甘肅省水肥一體化技術(shù)應(yīng)用對策研究

萬 倫，張志成，崔增團(tuán)，郭世乾，葛承軒，賈蕊紅

（甘肅省耕地質(zhì)量建設(shè)保護(hù)總站，甘肅 蘭州 730030）

甘肅省地貌類型復(fù)雜多樣，優(yōu)勢特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展突出，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件差，水資源缺乏，水資源空間分布不均，因糧食產(chǎn)量的逐年增加和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，水肥使用總量特別是使用強(qiáng)度也逐年攀升，突出表現(xiàn)為水肥使用總量過大，水肥生產(chǎn)力較低，生態(tài)環(huán)境壓力不斷加大，農(nóng)業(yè)投入不斷增加，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)不高，農(nóng)業(yè)比較效益降低。因此，合理利用水肥資源、提高水肥利用率是實現(xiàn)甘肅省綠色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展亟待解決的問題。近幾年甘肅省將水肥一體化技術(shù)作為新時期現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展重點，開展水肥一體化的節(jié)水減肥技術(shù)應(yīng)用，對保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、加快經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面產(chǎn)生了積極影響。

1 甘肅省水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀

水肥一體化技術(shù)是利用灌溉管道，根據(jù)作物的需水規(guī)律和需肥特點，將肥料溶解在灌溉水里，實現(xiàn)水肥精準(zhǔn)管理和水肥耦合，滿足作物對水分和養(yǎng)分需要的一種現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)新技術(shù)。水肥一體化技術(shù)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重點推廣的現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)新技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的大水漫灌、施肥隨意化向管道輸水、精準(zhǔn)灌溉、定點施肥、水肥耦合、多技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本性轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。隨著甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的不斷深化，水肥一體化技術(shù)得到了快速發(fā)展，形成了膜下滴灌、微噴灌、滲灌等應(yīng)用模式，在解決甘肅省水資源不足、提升水肥資源高效利用、促進(jìn)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、確保農(nóng)民增收、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面作出了貢獻(xiàn)。截至2014年，水肥一體化技術(shù)應(yīng)用面積10.67萬hm2[1]，實現(xiàn)節(jié)水33.2%～49.5%，節(jié)肥20%以上，增產(chǎn)8.7%～57.0%[2]。

1.1 確定了水肥一體化的發(fā)展思路、發(fā)展重點與主要模式

灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)重點推進(jìn)以馬鈴薯、制種玉米、蔬菜等優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)的膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，逐步引入智能物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化技術(shù)，實現(xiàn)手機(jī)移動管理互聯(lián)互通，提升水肥一體化技術(shù)的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理水平；旱作農(nóng)業(yè)區(qū)推進(jìn)馬鈴薯、蔬菜、果園、茶園等優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)的集雨補(bǔ)灌水肥一體化技術(shù)，重點推廣小流域軟體水窖集雨補(bǔ)灌水肥一體化、山地小水集流補(bǔ)灌移動式滴灌水肥一體化技術(shù)，在作物生育的關(guān)鍵期實施補(bǔ)充灌溉和定量定點施肥技術(shù)，提升山地特色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善；日光溫室種植區(qū)重點推廣日光溫室膜面集雨物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化技術(shù)，在作物生育的關(guān)鍵期實施節(jié)水減肥技術(shù)，促進(jìn)溫室產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；果園區(qū)推廣軟體水窖集雨補(bǔ)灌滴灌、微噴灌、滲灌等水肥一體化技術(shù)，在果樹生育的關(guān)鍵期實施補(bǔ)充灌溉和精準(zhǔn)施肥技術(shù)，促進(jìn)果品的提質(zhì)增效，打造“甘味”農(nóng)產(chǎn)品品牌。

1.2 開展水肥一體化應(yīng)用技術(shù)研究

一是開展土壤墑情和養(yǎng)分監(jiān)測，為制定水肥一體化的灌溉施肥制度提供理論依據(jù)[3]。利用全省近30個國家級土壤墑情監(jiān)測站和5707個耕地質(zhì)量調(diào)查點數(shù)據(jù)，摸清旱作區(qū)馬鈴薯、玉米、蘋果集雨補(bǔ)灌水肥一體化及灌區(qū)玉米、馬鈴薯等作物膜下滴灌水肥一體化土壤墑情變化特征及耕地土壤養(yǎng)分演變及盈虧變化、主要作物養(yǎng)分回收率、偏生產(chǎn)力、肥料利用率等施肥參數(shù)，為灌溉施肥制度提供了數(shù)據(jù)支撐。二是從2011年開始，累計完成各類水肥一體化應(yīng)用技術(shù)試驗示范350項（次），探索不同區(qū)域灌溉水量、灌溉時間、水溶性肥料施用量、施用時間、施肥濃度等水肥一體化應(yīng)用技術(shù)參數(shù)，為灌溉施肥的制定、水肥耦合機(jī)制的建立創(chuàng)造了有利條件[4-6]。

1.3 強(qiáng)化核心示范區(qū)建設(shè)

圍繞甘肅省確定的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，重點打造地域特色鮮明、亮點突出的水肥一體化核心示范區(qū)。酒泉市肅州區(qū)、張掖市甘州區(qū)打造大田蔬菜、制種玉米智能物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化示范區(qū)；民樂縣打造馬鈴薯智能物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化示范區(qū)；甘肅省農(nóng)墾集團(tuán)農(nóng)場重點打造馬鈴薯、青貯玉米滴灌水肥一體化替代地膜示范區(qū)；定西市安定區(qū)打造馬鈴薯、蔬菜軟體水窖水肥一體化示范區(qū)；榆中縣、永靖縣、靖遠(yuǎn)縣打造日光溫室軟體水窖集雨補(bǔ)灌水肥一體化應(yīng)用核心示范區(qū)；天水市秦州區(qū)、天水市麥積區(qū)、秦安縣、靜寧縣、莊浪縣打造果園軟體水窖集雨補(bǔ)灌滲灌水肥一體化核心示范區(qū)，在實踐中取得良好的示范作用，也為甘肅省大規(guī)模應(yīng)用水肥一體化技術(shù)提供了基礎(chǔ)條件。

1.4 加強(qiáng)智能控制水肥一體化硬件設(shè)施建設(shè)

將智能物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要抓手，促進(jìn)了水肥一體化技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)裝備的融合發(fā)展，先后在張掖市甘州區(qū)、武威市涼州區(qū)、金昌市金川區(qū)神農(nóng)示范園區(qū)、條山農(nóng)場、敦煌市莫高鎮(zhèn)現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)節(jié)水示范園、天水國家農(nóng)業(yè)科技園、武山縣蔬菜示范園區(qū)等地建設(shè)“土壤墑情自動監(jiān)測+智能決策+精準(zhǔn)水肥管理+終端智能控制”的物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化應(yīng)用示范區(qū)，有力地提升了區(qū)域水肥一體化自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理水平，在實踐中取得了較好的應(yīng)用效果。

1.5 加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化管理，制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范

一是針對甘肅省灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)膜下滴灌水肥一體化、旱作農(nóng)業(yè)區(qū)軟體水窖集雨補(bǔ)灌水肥一體化存在的技術(shù)不規(guī)范等重大技術(shù)問題，構(gòu)建了玉米、馬鈴薯、蔬菜（含日光溫室）、蘋果等水肥一體化技術(shù)灌溉施肥技術(shù)推薦方案，規(guī)范了灌溉、施肥的主要技術(shù)參數(shù)，為水肥一體化的標(biāo)準(zhǔn)化提供了依據(jù)。二是加強(qiáng)對水肥一體化全程標(biāo)準(zhǔn)化管理，根據(jù)相關(guān)試驗示范結(jié)果，構(gòu)建了膜下滴灌水肥一體化棉花、溫室蔬菜、蜜瓜、制種玉米、葡萄、灰棗等作物9項應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，為水肥一體化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化提供了技術(shù)支撐，也為大規(guī)模推廣水肥一體化技術(shù)提供了依據(jù)。

1.6 構(gòu)建水肥一體化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用體系

一是加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研對接，構(gòu)建區(qū)域水肥一體化應(yīng)用技術(shù)體系。近幾年通過系統(tǒng)研發(fā)構(gòu)建了適合大型灌區(qū)應(yīng)用的智能化控制水肥一體化物聯(lián)網(wǎng)體系；適合中小型灌區(qū)或旱作農(nóng)區(qū)應(yīng)用的半自動化控制、手動控制水肥一體化應(yīng)用體系，實現(xiàn)了對不同用戶按不同需求配套不同應(yīng)用模式，豐富了水肥一體化的建設(shè)內(nèi)容。二是加強(qiáng)與相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)合作，構(gòu)建水化一體化連接機(jī)制，形成以華維、托普等水肥一體化硬件設(shè)備配套企業(yè)以及甘肅星碩、甘肅新大弓、施可豐等水溶性肥料配套企業(yè)的技術(shù)應(yīng)用支撐體系，為水肥一體化技術(shù)推進(jìn)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。三是加強(qiáng)與政府、農(nóng)資服務(wù)企業(yè)的對接，做好水肥一體化技術(shù)的最后“零公里”服務(wù)。張掖市甘州區(qū)實施的政府托管模式及“谷豐源”公司提出全程社會化托管技術(shù)服務(wù)模式試點，實現(xiàn)從種到收的全程水、肥、藥技術(shù)社會化托管服務(wù)，在實踐中取得了較好的應(yīng)用效果。

2 存在的主要問題

2.1 認(rèn)識不足依然是制約技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵

一是水肥一體化屬高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及政府、推廣單位、企業(yè)、生產(chǎn)主體等多方面的因素，目前技術(shù)推廣仍以政府推動為主導(dǎo)，下達(dá)指令性計劃推廣任務(wù)，企業(yè)只是被動性服務(wù)，社會各階層對其認(rèn)識還相當(dāng)有限，特別是對水肥一體化在轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、提升農(nóng)業(yè)綜合效益等方面的認(rèn)識不足，還未形成整合社會資源加快推廣的效應(yīng)。二是因技術(shù)要求高、技術(shù)建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜多樣，對生產(chǎn)主體產(chǎn)生了較大影響，加之技術(shù)培訓(xùn)不夠深入，造成技術(shù)普及度還不高。因此，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，建立以政府推動、推廣單位深入研發(fā)、生產(chǎn)與服務(wù)企業(yè)與農(nóng)戶互動的推廣機(jī)制，對促進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，提升水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用效益具有重要意義。

2.2 水肥一體化應(yīng)用還存在較大的發(fā)展空間

在世界范圍內(nèi)，以色列、美國等發(fā)達(dá)國家都將水肥一體化技術(shù)作為新時期現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的建設(shè)內(nèi)容。以色列90%耕地，美國微灌面積中60%的馬鈴薯、25%玉米、33%果樹都應(yīng)用了水肥一體化技術(shù)[7]。2012年我國水肥一體化技術(shù)推廣面積已接近266.7萬hm2[8]，且在新疆、山西、寧夏、內(nèi)蒙古等省（區(qū)）廣泛應(yīng)用，而甘肅省應(yīng)用還相對滯后。同時，甘肅省中低產(chǎn)田面積占80%以上，人均水資源占有量僅為全國的1/2，畝均水資源占有僅為全國的1/4；肥料利用率僅為35%左右[9]，水肥資源綜合利用效益還有待進(jìn)一步提升。這就為水肥一體化技術(shù)應(yīng)用提供了難得的發(fā)展機(jī)遇與發(fā)展空間。因此，加快甘肅省水肥一體化技術(shù)應(yīng)用，對促進(jìn)甘肅省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

2.3 資金投入不足成為制約發(fā)展的重要因素

一是資金投入不足制約推廣與發(fā)展。水肥一體化因技術(shù)復(fù)雜、投入資金量較大，一直是技術(shù)推進(jìn)緩慢的主要原因。雖然近幾年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的支持下，甘肅省也開展了水肥一體化技術(shù)推廣工作，但甘肅省貧困區(qū)占比大，中央和地方用于水肥一體化的研發(fā)和推廣經(jīng)費還相當(dāng)有限，應(yīng)用模式主要以小型示范區(qū)建設(shè)模式為主，從建設(shè)規(guī)模、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用效益等方面還不能適應(yīng)甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，一定程度上制約著水肥一體化技術(shù)在全省的推進(jìn)。二是對水肥一體化的認(rèn)識不足，社會資金的參與度還較低?，F(xiàn)階段投入到水肥一體化的社會化資金還相當(dāng)有限，雖然有部分合作社及經(jīng)營大戶想開展水肥一體化的應(yīng)用工作，但因投入資金不足在一定程度上也制約著水肥一體化的應(yīng)用推廣。因此，急需制定相關(guān)規(guī)劃，加快資金投入，特別是整合社會資金，加快技術(shù)推廣步伐。

2.4 急待加強(qiáng)水肥一體化應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)

一是水肥一體化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化有待深化。雖然甘肅省建立了多作物、不同應(yīng)用模式的水肥一體化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，但因全省地域類型特殊，作物種類多樣，加之布設(shè)的灌溉施肥等水肥一體化試驗示范數(shù)量有限，而現(xiàn)行的水肥一體化技術(shù)應(yīng)用模式還是多以習(xí)慣性傳統(tǒng)生產(chǎn)方式估算水分、養(yǎng)分的需求，造成灌溉時間、灌溉定額、施肥時間、施肥量、肥料施用濃度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和實際生產(chǎn)需求還有差距。二是水肥一體化和現(xiàn)行常規(guī)技術(shù)應(yīng)用間銜接還不緊密。水肥一體化技術(shù)還未能建立精準(zhǔn)化農(nóng)田灌溉和施肥技術(shù)制度，特別是與現(xiàn)行的土壤耕作、農(nóng)田灌溉制度、施肥管理等還沒有形成有效緊密結(jié)合，制約著高新技術(shù)的應(yīng)用。三是水溶肥肥料應(yīng)用還未普及。水肥一體化技術(shù)以多次滴灌水溶性肥料實行追肥為主，但水溶肥因價格較高，農(nóng)戶以應(yīng)用自配型水溶性肥料為主，配方與濃度比例難以保證肥料質(zhì)量，一定程度上也制約了水肥一體化全面推進(jìn)。

2.5 水肥一體化的應(yīng)用推廣也面臨一些問題

一是水肥一體化集約化規(guī)模還有待提高。水肥一體化要求實行集約化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化種植才能產(chǎn)生一定的產(chǎn)業(yè)聚焦效應(yīng)。而甘肅省目前農(nóng)村土地承包制度模式造成土地碎片化，不利于集約化生產(chǎn)、規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化種植，一定程度上影響到水肥一體化的推廣。二是現(xiàn)行的水肥一體化推廣機(jī)制還存在一定問題。技術(shù)研發(fā)單位以技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)為主，灌溉工程企業(yè)負(fù)責(zé)田間工程施工管理，肥料生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)配方型水溶性肥料，而在農(nóng)戶服務(wù)端口間還未能形成合力，未能形成無縫鏈接。三是雖然甘肅省結(jié)合膜下滴灌技術(shù)研發(fā)了配套機(jī)械設(shè)備，但這些機(jī)械在實際應(yīng)用時不夠穩(wěn)定，急需研發(fā)適合甘肅省不同區(qū)域、不同生產(chǎn)條件的水肥一體化應(yīng)用機(jī)械，提升水肥一體化機(jī)械化作業(yè)水平。

3 發(fā)展對策

3.1 進(jìn)一步提高對甘肅省發(fā)展水肥一體化的認(rèn)識

水肥一體化是世界性的發(fā)展潮流，成為支撐世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重點，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了水肥一體化的指導(dǎo)意見等政策性支持文件，支持水肥一體化技術(shù)發(fā)展，且新疆、內(nèi)蒙古等省（區(qū)）棉花、馬鈴薯水肥一體化技術(shù)應(yīng)用規(guī)模逐年擴(kuò)大，建立了適應(yīng)本區(qū)域特點、形式多樣、各具特點的發(fā)展模式，如新疆的棉花膜下滴灌水肥一體化技術(shù)在應(yīng)用模式、建設(shè)規(guī)模、建設(shè)內(nèi)容、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面為西北地區(qū)發(fā)展水肥一體化事業(yè)提供了良好的應(yīng)用模板。但相對而言，甘肅省水肥一體化技術(shù)發(fā)展還相對滯后，與全國先進(jìn)省區(qū)相比還有一定的差距。因此，應(yīng)從全省生態(tài)安全戰(zhàn)略高度重新認(rèn)識水肥一體化技術(shù)，加強(qiáng)對水肥一體化事業(yè)的關(guān)心與支持，制定長期的水肥一體化規(guī)劃，提升水肥一體化技術(shù)在確保糧食生產(chǎn)安全、促進(jìn)優(yōu)勢特色農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效等方面的作用，促進(jìn)甘肅省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 提升水肥一體化技術(shù)的科技含量

一是強(qiáng)化相關(guān)水肥一體化試驗、示范研究。根據(jù)甘肅省產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，按不同生態(tài)區(qū)域布設(shè)制種玉米、馬鈴薯、蔬菜、葡萄、瓜類、果園等作物的水肥一體化技術(shù)試驗示范，重點研究不同區(qū)域、不同作物的灌溉制度、施肥制度、水肥耦合等系統(tǒng)性參數(shù)，優(yōu)化水肥一體化應(yīng)用系統(tǒng)，提升水肥一體化效益。二是制定和完善適合甘肅省實際的水肥一體化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗示范研究數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修訂或增加不同生態(tài)區(qū)、不同作物的水肥一體化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，提升水肥一體化科技含量，為大規(guī)模普及水肥一體化技術(shù)提供科技支撐。

3.3 構(gòu)建適合甘肅省實際的水肥一體化推廣體系

一是構(gòu)建以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，以技術(shù)示范與推廣相結(jié)合，以企業(yè)社會化服務(wù)為紐帶的水肥一體化應(yīng)用技術(shù)體系，合力解決水肥一體化技術(shù)在實際生產(chǎn)中存在的主要問題，確保水肥一體化應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈的無縫對接，提升水肥一體化產(chǎn)業(yè)在甘肅省農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中的作用。二是加強(qiáng)水肥一體化系統(tǒng)設(shè)施與設(shè)備建設(shè)，重點研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適應(yīng)甘肅省環(huán)境條件的物聯(lián)網(wǎng)智能控制水肥一體化應(yīng)用系統(tǒng)，并引入手機(jī)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)移動互聯(lián)互通，加強(qiáng)無人機(jī)、移動機(jī)器人、無人自走式耕作機(jī)械等現(xiàn)代高新技術(shù)與系統(tǒng)對接，提升水肥一體化技術(shù)含量。三是加強(qiáng)水溶性肥料運籌管理，聯(lián)合水溶性肥料生產(chǎn)廠家開展攻關(guān)，解決水溶性肥料生產(chǎn)和應(yīng)用中存在的問題，制定或完善相關(guān)水溶性應(yīng)用配方及生產(chǎn)管理，為水肥一體化技術(shù)推廣創(chuàng)造有利條件。四是建立水肥一體化推廣應(yīng)用機(jī)制建設(shè)，結(jié)合省上推進(jìn)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、絲路寒旱農(nóng)業(yè)等一批重點建設(shè)項目，構(gòu)建適用甘肅省區(qū)域特點、不同應(yīng)用主體、不同應(yīng)用模式、規(guī)?；N植、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的水肥一體化技術(shù)集成應(yīng)用體系，為水肥一體化技術(shù)推廣提供基礎(chǔ)保障。

3.4 加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)，提升新型職業(yè)農(nóng)民技能

針對水肥一體化起點高、技術(shù)應(yīng)用較為復(fù)雜、涉及行業(yè)內(nèi)容多的特點，加強(qiáng)對水肥一體化技術(shù)的宣傳與培訓(xùn)，進(jìn)一步提高廣大農(nóng)民群眾的節(jié)水技術(shù)意識，將現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)，特別是水肥一體化技術(shù)作為新型職業(yè)農(nóng)民培訓(xùn)的重點內(nèi)容，引導(dǎo)農(nóng)民掌握發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)所需技能。