水肥一体化技术在实际应用中存在的问题及对策

许庆广

（北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司 北京 通州 101149）

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，被誉为现代农业的“一号技术”。水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体或液体肥料，按作物的需肥规律和特点，通过管道和滴头适时适量地输送到作物根部，满足作物生长所需的水分和养分供给。如滴灌、喷灌和无土栽培均属于水肥一体化中的一类技术[1]。

近几年水肥一体化技术得到了快速发展，但由于思想理念、技术培训、售后服务等方面存在问题，导致其在使用过程中产生了很多问题，严重影响到人们对水肥一体化技术的认知和接受程度，阻碍了水肥一体化技术更广泛、更深入的发展。

1 水肥一体化技术构成

水肥一体化技术的构成从工程实施方式包括水源工程、供水系统、水处理系统、水肥控制系统、田间输配水管网系统、数据收集控制系统6大部分。

1.1 水源工程。只要水质符合灌溉要求，均可作为灌溉的水源。包括江河、渠道、湖泊、井、水库等，为了充分利用各种水源进行灌溉，并使水质达到灌溉要求，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相应的输配电工程，这些统称为水源工程。

1.2 供水系统。该系统主要包括供水水泵、变频、压力传感器(或远传压力表)、配电系统等，其功能主要是根据水肥一体化系统的需要，将1台或多台水泵串联起来，利用变频技术，将灌溉水加压到所需要的压力范围内，通过各级管道输送到田间灌水器。供水系统是整个水肥一体化系统动力的主要来源，调节并控制系统的供水压力和水量，以满足灌溉的要求。

1.3 水处理系统。是对水质进行初步的过滤、酸碱度调节，或根据种植需求调节水的硬度等。对于以江河水、湖水等作为灌溉水源的，由于水中杂质含量较多，水质较差，对其处理较为复杂，通常会做一些水净化、过滤等；对于井水而言，则相对简单一些，只做一些过滤即可。当然，对于无土栽培的还应当对灌溉水进行更严格的处理，使其达到无土栽培对水质的要求。通常情况下，考虑到滴灌、微喷对于水质要求较高，水肥一体化系统普遍配置过滤装置，包括离心过滤器、砂石过滤器、叠片过滤器等。

1.4 水肥控制系统。水肥控制系统可以说是水肥一体化技术的核心部分，控制着整个水和肥的运行方式。常用设备是灌溉施肥机，通过有线或无线的方式控制灌溉单元电磁阀的启闭，实现手自动控制。虽然市场上的灌溉施肥机型号多样，样式也不同，但功能比较相似。灌溉施肥机分为现场和远传操作2种控制方式，通常配有手动或自动2种模式。在手动模式下可直接控制施肥泵和电磁阀的开闭；自动模式下可设置灌溉程序、灌溉日期、灌溉时间段、施肥时间或施肥量、EC或PE值等，设备将按照设置好的参数进行灌溉和施肥。

1.5 田间输配水管网系统。田间输配水管网系统一般由干管、支管、田间首部、毛管及灌水器组成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管径根据流量进行配置，田间首部根据种植需求安装有过滤器、文丘里和电磁阀等，毛管目前多选用小管径PE管或内镶式滴灌带、边缝迷宫式滴灌带等。干管或分干管进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。输配水管网的作用是将处理过的水或肥，按照要求输送到灌水单元和灌水器，毛管是微灌系统的末一级管道，在滴灌系统中即为滴灌管，在微喷系统中，毛管上安装微喷头。

1.6 数据收集控制系统。数据收集控制系统涉及数据收集、传输、反馈及存储4个方面。数据收集主要是通过各种传感器采集包括土壤、空气、植物等各种环境或生物体的各种数据，以供控制系统使用。传输主要是数据的通讯方式，分为有线和无线传输2种方式，数据通过传输上传到上位机或者云平台上。反馈主要是计算、分析各种运行数据，对各设备或电磁阀等输出点进行控制，达到所设定的参数，实现控制效果。存储是将采集的数据保存在本地服务器或云平台上，不仅可以利用保存的数据对现场设备进行控制，还可以随时查看运行记录和历史数据。数据收集控制系统可以通过电脑软件或手机APP对其进行操作，控制整个水肥一体化系统的运行，进行远程水肥管理。

2 存在的问题

2.1 前期设计存在缺陷。水肥一体化是系统工程，规划设计是水肥一体化技术合理应用的前提。然而很多园区对于水肥一体化工程规划设计重视不足，轻设计，重工程实施，导致工程建成后，在运行过程中发现各种不足或重大缺陷，甚至需要对工程进行修理或返工，严重影响水肥一体化技术的使用，造成投入成本大幅上升。

2.2 管理者和操作人员认可程度低。由于管理者对该技术接触较少、理念比较落后，仅了解比较简单的灌溉和施肥设备，特别是一线操作人员，年龄一般偏大，知识水平较低，对新技术和设备应用操作学习慢，普遍存在抵触心理，宁愿按照原先的方式进行灌溉施肥，也不愿意使用先进的水肥一体化技术[2]。以北京地区为例，很多农业园区在水肥一体化方面投入大量的资金和精力，甚至从国外进口设备，但由于管理人员的认知和操作人员能力有限，导致水肥一体化设备未能充分发挥其作用，有的园区设备已经闲置，锈迹斑斑。水肥管理依然按照原有的方式操作，导致资源和技术双重浪费，更加深了对水肥一体化技术的不认可。

2.3 对设备操作维护保养不重视。水肥一体化设备投入运行后，很多设备需要分阶段按时维护保养，但由于管理者或操作人员对其重视程度不高，责任心缺乏，对设备操作说明书、操作规范不认真阅读查看，未对设备进行定时保养，导致设备在运行一段时间后出现各种问题。诸如水压不足、管道漏水、过滤器不按照说明书或操作规程进行清理、冬季防冻措施不规范甚至缺失、使用复合肥等溶解度较低的肥料、田间管道防护不足、设备未按照规程进行保养等，严重影响水肥一体化设备的运行，更造成管理者和使用者对水肥一体化技术的进一步的不信任、不认可。

2.4 未持续对水肥一体化技术进行学习。水肥一体化技术作为一项先进的农业灌溉施肥技术，已在世界范围内得到认可和接受。水肥一体化技术是否可以发挥其最大作用，主要取决于管理者或使用者对水肥一体化技术的掌握程度。很多园区管理者和使用者本来对水肥一体化技术的认知就低，知识相对匮乏，在水肥一体化技术应用过程中不注重知识的持续学习和技能的提升，致使水肥一体化技术未能充分被利用，体现不出其使用效果，反而认为水肥一体化技术或设备不好用，对其产生抵触心理。

2.5 缺乏对水肥管理的长远规划。对水肥管理长远规划是水肥一体化技术应用中不可缺少的一环。很多应用水肥一体技术的园区或农场，在水肥一体化工程建设完成后，并未对其应用进行系统、长远的规划，特别是在水肥管理、人员安排、培训学习、技能提升、规范制定等方面，未形成合理的规范、制度，散乱管理、临时安排、随意操作时有发生，不注重水肥管理分析、总结，使水肥一体化技术流于形式，疏于管理，最终导致水肥一体化技术和设备闲置、废弃。

3 对策及建议

3.1 重视水肥一体化工程规划设计。首先需要找到专业的企业，专业的水肥一体化工程建设企业会对园区或农场的各个方面进行充分考虑，勘查各种数据，通过对数据的分析，给出专业的建议，并根据现场和长远种植需求，对水肥一体化工程进行全面、富有逻辑的规划和设计。把问题从规划设计的时候给予解决，预防水肥一体化在应用过程中因规划设计不严谨产生问题。

3.2 加强水肥一体化技术培训。技术培训是水肥一体化技术应用过程中必不可少的管理内容。技术培训需要制定计划，定时培训。技术培训需要由专业的单位或人员组织和实施，应涉及对水肥一体化技术的发展趋势、水肥一体化技术在世界农业中的应用、水肥一体化技术原理及应用等内容，并针对本园区或农场的水肥一体化系统进行操作培训，包括水肥一体化技术应用过程中对设备、管道等的维护保养，以及水肥管理等。

3.3 持续进行水肥一体化技术学习。水肥一体化技术培训是学习的一方面，同时还需要管理者和使用者从自身出发，制定持续的水肥一体化技术学习计划，通过专业的书籍、新媒体、技术讲座等渠道，在水肥一体化技术原理、操作及使用方面进行不间断的学习，加深对水肥一体化技术的认知程度，提升对水肥一体化技术和设备的操作技能。同时，管理人员和使用人员要多走出去，考察先进的水肥一体化技术，了解不同的水肥一体化设备，多学习其它园区成功的水肥一体化技术应用和实践经验。

3.4 做好水肥管理长远规划。水肥管理规划是水肥一体化技术应用的前提。在水肥管理方面，主要针对操作人员管理、培训学习、技能提升、操作规程、规章制度等几个方面进行规划，合理安排操作人员通过长期可持续的培训和学习，提升管理者或操作人员的技能，结合园区或农场的要求和特点，制定合理的水肥一体化操作规程，使水肥一体化技术应用的各个方面形成规范的制度，真正的让水肥管理落到实处，使水肥一体化技术应用可持续、可发展。