灌溉施肥技术的发展与应用

杜 森

（全国农业技术推广服务中心，北京 100125）

民以食为天。粮食问题永远是人类生存发展面临的首要问题，解决好十几亿人口吃饭问题始终是我国政府面临的首要民生问题。我国水资源紧缺，时空分布不均，随着全球气候变暖的不断加剧，自然降水不确定性显著增加，水资源供需矛盾更加突出。近年来，我国北方地区旱灾频繁发生，受灾面积不断扩大，华北、东北地下水资源严重超采，南方季节性、区域性干旱日趋严重，干旱缺水已成为威胁粮食安全、制约农业可持续发展的主要限制因素。在这种紧迫形势下，今后农业发展已不能再依靠大量消耗水资源的外延式增长，大力发展节水农业，推广普及灌溉施肥等现代农业技术，全面提升农田水分生产效率，是保障国家粮食安全、发展现代节水型农业、促进农业可持续发展的必由之路。

1 我国农业用水现状

我国位于大陆性季风气候地带，是世界上水资源严重紧缺的13个国家之一，人均水资源占有量约2200m3，仅为世界平均水平的28%。现阶段我国粮食生产总耗水量约5700亿m3，其中有效消耗灌溉水约1600亿m3，其余主要依靠自然降水，年农业生产用水缺口达300亿m3以上。此外，我国水资源时空分布极不均匀，水土资源不匹配。东北和黄淮海地区粮食产量占全国的53%，商品粮占全国的66%，但地下水超采严重，华北平原已形成9万多km2的世界最大地下水开采漏斗区。据统计，我国现有旱作耕地面积0.67亿hm2以上，约占耕地总面积的55%，基础设施薄弱，水资源利用效率低。近年来，北方地区干旱缺水状况呈加重趋势。随着人口增长以及工业化、城镇化深入发展，工农之间、城乡之间争水矛盾将进一步加剧，农业用水将实现零增长。同时，我国农业用水中还普遍存在大水漫灌的现象，不仅造成水肥资源浪费，还带来了水环境恶化、水质和土壤污染等问题。灌溉水平均利用率只有43%，每立方米水的农业产出只有0.83kg，比世界平均水平低30%。水资源短缺已成为我国农业发展的首要制约因素。

2 灌溉施肥技术的发展

发达国家和地区高度重视水、肥资源的高效利用，自20世纪60年代开始推广应用灌溉施肥技术。灌溉施肥又称为水肥一体化技术，是将肥料配对成肥液，借助压力灌溉系统，在灌溉的同时将肥料输送到作物根部土壤，适时适量地满足作物水分和养分需求的一种现代农业新技术。灌溉施肥将灌溉与施肥有机结合，使水和肥料在土壤中以优化的组合供应给作物利用。其特点是根据作物需水需肥规律进行少量多次的灌溉和施肥，水分和养分的供应与根生长的空间、时间保持协调一致，最大限度地减少水、肥的流失，有效提高水、肥利用率和生产效率。近10年来，我国开展了一系列灌溉施肥技术的研究与推广，并已初步形成了主要农作物的灌溉施肥技术方法。

2.1 大田作物灌溉施肥

大田作物灌溉施肥最成功的例子是新疆的棉花膜下滴灌。1996年，新疆引进了滴灌技术，经过3年的试验研究，成功地研究开发了适合大面积农田应用的低成本滴灌带。1998年开展了干旱区棉花膜下滴灌综合配套技术研究与示范，研究开发了与滴灌技术相配套的施肥和栽培管理技术，即利用大功率拖拉机将开沟、施肥、播种、铺设滴灌带和覆膜一次性完成，在棉花生长过程中，通过滴灌控制系统，适时完成灌溉和追肥。该项能够节水50%，节肥30%，省工10%，提高棉花产量20%。目前，此项技术已在甘肃、山西、宁夏、内蒙古、河北等省（区）推广应用，涉及的农作物扩大到马铃薯、加工型番茄、甘蓝型油菜等作物。

2.2 蔬菜作物灌溉施肥

蔬菜是高需水需肥作物。在日光温室条件下，为了追求高效益，农民在生产资料的投入上较普通蔬菜地高5～10倍，因而造成肥水资源大量浪费，同时导致耕地质量退化、农产品质量下降等问题。灌溉施肥技术能够显著提高水肥利用率，在蔬菜作物生产上具有极大推广潜力。近年来，全国农技中心在北京、河北、山东等省（市）组织研发了包括番茄、黄瓜等10余种蔬菜在内的灌溉施肥技术模式。滴灌施肥技术在大棚蔬菜种植中应用，可以改善棚内生态环境，提高棚内温度2～4℃，降低空气湿度8.5%～15%，水资源利用率90%以上，节水50%，节肥30%。

2.3 果树作物灌溉施肥

根据不同的地形和水质，果树作物的微灌设备有滴灌、微喷和小管出流3种模式。由于种植果树的地方降水相对较多或水资源条件较好，微灌设备主要用于干旱期的补充灌溉和关键生育期的施肥控制。根据各地的实践和示范，果树滴灌施肥可以提高抗旱能力，调整树势，提高果树小年的产量，提高果品的商品率。果树作物灌溉施肥已在南方的荔枝、芒果、香蕉、柑橘上成功应用，果实产量提高10%；在北方苹果、梨、桃、葡萄上成功应用，果实产量提高15%以上。

3 灌溉施肥技术的推广

2002年以来，全国农技中心组织各地开展了灌溉施肥技术集成试点，取得了初步的经验。2003年开始，灌溉施肥技术列为重大节水技术之一，在北京、河北、山东、山西、新疆、甘肃、内蒙古等省（区、市） 的15种作物上开展示范推广，累计建立灌溉施肥核心示范区100多个，面积6.67万hm2，展示微灌施肥技术方法和成效。与此同时，与有关科研、教学、推广单位合作，研发、集成技术模式，配套灌溉设备，编制《微灌施肥技术要点》、《蔬菜灌溉施肥技术》、《蔬菜水肥一体化》、《果树小管出流》等科普读物，培训了大量技术骨干，带动农民应用灌溉施肥新技术。

据不完全统计，灌溉施肥技术应用范围涉及全国20多个省（区、市），每年面积超过66.7万hm2。实践证明，应用灌溉施肥技术，自动化程度高，可以实现精准灌溉，精准施肥，既节本增效，又减少环境污染，节水、节肥、节药、节地和省工。在经济效益方面，每公顷蔬菜增产150～1000kg，水分生产率提高45～75kg/mm，每667m2果品增产150～300kg，水分生产效率提高6～10.5kg/mm。此外，滴灌减轻了大棚内的空气湿度，降低了病虫害的发生程度，每667m2可节约农药投入80元以上。在生态效益方面，微灌施肥比地面灌溉每667m2节约灌溉水60～120m3，节水30%～50%，蔬菜节肥25%～30%，果树节肥25%以上。由于微灌减少了水向深层的渗漏，减少了化肥投入，避免了移动性强的营养元素如氮素的淋洗流失，从而减轻对地下水的污染。在社会效益方面，灌溉施肥可以减轻灌溉和施肥的劳动强度，并有利于农产品标准化生产，提高农产品品质和市场化程度，促进农民增收。

4 存在的主要问题

4.1 投入严重不足

在研究方面，灌溉施肥的专题研究项目少，投资规模小，研究成果不多，特别是缺乏适应各地不同情况的、系统的、标准化的应用技术成果。在推广应用方面，面向农民的宣传、培训力度不够，政府财政补贴机制没有完全建立，推广面积小。目前我国灌溉施肥面积仅占微灌面积的25%左右，远落后于以色列（80%）和美国（65%），灌溉施肥技术的效益和作用尚未得到充分发挥。

4.2 技术不够完善

灌溉施肥是将灌水与施肥紧密结合、实现水肥一体化的高新技术，内容复杂，科技含量高，不仅要合理地设计、配备、安装灌溉设施设备，更要深入地研究作物需水需肥规律，制定科学的灌溉制度和施肥方案。但目前技术研究开发比较分散，灌溉设备与技术体系不配套，系统性、集成度不够，使灌溉与施肥相脱节。此外，我国微灌设备与施肥配套设备产品形式单一，技术含量低，设备研究与生产企业联系不紧密，制约了灌溉施肥技术的应用。

4.3 管理水平偏低

灌溉施肥不仅要配备相关设备，更需要配套合理的灌溉施肥制度和管理。灌溉施肥制度受人为因素影响大，我国农民科技素质普遍偏低，多数情况下凭经验进行管理，而根据土壤水分养分含量及作物营养状况实施即时监测的灌溉施肥技术应用较少，造成灌溉施肥的效率不高。

当前，按照高产、优质、高效、生态、安全的要求，发展现代农业成为我国农业和农村经济发展的重要任务。灌溉施肥技术作为重要的节水节肥和增产增效新技术，将进入一个研究、生产、推广并进发展的黄金时代期，前景十分广阔。