德州市水肥一体化技术的应用推广现状及建议

李玉红 姚海军 刘洪蓬

摘要 分析了德州市水肥资源利用现状及水肥一体化发展现状，阐述了水肥一体化推广的具体做法，总结了其取得的成效，分析了当前面临的问题，提出了发展水肥一体化的建议，以期为水肥一体化工作的开展提供参考。

关键词 水肥一体化；现状；做法；成效；问题；建议；山东德州

中图分类号 S365 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）19-0242-03

德州市位于鲁西北平原地区，现辖2个区、2个市、7个县和2个国家级开发区，土地总面积10 356.32 km2，人口576万人，耕地总面积64.4万hm2，人均耕地1 120 m2，是全国重要的优质粮棉生产基地和肉、蛋、奶、蔬菜等农产品供应基地，也是全国首个整建制的吨粮市，粮食产量已连续多年位居全省首位。德州市是产粮大市，农业是用水大户，农业用水量占用水总量的83%，德州市水资源紧缺，年平均降水量约585 mm，多年平均水资源总量为13.71亿m3，人均占有量为211 m3，是全国平均水平的1/10、全省平均水平的61%。水肥一体化技术有较大发展空间。

1 水肥资源利用现状

1.1 水资源紧缺

德州市现有耕地64.4万hm2，人均耕地1 120 m2。年平均降水量约585 mm，低于全省年平均降水量（680 mm）。水资源总量13.7亿m3，人均占有量239 m3，低于全省308 m3的人均占有量，平均水资源占有量2 130 m3/hm2，远低于全省3 975 m3/hm2的平均水资源占有量，也低于水源严重紧缺的以色列（4 260 m3/hm2）；地下水开发利用率高达90%以上，浅层地下水超采面积达到1 221 km2，水资源短缺已严重制约了农业的可持续发展。

1.2 农业用水利用率不高

德州市农田灌溉设施与现代节水农业要求差距较大，以畦灌、沟灌等地面大水漫灌为主，灌水技术落后，灌溉水有效利用率较低，影响了农田灌溉效益的发挥。目前，德州市农田灌溉水有效利用系数为0.625，低于全省平均水平（0.650）；平均水分生产率仅为1 kg/m3左右。蔬菜灌水量达到3 000～6 000 m3/hm2，水分利用率更低。

1.3 化肥用量大，利用率低

2015年，德州市施用化肥总量达117万t左右（实物量），占全省化肥施用量的8%，氮肥利用率为35%左右。耕地平均化肥用量约为1 815 kg/hm2（实物量），高于全国平均化肥用量（约300 kg/hm2）。蔬菜的过量施肥现象尤其突出，化肥利用率仅20%左右。过量施肥不仅破坏了生态环境，还造成了土壤板结、设施菜地土壤退化和次生盐渍化等问题，严重影响了农产品质量和农业可持续发展。

水资源短缺、化肥用量比重大已严重制约了农业的可持续发展。应通过发展水肥一体化，加快农业用水用肥方式由粗放型向集约型转变，由大水漫灌向精准灌溉转变，扩大水肥一体化面积，实现增产增效不增水，缓解水资源短缺的矛盾。

2 水肥一体化发展现状

水肥一体化技术是借助低压灌溉系统，将肥料溶解在水中，在灌溉的同时进行施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术[1]。水肥一体化技术，是发展现代农业的重大技术，是建设资源节约型、环境友好型现代农业的“一号技术”，是发展现代农业的重要途径。水肥一体化技术，实现了由渠道输水向管道输水的转变，实现了由土壤施肥向作物施肥的转变，实现了由传统农业向现代农业的转变。现代化离不开自动化，没有自动化就没有现代化。德州市水肥一体化技术应用既有自动伸缩喷杆装置的高端设备，也有简易压差式施肥灌溉设备，呈现简易设备与高端技术并存的特点，适宜于不同种地规模的农户。

2.1 发展面积

德州市水肥一体化技术从2009年开始在设施蔬菜上试验示范，面积不断扩大，到2015年底全市水肥一体化面积约有1 333.33 hm2，其中设施蔬菜占水肥一体化总面积的90%以上，露地蔬菜占比很少，大田作物仅刚刚起步。截至2017年年底，全市发展水肥一体化面积7 026.67 hm2。水肥一体化技术主要应用于粮田以及设施蔬菜和露地蔬菜生产。

2.2 应用模式

根据不同种植作物、不同生产方式，采取了不同的水肥一体化技术模式，既有小面积、分散经营蔬菜大棚农户单井单棚滴灌施肥模式，又有集中连片、组织管理健全的大棚蔬菜种植区一井供多棚、恒压变频滴灌施肥模式；大田作物采用的有喷水带施肥模式、可移动立式喷灌施肥模式和地埋式自动伸缩喷灌模式。

2.2.1 大田应用模式。德州市樂陵市西段乡西崔村面积为33.33 hm2大田水肥一体化技术，首部采用了自动反冲洗过滤系统、智能化施肥机、电磁阀等组件，末端采用地埋式自动伸缩系统等先进设备，设备操作简单，运行实现自动化。末端喷头为自动伸缩，灌溉后自动缩到地下40 cm以下，不影响机械化耕作。应用水肥一体化技术，33.33 hm2良田1～2人1 d即可完成灌溉施肥工作，同时可节约肥料30%，节约用水50%，节约耕地5%左右，减少人工70%，极大地促进了农业生产，尤其是规模化经营解决了劳动力束缚问题，实现了“6.67 hm2良田1人即可轻松管理，农业灌溉1 d即可完成”。

德州市甘薯生产大县夏津县333.33 hm2大田甘薯生产全部都应用了地埋式自动伸缩喷灌水肥一体化技术，临邑县666.67 hm2露地蔬菜应用了喷水带施肥水肥一体化技术，且都已具规模化，取得了良好的经济效益、社会效益和生态效益。

2.2.2 智慧大棚模式。德州市临邑县临南镇的凯盛浩丰智慧农业大棚由中国建材国际工程集团有限公司和青岛浩丰食品有限公司共同建设，投资1.7亿元，占地7 hm2，是目前国内单体占地面积最大的现代化农业设施。大棚采用温度控制和灌溉控制，温度控制采用5段控制法对每天不同时间段的温度进行控制，通过智能环控系统，能够根据植物需要的最佳温度自动调整温度；灌溉控制通过自动化控制和肥水一体化系统，实现精准灌溉和施肥，灌溉用水采用的深井水经过RO水处理系统处理后，将原水EC值降到0.1以下，然后按照配方施肥进行配肥灌溉。灌溉回液会被回收再利用，回收的回液经过多层杀菌处理，但不过滤掉肥料，将肥料和干净的回水重新配肥循环利用，实现节水节肥和水肥的最大利用效率。大棚投产后年产量将达5 100 t，是普通大棚的3～4倍，产值达8 000万元，效益显著，是农业绿色高产高效的先行者和引领者。

3 具体做法

3.1 明确目标任务

编制了具体实施方案，明确了水肥一体化技术年度推广计划，确定了技术路线、技术模式和技术要点，制定了时间表、路线图，确保了水肥一体技术的推广应用。

3.2 强化技术服务

一是开展了针对不同层次农技人员、设备经销商及广大农民的技术培训，对种植大户、家庭农场、专业合作社和农业龙头企业等新型农业经营主体进行全程指导；二是组织专家和技术人员深入到村、到户，面对面地进行现场技术指导，及时解决技术推广中出现的问题；三是注重技术模式筛选，在实际工作中探索节水节肥技术参数、效果评价、土壤墒情监测、测土配方施肥等基础性技术工作，以便更好地应用于实践。

3.3 打造核心示范区

在乐陵市、临邑县等地建立了水肥一体化技术示范区，让农民可复制、可操作，充分发挥了示范带动效应。结合各类项目召开现场会，推动水肥一体化技术快速发展。

3.4 强化技术宣传培训

充分利用广播、电视、报刊、网络等各种媒体的作用，采用制作水肥一体化宣传片、公益广告、发放明白纸等方式，大力普及农业节水节肥知识和先进实用技术，宣传水肥一体化的重要性、紧迫性，营造全社会关注、重视和支持水肥一体化技术的良好氛围。

4 水肥一体化推广取得的成效

2017年全市推广水肥一体化面积5 880 hm2，全市水肥一体化共投资6 651.24万元，其中省财政投资1 901.98万元，市级财政投资10.00万元，县财政投资202.80万元，自（统）筹资金4 536.46万元。其中，蔬菜面积2 720 hm2，粮田作物2 533.33 hm2，果树花卉626.67 hm2。根据测算，年可节水600万m3，节肥逾2 000 t，节本增效约8 000万元。

采用水肥一体化设施的大棚，滴灌施肥与常规畦灌施肥相比，一是明显降低了棚内空气湿度，空气湿度可降低8.5～15.0个百分点；二是棚内温度得到保持，滴灌施肥减少了通风降湿次数，棚内温度一般较常规畦灌高2～4 ℃，有利于增强微生物活性，促进作物对养分的吸收；三是改善了土壤理化性状，克服了因灌溉造成的土壤板结，减少了土壤养分淋失以及对地下水的污染[2-3]。

4.1 经济效益

4.1.1 节肥。实现了平衡施肥和集中施肥，减少了肥料挥发和流失以及养分过剩造成的损失，具有施肥简便、供肥及时、作物易于吸收、肥料利用率提高等优点[4]。在作物产量相近或相同的情况下，水肥一体化施肥较传统技术施肥节省化肥40%～50%。

4.1.2 减轻病虫害发生。空气湿度降低，在很大程度上抑制了作物病害的发生，减少了农药的投入和病害防治劳动力的投入，滴灌施肥农药用量减少15%～30%，节省劳动力225～300个/hm2。

4.1.3 增加产量，改善品质。可促进作物产量的提高和产品质量的改善，设施栽培增产17%～28%。

4.1.4 节本增效。水肥一体化设备经济效益包括增产、改善品质获得的效益和节省投入的效益。设施栽培一般节省投入6 000～10 500元/hm2，其中节水电1 275～1 950元/hm2、节肥1 950～3 750元/hm2、节农药1 200～1 500元/hm2、节省劳动力2 250～3 000元/hm2；增产增收1.5万～3.6万元/hm2。

4.2 社会效益

水肥一体化技术有效提升了农民科学施肥水平，减轻了灌溉和施肥的劳动强度，有利于农村集约化生产和适度规模经营发展，促进了农业增产、农民增收和节能减排。

4.3 生态效益

水肥一体化技术有效缓解了地下水超采和农业面源污染问题，水肥和农药的用量明显减少，水肥利用效率显著提高；实现了能源节约、环境优化，农田生态环境得到显著改善。可见，水肥一体化技术对发展生态、绿色和可持续农业具有十分重要的意义[4-5]。

5 存在的问题

5.1 财政资金投入不足

财政资金投入不足，限制了水肥一体化试验示范的规模范围和推广应用面积，辐射带动作用有限。德州市水肥一体化技术的应用多是在支农惠农项目资金的支持下发展起来的，农民自筹资金应用水肥一体化的比例很低；且水肥一体化技术应用实施单位有水利、国土、农开办、农业等多个部门，分散实施，没有形成合力和影响力；政府、农民和社会等各方面的積极性没有充分调动起来。德州市是农业大市，是京津冀粮食、蔬菜等农产品供应基地，适合推广水肥一体化技术的日光温室大棚和大拱棚面积约有2.67万hm2，但水肥一体化的实际应用面积仅占20%，在小麦、玉米等粮食作物上的应用才刚刚起步，需投入更多的资金用于带动水肥一体化技术的推广。

5.2 设备性能要求高

设备采购多样化，质量参差不齐，企业安装设计不够规范，影响了使用效果和设备的使用年限。德州市水源、水质复杂多样，首部设备一次性投入较大，多数农民意识不到其一次投入后可以多年使用的好处。无论是设备造价、配套基础设施建设，还是当前规模化经营程度均制约着大田水肥一体化的发展。

5.3 技术要求高

水肥一体化技术要求高，若缺乏系统的培训，则无法充分发挥水肥一体化技术的作用。许多农户难以详细了解全部环节，只是根据厂家要求简单使用，缺乏技术指导；部分企业重销售、轻服务，尤其是低价中标后企业售后服务更难以保障。另外，大部分农民没有亲身体验到水肥一体化技术的效果，对新设备、新技术的认可度不高。

5.4 农业生产集约化程度低

农业生产集约化程度低、分散经营限制了自动化精准灌溉施肥设备的发展。尤其是大田水肥一体化设备适合规模化经营的地块，面积大，对设备性能要求高，一般还需有配套的水、电、泵房和附属设备用地。

6 建议

6.1 加强组织领导，确保责任落实

政府要高度重视，切实加强对此项工作的领导和组织协调，统筹安排以水肥一体化为中心的节水农业发展大局。建立节水农业和水肥一体化领导机制，及时研究解决工作中存在的困难和问题。各有关部门要加强沟通配合，形成合力，共同做好水肥一体化工作；农业技术人员要深入基层，强化技术指导服务，把推广水肥一体化技术各项工作落到实处。

6.2 加大扶持力度，引导多方参与

水肥一体化技术应用涉及面广、任务量大，且前期投入和建后维护保养等费用较高，要实现目标任务，需政府出台有关政策，以财政投入为主导，引导农民积极参与，鼓励社会资金投入。各地政府要整合涉水涉地涉农项目资金，建立并完善水源和主管道工程，鼓励农民和新型农业经营主体、节水农业相关企业参与水肥一体化的田间设施建设，充分调动社会各界力量推广水肥一体化技术。

6.3 强化宣传指导，营造社会氛围

充分利用广播、电视、报刊、网络等各种媒体的作用，采用制作水肥一体化宣传片、公益广告、发放明白纸等群众喜闻乐见的方式，大力普及农业节水节肥知识和先进实用技术，宣传水肥一体化的重要性、紧迫性，营造全社会重视水肥一体化技术的良好氛围，使广大群众牢固树立资源忧患意识和环境保护意识，树立科学用水用肥观。

7 参考文献

[1] 高祥照，杜森，钟永红，等.水肥一体化发展现状与展望[J].中国农业信息，2015（4）：14-19.

[2] 李友丽，李银坤，郭文忠，等.有机栽培水肥一体化系统设计与试验[J].农业机械学报，2016，47（增刊1）：273-279.

[3] 闫振兴.水肥一体化节水灌溉对夏玉米水分利用的影响[D].泰安：山东农业大学，2017.

[4] 王锐，孙权.基于水肥一体化的酿酒葡萄高效栽培与效益分析[J].农业机械学报，2016，47（10）：115-121.

[5] 路永莉，白凤华，杨宪龙，等.水肥一体化技术对不同生态区果园苹果生产的影响[J].中国生态农业学报，2014，22（11）：1281-1288.