水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用分析

劉國(guó)杰

（聊城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局/聊城市農(nóng)村改革和農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)服務(wù)中心，山東聊城 252000）

“米袋子”工程和“菜籃子”工程一直是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問題，直接影響著糧食安全。在不斷增產(chǎn)增收的大背景下，提高農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)水平成為重難點(diǎn)問題?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)不但要保證增產(chǎn)增收，而且要實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、生態(tài)和諧，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，對(duì)水肥管理的要求很高，加強(qiáng)水肥一體化技術(shù)研究和推廣是重要的解決思路，有利于充分發(fā)揮設(shè)施農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等優(yōu)點(diǎn)。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)與水肥一體化技術(shù)內(nèi)涵

1.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)涵

設(shè)施農(nóng)業(yè)是在工程技術(shù)的支持下，盡可能控制與農(nóng)作物生長(zhǎng)相關(guān)的環(huán)境因素，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的目的，是一種現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，設(shè)施農(nóng)業(yè)是在一個(gè)相對(duì)封閉的空間（如溫室大棚）中進(jìn) 行，不能直接利用外界降雨，一些適合露地栽培的節(jié)水技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中并不適宜，因此，設(shè)計(jì)灌溉系統(tǒng)成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，影響著設(shè)施農(nóng)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)效益及推廣發(fā)展進(jìn)程。

1.2 水肥一體化技術(shù)內(nèi)涵

水資源供需矛盾是制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，而農(nóng)業(yè)用水量占社會(huì)總用水量的60%以上，面對(duì)農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象，必須積極推行節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。同時(shí)，作為世界化肥消耗大國(guó)，許多地方依然采用了撒施、淺施等施肥方式，存在著施肥不合理的問題，導(dǎo)致肥料利用率低，容易對(duì)土壤和水體造成污染。面對(duì)全球資源緊張、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的壓力，必須轉(zhuǎn)變粗放式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。水肥一體化技術(shù)是將肥料溶解在水中，根據(jù)需水需肥規(guī)律，在管網(wǎng)系統(tǒng)壓力的作用下，按比例定時(shí)、定量、均勻地浸濕目標(biāo)作物根系區(qū)域，從而形成直接補(bǔ)水補(bǔ)肥的效果，保證土壤中能夠滿足作物生長(zhǎng)所需要的水肥量。水肥一體化技術(shù)具有資源利用率高、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約勞動(dòng)力和提高綜合效益等諸多優(yōu)點(diǎn)，在20 世紀(jì)60 年代已經(jīng)得到了初步的發(fā)展和應(yīng)用，從肥料罐設(shè)施到自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備，養(yǎng)分分布更加均勻，灌溉精確度更高。水肥同步的供應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的變化，而且液體肥料逐漸增多，更適合于灌溉施肥，推動(dòng)了水肥一體化技術(shù)的全面發(fā)展。我國(guó)的水肥一體化技術(shù)研究起步較晚，在結(jié)合對(duì)外引進(jìn)和自主研發(fā)的情況下，雖然已經(jīng)獲得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)，但是與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在著較大差距[1]。

2 水肥一體化技術(shù)類型

水肥一體化技術(shù)經(jīng)歷了不同發(fā)展階段，在不同地區(qū)、不同作物、不同經(jīng)濟(jì)條件下，衍生出了多種水肥一體化系統(tǒng)。

2.1 簡(jiǎn)易水肥一體化技術(shù)

簡(jiǎn)易水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠較好地適用于要求低、投資少等地區(qū)農(nóng)戶，施肥槍就是一種典型的簡(jiǎn)易水肥一體化系統(tǒng)，可以將適宜濃度的肥料溶液直接注入作物根部周邊土壤中，不需要挖坑或者開溝。該系統(tǒng)主要包括配藥罐、打藥機(jī)、管子和三輪車等，這是在噴藥機(jī)械裝置的基礎(chǔ)上改造而來的。在應(yīng)用時(shí)，需要先測(cè)定土壤養(yǎng)分含量，根據(jù)作物生長(zhǎng)周期需肥特征，制訂詳細(xì)的施肥方案，注意控制肥液濃度，確保稀釋攪拌充分，合理設(shè)置追肥孔，把握追肥時(shí)間。簡(jiǎn)易水肥一體化系統(tǒng)是一種設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較低、省時(shí)省力的技術(shù)方法，能夠提高肥料利用率，減少根系損傷，但是對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)而言，簡(jiǎn)易水肥一體化技術(shù)存在許多不足之處，并不適用于大面積作業(yè)范圍，而且控制精確度不高，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化管理[2]。

2.2 滴灌水肥一體化技術(shù)

2.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

滴灌水肥一體化技術(shù)是在滴灌節(jié)水技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是一種相對(duì)成熟的水肥一體化技術(shù)，標(biāo)志著農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的重要突破。滴灌水肥一體化系統(tǒng)主要包括水源工程、首部樞紐、管網(wǎng)、施肥裝置及滴水器等組成部分。水源工程涉及攔水、蓄水、引水、提水和沉淀等工作內(nèi)容，需要保證水質(zhì)和水量能夠滿足灌溉需求，實(shí)現(xiàn)有效的凈化處理，維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。首部樞紐工程包括動(dòng)力機(jī)、水泵、施肥裝置、過濾設(shè)施、安全保護(hù)及量測(cè)控制設(shè)備，從水源處取水，然后加入肥料，經(jīng)過濾后，定時(shí)定量輸送到管網(wǎng)中，是水肥一體化系統(tǒng)的控制調(diào)配中心。輸配水管網(wǎng)包括各種干管、支管、毛管及相關(guān)連接件，負(fù)責(zé)將首部樞紐處理過的水流按要求輸送到各個(gè)角落。滴水器是將水流變成水滴，均勻地滴入土壤中。

2.2.2 肥料選擇

水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)肥料選擇提出了一定要求。1）確保肥料的溶解性良好。盡可能使用完全速溶的專用肥料，如果不能完全溶解，那么需要提前在容器內(nèi)溶解好，然后將上部溶液倒入施肥罐中，防止殘?jiān)氯晤^。2）選擇腐蝕性較小的肥料。這與水肥一體化系統(tǒng)的材料息息相關(guān)，如硝酸銨、硫酸銨容易腐蝕鍍鋅鐵，磷酸可以腐蝕不銹鋼等。另外，不同肥料之間也可能會(huì)發(fā)生相互影響，不能同時(shí)使用，需要嚴(yán)格控制[3]。

2.2.3 技術(shù)特點(diǎn)

滴灌水肥一體化技術(shù)具備提高資源利用率、降低勞動(dòng)量等優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)化程度明顯高于施肥槍，同時(shí)由于出水量小，壓力問題可以忽略不計(jì)，可以均勻地浸潤(rùn)作物根系，對(duì)作物生長(zhǎng)影響較小，因此具有更廣的適用范圍，尤其是在沙漠少水的情況下，遵循少量多次的出水原則，能夠滿足作物基本的水分和養(yǎng)分需求，并且降低蒸發(fā)量。滴灌水肥一體化技術(shù)也有一定的局限性：1）滴頭直徑較小，很容易發(fā)生堵塞問題，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，可能會(huì)使整個(gè)滴灌系統(tǒng)效率大大降低，在一些水質(zhì)不佳的地方適用性并不強(qiáng)；2）滴灌的補(bǔ)水方式很容易形成地表鹽分積累的問題，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)和土壤性質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生不利影響。這些都是需要著重考慮的技術(shù)特點(diǎn)。

2.3 智能水肥一體化技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，尤其是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的加快推進(jìn)，促進(jìn)了水肥一體化智能管理系統(tǒng)的研究應(yīng)用。智能水肥一體化系統(tǒng)集合了水肥一體機(jī)、傳感器、觸摸屏及滴灌系統(tǒng)等，根據(jù)不同農(nóng)作物生長(zhǎng)需求進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，能夠提升水肥一體化系統(tǒng)的應(yīng)用效果。智能水肥一體機(jī)涵蓋了過濾器、信號(hào)采集器、濾網(wǎng)等主要設(shè)備。過濾器是一種先進(jìn)高效、操作簡(jiǎn)便的全自動(dòng)過濾裝置，能夠?qū)⑺手械碾s質(zhì)截留住，防止影響系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)；信號(hào)采集器主要通過土壤中的濕度傳感器獲取土壤信息，通過相關(guān)程序轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，水肥一體化管理系統(tǒng)通過比對(duì)土壤水肥量值和系統(tǒng)設(shè)置值，自動(dòng)下發(fā)指令，收到指令后，開始灌溉作業(yè)，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定數(shù)值后停止灌溉，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的效果。水肥一體化智能管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)處理層及遠(yuǎn)程控制層能夠?qū)崿F(xiàn)精確分析、合理決策、科學(xué)管控，需要強(qiáng)大的軟硬件支持，不但需要前期投入大量資金，而且對(duì)管理人員的技術(shù)能力也提出了一定的挑戰(zhàn)，因此，智能水肥一體化技術(shù)需要經(jīng)歷一定的發(fā)展時(shí)間才可能達(dá)到廣泛應(yīng)用的目標(biāo)[4]。

3 存在的問題及解決策略

3.1 問題

3.1.1 技術(shù)層面

水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)綜合管理技術(shù)，需要其他配套技術(shù)的大力支持。我國(guó)的水肥一體化技術(shù)研究應(yīng)用起步較晚，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的因素有很多，針對(duì)于不同區(qū)域、不同農(nóng)作物的需水需肥規(guī)律研究尚不全面，沒有形成完整的水肥一體化技術(shù)體系，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)用效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，而且從技術(shù)層面到產(chǎn)業(yè)層面仍然存在一定的距離，需要實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的跨越。水肥一體化技術(shù)需要相關(guān)配套設(shè)施的支持，許多企業(yè)盲目引入或仿造外國(guó)設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備適用性差，或者質(zhì)量難以得到保證。同時(shí)，缺乏高端的全水溶肥產(chǎn)品，并不能滿足水肥一體化系統(tǒng)的使用要求。

3.1.2 推廣層面

水肥一體化技術(shù)涵蓋了農(nóng)田水利、灌溉工程、肥料、土壤及栽培等多種專業(yè)知識(shí)，在綜合性人才缺乏的情況下，很難兼顧各個(gè)方面，不能形成全面系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)。許多農(nóng)業(yè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣手段落后，在面對(duì)一些復(fù)雜技術(shù)產(chǎn)品時(shí)，很難做到講清楚、說明白。另外，水肥一體化系統(tǒng)的一次性投入相對(duì)較高，設(shè)備折舊年限較長(zhǎng)，對(duì)于一些普通農(nóng)戶而言，需要具備相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)實(shí)力才敢于去嘗試。因此，在水肥一體化技術(shù)應(yīng)用推廣中，農(nóng)民的積極性并不高，對(duì)于一些復(fù)雜的技術(shù)，也缺乏足夠的能力去學(xué)習(xí)和掌握[5]。

3.2 應(yīng)對(duì)策略

3.2.1 加強(qiáng)政策引導(dǎo)

水肥一體化技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要手段，能夠有效改變我國(guó)農(nóng)村農(nóng)業(yè)的落后面貌，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，因此政府應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)。相關(guān)部門要積極聯(lián)合科研院所開展相關(guān)技術(shù)研究，根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植種類，建立各種作物灌溉施肥制度，完善水肥一體化技術(shù)體系，形成一套切實(shí)可行的水肥一體化技術(shù)應(yīng)用模式，推動(dòng)技術(shù)成果向產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化。不斷規(guī)范設(shè)備設(shè)施市場(chǎng)，嚴(yán)格把控水肥一體化系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量；同時(shí)加強(qiáng)水溶肥市場(chǎng)監(jiān)管，推動(dòng)高質(zhì)量全水溶肥產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售[6]。對(duì)于一次性投入大的問題，相關(guān)部門應(yīng)積極研究對(duì)策，給予資金補(bǔ)貼或者低息貸款，吸引廣大農(nóng)戶和社會(huì)各方積極參與，讓他們能夠沒有后顧之憂地開展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.2.2 加大推廣力度

好的技術(shù)、好的產(chǎn)品同樣需要強(qiáng)有力的宣傳推廣，制訂全方位、立體化的技術(shù)推廣方案，充分調(diào)動(dòng)技術(shù)人員、企業(yè)、農(nóng)民的積極性。增加農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣經(jīng)費(fèi)，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保證農(nóng)機(jī)推廣人員的綜合素質(zhì)能夠滿足要求，通過線上、線下多種渠道，傳遞先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，提高農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)水平。在線下，可以通過會(huì)議、培訓(xùn)、參觀及考察等方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)宣講，讓農(nóng)戶能夠切身感受到技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性，積極樹立先進(jìn)典型，營(yíng)造相互學(xué)習(xí)、相互促進(jìn)的良性發(fā)展氛圍。在線上，通過微信群、公眾號(hào)、短視頻平臺(tái)，講解水肥一體化技術(shù)要點(diǎn)，演示操作流程，傳達(dá)成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[7]。水肥一體化技術(shù)培訓(xùn)需要面對(duì)不同的群體，采取不同的培訓(xùn)方式，制訂不同的培訓(xùn)內(nèi)容，盡可能提高培訓(xùn)質(zhì)量和效率，讓相關(guān)人員能夠全面高效地掌握技術(shù)要領(lǐng)，并根據(jù)存在的問題及時(shí)解決，防止消極情緒的蔓延，保證最終的推廣效果[8]。

4 結(jié)語

闡述了設(shè)施農(nóng)業(yè)和水肥一體化技術(shù)的內(nèi)涵，并針對(duì)簡(jiǎn)易水肥一體化技術(shù)、滴灌水肥一體化技術(shù)、智能水肥一體化技術(shù)進(jìn)行了分析，提出水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用推廣中存在的主要問題及應(yīng)對(duì)策略。希望能夠起到積極的現(xiàn)實(shí)意義，充分認(rèn)識(shí)水肥一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)技術(shù)研究和宣傳推廣，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。