滴灌水肥一体化技术综述

樊庆鲁 尹飞虎 陈云董云社

（1.新疆农垦科学院，新疆 石河子832000；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐830000）

滴灌是目前最有效的节水灌溉方式。是按照作物需水要求，通过管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的水分和养分一滴一滴均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌施肥技术是当今世界上公认的最先进的精量灌溉、精准施肥技术之一。它利用滴灌设施以最经济有效的方式供给作物所需的水分、养分，并使其限定在作物有效根域范围内，实现对供给的水分和养分及作物个体和群体的有效调控，旨在作物的不同生育阶段将所需的不同养分和水分多次少量供给，肥水均匀浸润在特定区域的耕层内，满足作物生长发育的需要，达到节水节肥、高产高效的目的。该技术源于以色列，已在世界上80 多个国家和地区得到广泛应用。

1.滴灌水肥一体化技术的定义

水肥一体化技术起始于以色列，以色列自20 世纪60 年代初开始研究和应用滴灌技术，水肥一体化技术是伴随着滴灌技术而逐渐发展起来的。水肥一体化技术的英文名称为Fertigation”，即“fertiliza-tion（ 施肥）”和“irrigation（ 灌溉）”组合而成，直译为“施肥灌溉技术”，在我国称为“水肥耦合技术”或者“水肥一体化技术”，目前基本统一采用“水肥一体化技术”这一概念［1］。

根据灌溉方式的不同，水肥一体化技术主要分为喷灌和微灌水肥一体化技术，后者包括滴灌和微喷两种形式，其中滴灌发展最为迅速，应用最为广泛，节水最为显著。

2.滴灌水肥一体化技术的原理

滴灌水肥一体化技术是基于滴灌系统发展而成的节水、节肥、高产、高效的现代农业工程技术，可以实现水分和养分在时间上同步、空间上耦合，从根本上改变了传统的农业用水方式和农业生产方式，根据作物需水规律适时适量补水，不产生地面径流，减少渗漏损失，使水的有效利用率提高。运用滴灌随水施肥，水溶性肥料可以按不同作物、不同作物的不同生育期按量精准地供给作物根部，并能持续地供给，有利于作物根系吸收，提高了肥料利用率。降低肥料使用量，减少了肥料对土壤和水体环境污染。

3.滴灌水肥一体化技术的优点

3.1 节约肥料使用量

水肥一体化节本增效灌溉技术实现了土壤施肥向作物施肥的转变、水肥分开向水肥一体的转变，可精准控制施肥时间、肥料用量、养分浓度和营养元素间的比例，将肥料直接施于作物根部，易于作物吸收，节约肥料使用量，提高肥料利用率。据新疆农垦科学院研究表明：在棉花等产量同比情况下，滴灌随水施肥比常规施肥氮肥节省30%以上，氮肥利用率提高18%～25%，磷肥节省10%以上，磷的利用率提高5%-8%。

3.2 提高土地利用率

由于滴管系统采用管道输水，田间不需要修毛渠，不要打田埂，比常规灌溉增加土地播种面积5%～7%。

3.3 提高水资源利用率

相比于传统的大水漫灌，大量水资源浪费在作物的非根系区，水分利用率只有45%左右，水肥一体化节本增效灌溉技术实现了渠道输水向管道输水的转变、浇地向浇庄稼的转变，将水肥相融合直接浸润于作物根部，有效减少水分的下渗和蒸发，使喷灌的水分利用率达75%，滴灌的水分利用率达95%［3］。

3.4 提高人均管理定额和经济收入

常规灌溉种植玉米、小麦，每个劳动力只能管理2～3 hm2，而滴灌水肥一体化种植玉米、小麦每个劳动力管理7～10 hm2，管理定额提高2～3 倍，人均收入提高3～4 倍。

3.5 降低劳动强度

滴灌水肥一体化技术改变了常规灌溉制度，减少了放苗、除草、打田埂、修毛渠、人工施肥和大水漫灌浇水等田间作业，既减轻了农工的劳动强度，又为充分解放劳动力提供了技术条件，相应地提高了劳动效率。

3.6 减少杂草种子进入农田的途径和田间病虫害的发生

由于滴灌水肥一体化技术通过首部过滤，然后通过管道输水到田间，与常规大水漫灌相比杜绝了田间外杂草种子和病菌通过渠道水传播来源，减少杂草种子进入农田的途径，降低了除草的劳动投入。另外，滴灌水肥一体化技术只滴灌作物根部，作物行间保持土壤干燥，降低了土壤湿度和田间空气湿度，减少了病虫害的发生，降低了打药的成本。

3.7 改善作物品质增产增效

水肥一体化节本增效灌溉技术能适时、适量根据作物不同生长期营养规律精准进行灌溉施肥，明显改善和优化作物生长环境，促进果实果型饱满并增加单果质量，减少畸形果、腐烂果，提升果实口感，可在提高作物养分利用效率的同时提高作物产量，通常可增产10%～20%［3］。

4.我国滴灌水肥一体化技术的应用现状

我国自引入水肥一体化技术以来，其发展过程大致经历了四个阶段： 起始阶段、初步研究试验阶段、试验示范推广阶段、规模化快速应用阶段。

4.1 起始阶段

我国水肥一体化技术研究开始于1974 年，由墨西哥引进三套滴灌设备在不同省份建立了3 个试验点，面积5.3 hm2，试验取得了显著的增产和节水效果。1975 年我国决定研制滴灌设备，并在全国各省设立试点，1976 年将滴灌研究列为重点科研项目之一，推动了我国滴灌技术的深入研究［1］。1977 年新疆农垦科学院魏一谦、罗家雄等专家学习以色列经验、购置部分滴灌器材，利用饮用水源，在蔬菜、瓜果等园艺作物开展滴灌技术的试验研究。1979 年该团队参加了农业部组织的滴灌技术试验协作计划，并进行了5.3 hm2试验示范，取得了显著的节水、增产、省工效果，该成果1983 年获新疆兵团科技成果奖二等奖。从1974 年到1980 年，我国水肥一体化技术的研究处于学习和借鉴国外的起始阶段［2］。

4.2 初步研究试验阶段

20 世纪80 年代，在国家的支持下，国内相关研究单位和企业利用引进国外灌溉设备和购买专利、磨具等，进行了消化吸收和仿制等研究工作，并在田间和温室大棚开展了应用试验，取得了较好的效果。进入90 年代，国家充分意识到中国水资源的短缺，重新大力推广节水技术。启动了国家重点科技攻关项目，引进消化吸收及仿制了很多条滴灌生产线。因产品的生产成本很高，应用对象主要集中在蔬菜、花卉、果树等高经济价值作物上，大田作物应用较少。

4.3 试验示范推广阶段

“九五”“十五”期间，国家科技部、水利部等部门共同实施了国家重点科技攻关项目和国家重大科技产业工程项目，加快了滴灌设备、技术的创新和国产化进程，促进了技术成果的示范推广。1996 年，新疆兵团引进以色列成套滴灌设备，将滴灌技术与地膜覆盖技术有机结合，创造了膜下滴灌技术。之后几年，开展了相关技术及农艺措施试验研究，充分发挥其节水、节肥、节省机力、省工和增产、增效作用，为干旱地区发展高效节水灌溉技术开辟了一条新路。在设备引进和产业化方面，国内生产滴灌材料企业做了大胆尝试，使得滴灌材料成本降低很多，加速了大田作物应用滴灌技术的进程。

4.4 规模化快速应用阶段

“十一五”以来，是中国滴灌技术发展最快、成效更突出的时期。滴灌设备及器材全面实现了国产化、产业化，产品的质量及性能的稳定性、可靠性大幅度提升，达到发达国家水平；相关配套技术及产品日趋完善，工程与农艺措施的结合更加紧密，水溶性肥料的开发及施肥技术发展迅速，增产、增效显著；滴灌技术应用作物种类增多，范围扩大，应用区域面积迅速增大。

5.滴灌水肥一体化技术发展前景展望

农业农村部提出到2020 年，我国农业要实现“控制农业用水总量，减少化肥、农药使用量，化肥、农药用量实现零增长”。同时，我国仍然面临着要以占世7%的耕地养活了占世22%的人口问题。在此背景下，大力发展滴灌和水肥一体化将有利于解决控水减肥与粮食需求增长之间的矛盾，对于提高肥料利用率并减轻对环境的压力，保障粮食安全、保护生态环境具有极其重要的意义［2］。

滴灌技术是集装备和技术于一体的先进灌溉技术，是实现农业设施化、规范化、自动化的有效途径，它能使种植业最基本的两项农事活动（灌溉、施肥） 实现精准化，能大大提高农业资源产出率和劳动生产率。实践证明：滴灌技术可节水50%以上；单位面积粮食作物增产20%以上，水产比提高80%以上；单位耕地的播种面积增加5%～7%；单位面积等产量的农药化肥使用量减少30%以上，有效降低了农田和食品的污染源。

滴灌技术是一种广谱的节水技术，干旱半干旱、季节性或突发性缺水地区的洼地、坡地、山地等都适宜使用，适宜使用滴灌的作物种类也很广泛。据不完全统计：我国目前适宜采用滴灌的经济作物有油料、棉花、麻类、糖料、烟草、药材、蔬菜、瓜果等，面积约5066.67 万公顷；灌区小麦、玉米等粮食作物播种面积约4000 万公顷；果园面积约920 万公顷，且大部分分布在坡地和丘陵山区，缺少水源工程设施；设施温室、大棚面积约166.67 万公顷；治沙造林（仅经济林） 约366.67 万公顷［2］。可见，滴灌技术在我国有着广阔的发展前景。