產(chǎn)品，大力普及噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，加大水肥一體化等農(nóng)藝節(jié)水推廣力度?！盵4]“實施國家農(nóng)業(yè)節(jié)水行動，加快灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造，推進(jìn)小型農(nóng)田水利設(shè)施達(dá)標(biāo)提質(zhì)，建設(shè)一批重大高效節(jié)水灌溉工程?！盵5]“實施區(qū)域化整體建設(shè)，推進(jìn)田水林路電綜合配套，同步發(fā)展高效節(jié)水灌溉?！盵6]“如期完成大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造，提高防汛抗旱能力，加大農(nóng)業(yè)節(jié)水力度?！盵7]“發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和旱作農(nóng)業(yè)?！盵8]同時2016年4月19日，農(nóng)業(yè)部辦公廳印發(fā)《推進(jìn)水肥一體化實施方案(2016—2020年)》，為水肥一體化技術(shù)的實施與推廣明確了指導(dǎo)思想和具體任務(wù)。

1 水肥一體化技術(shù)簡介

相較于傳統(tǒng)大水漫灌施肥方式的水、肥資源浪費問題，水肥一體化技術(shù)是利用管道灌溉壓力系統(tǒng)，將肥料按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律與特點配兌成肥液同灌溉水一起，同時進(jìn)行灌溉與施肥，有效地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)了水肥同步管理和高效利用的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)。

1.1 水肥一體化技術(shù)優(yōu)勢

1.1.1 節(jié)約水資源。傳統(tǒng)大水漫灌方式的灌溉用水在輸送途中產(chǎn)生浪費，而水肥一體化技術(shù)主要采用滴灌、微噴灌等方式進(jìn)行灌溉，通過管道浸潤作物根系，減少水分的下滲和蒸發(fā)，從而提高水分利用率。

1.1.2 提高肥料利用率。水肥一體化技術(shù)將液體肥料溶解后輸送到植物的根部，與傳統(tǒng)施肥方式相比有減少肥料揮發(fā)、流失的特點，而且實現(xiàn)了集中施肥和平衡施肥。

1.1.3 提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)。水肥一體化技術(shù)使作物可以按需獲得水肥資源，其果實果型飽滿，并且果實品質(zhì)可以得到明顯改善。

1.1.4 節(jié)省勞動力。傳統(tǒng)的大水漫灌方式，每次施肥時，需要開淺溝，施肥后再灌水。而水肥一體化技術(shù)可以實現(xiàn)水肥同步管理，在減少人工開溝、施肥及灌水費用支出的同時節(jié)省了時間及勞動力。

1.2 水肥一體化技術(shù)現(xiàn)狀

相較起步于20世紀(jì)初、中期的美國、以色列等國家，我國的水肥一體化技術(shù)起步較晚，20世紀(jì)70年代才由墨西哥引進(jìn)滴灌設(shè)備并建立試驗田，開始研究將相關(guān)技術(shù)運用于農(nóng)業(yè)當(dāng)中。

表1 2010年-2019年我國灌溉情況

進(jìn)入21世紀(jì)10年代，我國節(jié)水灌溉面積占比逐年上升，水肥一體化技術(shù)也隨之按照“以水帶肥、以肥促水、因水施肥、水肥耦合”的技術(shù)路徑，根據(jù)不同地區(qū)氣候特點、水資源現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)種植方式及水肥耦合技術(shù)要求，在東北、西北、華北、西南、設(shè)施農(nóng)業(yè)和果園六大區(qū)域，以玉米、小麥、馬鈴薯、棉花、蔬菜、果樹六大作物為重點，大面積推廣應(yīng)用，但目前與一些先進(jìn)國家相比還存在一定的差距[9]。

2 呼和浩特市和林格爾縣水肥一體化技術(shù)實施效益分析

呼和浩特市是內(nèi)蒙古自治區(qū)首府，位于內(nèi)蒙古中部的土默特平原，北依陰山，南濱黃河，全市共轄4區(qū)4縣1旗，總面積1.72萬km2，人口347萬，水資源總量匱乏，地下水儲量偏低，屬于干旱地區(qū)。為了減少水資源浪費，推廣節(jié)水技術(shù)，按照國家、自治區(qū)的統(tǒng)一安排、部署，呼和浩特市積極推廣實施水肥一體化技術(shù)。下面以推行較為廣泛的和林格爾縣玉米種植為例分析水肥一體化技術(shù)的實施效果(數(shù)據(jù)來源：內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心2020年和林格爾縣玉米種植數(shù)據(jù))。

2.1 能耗對比分析

如表2所示，2020年和林格爾縣共種植玉米約50萬畝，其中應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的約40萬畝，大水漫灌的約10萬畝。水肥一體化技術(shù)模式每畝耗電量約為20kW，大水漫灌模式約為每畝25kW，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝節(jié)約用電5kW，電耗下降20%；水肥一體化技術(shù)模式每畝耗水量約為150t，大水漫灌模式約為每畝240t，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝節(jié)約用水90t，用水量下降37.5%；水肥一體化技術(shù)模式每畝使用約180元肥料，大水漫灌模式每畝約200元，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝使用肥料下降10%；水肥一體化技術(shù)模式每畝播種約需10h，大水漫灌模式每畝約為15h，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝播種時間節(jié)省5h，省時33.3%。

表2 2020年和林格爾縣種植玉米水肥一體化與大水漫灌能耗對比

綜上所述，水肥一體化技術(shù)模式比大水漫灌模式消耗能源較少，對環(huán)境污染較小(施肥量小)，且能節(jié)約種植時間。

2.2 成本、收入及利潤對比分析

如表3所示，水肥一體化技術(shù)模式每畝成本為535.76元，大水漫灌模式每畝成本為607.2元，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝成本少71.44元，運用水肥一體化技術(shù)可使每畝成本降低11.77%；水肥一體化技術(shù)模式每畝單產(chǎn)950kg、收入1 900元，大水漫灌模式每畝單產(chǎn)900kg、收入1 800元，水肥一體化技術(shù)比大水漫灌每畝單產(chǎn)高50kg、收入高100元，運用水肥一體化技術(shù)可使每畝單產(chǎn)(收入)提高5.56%；水肥一體化技術(shù)模式每畝利潤為1 364.24元，大水漫灌模式每畝利潤為1 192.8元，運用水肥一體化技術(shù)可使每畝利潤提高14.37%。

表3 2020年和林格爾縣種植玉米水肥一體化與大水漫灌成本與收益對比

綜上所述，水肥一體化技術(shù)模式比大水漫灌模式的成本更低、收入更高，所以利潤更高。

2.3 結(jié)論

2020年和林格爾縣使用水肥一體化技術(shù)種植玉米的農(nóng)田，相較于大水漫灌具有更高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，可以達(dá)到控肥增效、控水降耗等目標(biāo)，是開展“四控行動”的有效方法。

2.3.1 環(huán)境效益。水肥一體化技術(shù)采用管道輸水，改大水漫灌為局部滴灌，減少了土壤蒸發(fā)，精確控制灌水量，有效的節(jié)約了水資源，可以緩解當(dāng)?shù)赜盟畨毫?，減緩地下水位的下降速度，從而保持水環(huán)境、水生態(tài)穩(wěn)定；水肥一體化技術(shù)減少了電能的消耗，有助于降低碳排放量，從而保護(hù)大氣環(huán)境；水肥一體化技術(shù)減少了化肥使用量，可以一定程度的避免化肥過量施用造成的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、土壤性狀惡化等問題。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)效益。水肥一體化技術(shù)不僅可以節(jié)約用水、用電、用肥達(dá)到提升環(huán)境效益目的，還可以降低水、電、肥的費用支出，并且通過水肥精細(xì)化管理，使每畝單產(chǎn)得到有效增加，做到了“開源節(jié)流”達(dá)成利潤提升的目標(biāo)。同時水肥一體化技術(shù)減少了作業(yè)層次，只需將化肥一次性倒入施肥罐中，中間添加施肥量，大大縮短了灌溉時間，減輕了勞動量和勞動強度、提高了工作效率。

3 建議

鑒于和林格爾縣種植玉米應(yīng)用水肥一體化技術(shù)提高了環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益，建議呼和浩特市應(yīng)總結(jié)和林縣的經(jīng)驗，加大推廣范圍及力度，全面發(fā)揮其節(jié)能、增產(chǎn)的潛力。同時應(yīng)進(jìn)一步加大政策傾斜和補貼力度，深挖水肥一體化技術(shù)，進(jìn)一步提升技術(shù)效果。