小麦微喷（滴）灌水肥一体化高产优质高效生态栽培研究进展

石雄高 裴雪霞 党建友 张定一

（1山西农业大学农学院，030801，山西晋中；2山西农业大学小麦研究所，041000，山西临汾；3贺州学院党委办公室，542899，广西贺州）

在经济社会发展的浪潮中，我国农业得到了快速发展，规模不断壮大，产业不断升级，效益不断提高，但农业用水也日益增多，水资源供需矛盾日渐凸显。目前，缺水已成为制约农业发展的重要因素，多年来我国农业缺水量维持在300亿m3以上[1]。近几年农业用水量和肥料用量见表1。传统农业中大田漫灌和肥料撒施等粗放的栽培方式存在水资源利用不科学、不合理和化肥过量盲目施用等现象，资源浪费严重，利用率低[2-4]，造成氮肥以NO3—N形式淋溶到深层或浸出土壤而被损失，导致土壤板结、肥力下降、质地退化和地下水污染等农业生态问题[5-8]。同时，施用氮肥和灌溉会促进土壤向大气排放N2O，增加温室气体排放量，其中灌溉可提高N2O排放量50%～140%[9-11]。因此，为实现我国农业现代化可持续发展，需要转变发展方式，走资源集约且高效利用的绿色发展道路，水肥一体化技术适用于现代农业发展。

表1 2015-2019年我国农业生产中水资源和化肥使用情况Table 1 Utilization of water resources and chemical fertilizers in agricultural production in China from 2015 to 2019

小麦作为我国第三大粮食作物，是国民口粮的重要支柱，在国家粮食安全中占有重要位置。统计数据[12]显示，2020年我国小麦播种面积达到2.338×107hm2，占当年全国粮食总播种面积的20.02%。传统小麦栽培方式在籽粒产量、品质、水肥消耗与利用率上有较大提升和优化空间，由于种植区域主要分布在我国北纬 20°～41°的干旱地区，大部分地区年降雨量不能满足其生长发育，且农业环境问题较为突出[13-15]。而被称为农业“一号技术”[16]的水肥一体化是打破小麦这一生产瓶颈的有效手段，为国家粮食安全和农业可持续发展做出重要贡献。

1 水肥一体化技术简述及国内外发展现状

1.1 技术简述

20世纪60年代，水肥一体化技术起源于以色列，随后广泛应用于干旱缺水以及经济发达的国家，目前该技术已逐步向发展中国家推广应用[17]。水肥一体化技术是根据作物每个生长阶段不同的水肥需求规律和土壤水分、养分状况，将水和所需要的肥料混合成专用营养液，借助灌溉压力系统均匀、定时、定量地将营养液直接输送到作物的根部和叶部，为作物生长提供充足的养分和水分[18-20]。在农业生产中，应用较为广泛的水肥一体化技术采用微喷灌和滴灌，相比传统灌溉和施肥方式，该模式可分别提高水分和肥料利用率40%～60%和30%～50%，省工50%，增产增收达15%～30%，且在减少农药用量、提高作物品质、改善土壤环境、降低氮肥损失和 N2O排放等方面具有显著的生产生态优势[21-25]。作为节水省肥的高效农业技术，目前水肥一体化已广泛应用于全世界的温室、果园和大田等作物[26-29]。

1.2 国外发展现状

国外水肥一体化技术起步较早，发展较快，在以色列、荷兰、美国、韩国等沙漠国家和发达国家已得到广泛普及和推广，并研发出了 NetaJet和Fertikit系列（以色列，NETAFIM公司）、Frtimix系列（以色列，Eldar-Shany公司）、Nutri-line系列（荷兰，PRIVA公司）和BH系列（韩国，普贤公司）等较为先进且成熟的灌溉施肥机产品[30]。这些产品能够根据作物类型、生育时期、土壤性状、环境参数等制定不同的灌溉施肥策略，为作物精准地提供水分和养分，实现作物栽培的智能化[17]。

截至2018年，以色列90%以上的农业生产实现了水肥一体化智能管理，广泛应用于温室育苗、大田栽培和果蔬种植等农业领域，可回收利用75%的农用废水，提高 40%～60%的水分利用率和30%～50%的肥料利用率，达到节水省肥、增产增效的栽培效果，让其从“沙漠之国”跃身成为“农业强国”[31]。美国水肥一体化技术已达到国际先进水平，是世界上推广应用水肥一体化技术面积最大的国家，其中50%的农场采用叶面喷灌，43%采用地面滴灌，7%采用其他灌溉方式[32]。水肥一体化技术应用在美国各类作物的生产中，以马铃薯应用面积最大，其次是果树、玉米，所生产的水肥耦合专用肥料占其国内肥料总量的38%以上[31]。此外，美国专门成立了水肥一体化相关管理部门，并建立了服务农业生产的线上平台，针对不同地理区域、自然条件、作物种类等制定一系列灌溉制度，有效提高了水肥利用率和生产生态效益[33]。荷兰则是根据作物不同生育时期的水肥需求规律，开发出了可进行自动配比水肥的智能水肥一体化灌溉系统，在有限的农业用地上实现了作物产量最大化[34]。

1.3 国内发展现状

我国水肥一体化技术发展起步较晚，20世纪70年代开始从墨西哥引进滴灌设备，并开展滴灌设备与农艺栽培技术结合的研究[35]。1980年自主研制了国内第1代成套滴灌设备，此后逐渐实现灌溉设备规模化生产，目前在农业生产中应用于20多种农作物，包括棉花、果树、蔬菜等经济作物以及小麦、玉米、大豆等粮食作物[17,36]。在技术引进与自主研发协同推进的基础上，近几年相关企业、高校与科研单位研发了大量水肥一体化设备和灌溉技术，其中在新疆地区应用的棉花膜下滴灌施肥技术已达到国际领先水平[37]。

近年来，国家大力倡导发展水肥一体化技术，出台相关政策文件，如《推进水肥一体化实施方案（2016-2020年）》、《国家节水行动方案》等，并主张从经济作物扩展到粮食作物，为技术推广应用提供了有力支持和保障[38-39]。截至2016年，我国水肥一体化技术在玉米生产上应用面积超过1.0×106hm2，小麦上超过3.0×105hm2，并提出在2020年作物种植总应用面积达到2.7×106hm2的目标[40]。相较于农民传统灌水施肥模式（表2），水肥一体化技术在我国小麦栽培上可减少31.58%灌水量，节省氮肥9.01%，产量、水分生产力和氮肥利用效率分别提高1.83%、22.22%和 20.70%，具有节水省肥、资源高效利用和稳产增产的多重效益[41]。目前，该技术已由小范围试验示范发展为大面积推广应用，覆盖东北、华北、西北和南方大部分地区，近些年，节水灌溉工程面积不断扩大（表3），但在技术开发创新、推广与应用以及农技人才队伍建设上，与世界先进水平仍有较大差距[31,35]。

表2 水肥一体化技术和农民传统灌水施肥模式在我国小麦栽培上生产效益的比较Table 2 Comparison of production benefits between fertigation and farmers’ traditional irrigation and fertilization practices in wheat cultivation in China

表3 2015-2019年我国耕地灌溉面积和节水灌溉面积Table3 Irrigation areas of cultivated land and water-saving in China from 2015 to 2019 ×103hm2

2 微喷（滴）灌水肥一体化对小麦产量和品质的影响

2.1 对小麦产量的影响

统计[12]显示，2020年我国小麦播种面积同比下降1.5%，单位面积产量同比增长2.0%，总产量同比增长0.5%，但进口数量却创下1996年以来新高，同比增幅达1.4倍。说明我国小麦产量虽然连年增长，但仍很大程度依赖于进口，因此需要最大程度提高产量。而水肥一体化技术能够根据小麦不同生育期水肥需求规律进行分期灌水施肥，可以有效发挥水肥协同作用和提高水肥利用效率，进而实现高产高效栽培。

关于小麦微喷（滴）灌水肥一体化分期灌水施肥的增产机理，前人开展了大量研究。Zhao等[42]研究发现，小麦水氮一体化生育期内灌水施肥3次，产量比不施肥和农民施肥模式分别提高 32.5%和15.1%，且氮肥偏生产力较农民施肥模式提高29.5%。有研究[43]表明，水肥一体化模式下小麦分次施纯氮240kg/hm2（底施60%+拔节期追施25%+灌浆期追施15%），同时在生育期（拔节期+开花期+灌浆期）灌3次水，能够促进营养器官干物质和氮素的积累与转运及产量的提高，产量较对照提高了31.88%。这与张英华等[44]在微喷灌条件下通过控制灌水频率（少量多次）和施氮量（分期、适量）来提高冬小麦产量的结果基本一致。究其水氮科学运筹原理，主要是水肥一体化分次施氮减少了小麦生育期总耗水量，提高了水分利用效率，延缓了灌浆期叶片衰老速度，增大了冠层光截获面积，促进了叶片光合作用及花后干物质的合成与积累，提高了千粒重，进而提高籽粒产量[45-46]。

在作物生育期内，向根系提供有效养分和水分对促进生长和提高产量至关重要[47]。小麦根系干重和密度在水肥一体化条件下显著增加，而其与籽粒产量具有很强的正相关性[48]。分蘖数和成穗率亦是影响小麦产量的重要因素。与传统灌溉方式相比，水肥一体化能增加春季冬小麦最大分蘖数及株高，减少无效分蘖，提高成穗率和千粒重，可显著增产14.29%～18.96%[49-50]。同时，氮肥种类对小麦产量也有影响。(NH4)2SO4相比于CH4N2O、NH4NO3和Ca(NO3)2，可分别提高小麦产量 11.3%～25.1%、13.7%～46.1%和16.4%～32.7%，是水肥一体化模式下小麦的优势氮源[51]。此外，在适当减水减肥条件下，水肥一体化亦能维持小麦产量稳定，甚至增产。在减少灌水方面，Man等[52]研究发现，在微喷灌条件下，灌水量减少50%与充分灌水相比，小麦产量差异不显著，水分利用效率提升，说明轻度水分亏缺复水后小麦产量出现补偿效应，达到节水、稳产的效果。在减施肥料方面，Zhang等[53]研究表明，虽然水氮一体化减施 25%氮肥会降低小麦净光合速率和冠层气孔导度，但产量和水分利用效率没有明显下降，能达到很好的稳产效果；但也有研究[54]认为，在磷、钾肥减施30%条件下，采用微喷灌水肥一体化技术可以提高小麦产量并满足其生育期对氮、磷、钾肥的需求。

2.2 对小麦品质的影响

随着国家供给侧结构性改革，以及人们生活水平的提高，对绿色、优质农产品的消费需求越来越大。因此，小麦未来将向绿色、高效、营养、健康的方向发展，优质小麦产业将得到快速发展[12]。水肥一体化技术能满足小麦在关健生育期“吃饱喝足”的养分需要，改善小麦缺素症状，进而提高籽粒品质。但目前高产和优质仍无法达到平衡[55]，且影响小麦品质的因素较多，也较为复杂，包括土壤、肥料、小麦品种和环境[56-60]，亟需探寻平衡产量与品质的优化路径。

灌水和施肥模式均能显著影响小麦品质[61]。籽粒蛋白质含量是小麦的重要品质指标，对其烹饪质量有很大影响[62]。氮肥与小麦籽粒蛋白质含量呈正相关，而磷、钾肥影响不显著[63]。平衡氮、磷、钾和硫肥可以防止由小麦产量增加而导致的籽粒蛋白质含量降低，是实现产量与品质平衡的有效施肥措施[64]。而水肥一体化模式下，适度的水分亏缺和适宜的施肥量有利于小麦对氮、磷、钾肥的吸收利用，促进籽粒品质提高[65]。张孟妮等[66]基于微喷灌水肥一体化对小麦品质的研究发现，在一定范围内，施氮量与籽粒蛋白质及其各组分含量、面筋含量呈正相关，且以微喷灌4次（越冬水+拔节水+孕穗水+灌浆水）和优化施氮（N 225kg/hm2，60%底施+30%拔节期追施+10%灌浆期追施）的水氮一体化组合处理下籽粒品质最高。

微喷（滴）灌较传统漫灌而言，小麦蛋白质含量、沉降值和稳定时间均显著提高，且微喷灌可提高籽粒硬度、面粉吸水率和面筋强度，有利于改善小麦品质[67-69]。武继承等[70]基于沼肥及其与化肥配施水肥一体化模式对小麦生长影响的研究发现，与对照组相比，小麦蛋白质含量可提高0.30g/100g～1.00g/100g，粗淀粉含量可提高0.57%～2.22%，籽粒品质明显提升。沉降值是测定小麦品质的综合指标，与小麦食品加工品质呈显著或极显著相关[71]。有研究[67]表明，在磷、钾肥施用处理相同条件下，滴灌沉降值均高于微喷灌。

3 微喷（滴）灌水肥一体化对小麦水肥利用率的影响

3.1 对水分利用率的影响

传统的大水漫灌方法水分有效利用率仅为30%～40%[72]。而微喷（滴）灌水肥一体化技术根据作物生长周期的需水规律、土壤墒情、根系分布状况等制定灌溉制度，按需供水，使土壤中的水分含量处于作物生长的最佳状态，提高了水分利用率。有研究[73-74]发现，微喷（滴）灌水肥一体化灌溉模式下，作物对水的利用率高达90%以上，节水35%～70%，平均节水率为52.7%，在节水方面优势明显。

虽然小麦是高耗水作物，但大量研究结果表明，水肥一体化亦可提高其水分利用率，具有很好的节水效果。如Wang等[75]连续3年基于不同灌溉方式对小麦生理特性的研究发现，滴灌比畦灌节水14%～35%（约45.9～114.8mm），水分利用效率显著提高。聂紫瑾等[76]亦研究发现，与地面浇灌相比，在正常年份和干旱年份下，滴灌可以减少小麦生育期45～105mm灌水量和57.5～86.4mm耗水量，水分利用率提高了6.2%～16.0%。Li等[41]基于Meta分析方法综述了我国水肥一体化技术的研究进展，其结果亦表明，滴灌可以降低作物蒸腾率11.3%，提高水分生产率26.4%，其中小麦节水潜力可达22%（约87mm）。亦有研究[77]认为，微喷灌和滴灌节水效果略有不同，相较于漫灌模式，可分别提高小麦生育期节水潜力10%～40%和11%，以及水分利用效率83.15%和77.09%。

在农业生产中，土壤具有蓄水保墒的重要作用，可为作物提供生长发育所必需的水分。传统畦灌使更多的水分以蒸发形式流失，微喷灌则可以有效降低田间蒸发，增加0～20cm土层贮水量，且由于微喷灌雾化程度高，灌水均匀，更有利于深层土壤存蓄水分，为小麦生育期提供充足的水分[78]。有研究[79]发现，微喷补灌处理亦有利于小麦主要根层水、肥、气、热协调，增强土层根系密度和活力，促进对土壤水分的吸收和利用，且减施20%氮肥能降低小麦对土壤水分的消耗，明显提高水分利用效率和灌溉效益。但土壤水分过多易影响小麦根系正常呼吸作用，不利于水肥吸收，通过灌水量和灌水时期的调控形成适度水分胁迫，反而有利于提高水分利用效率[80-82]。故适当增加水肥一体化灌溉次数，可有效降低小麦生育期总耗水和花前耗水量，提高花后耗水量和耗水比例，进而提高水分利用效率[44]。而Shen等[83]研究认为，通过调控灌水量亦可提高小麦水分利用效率，在我国华北平原地区，水肥一体化模式下定额灌溉36～45mm为最佳推荐量。

3.2 对肥料利用率的影响

根据2013年《中国三大粮食作物肥料利用率研究报告》显示，中国小麦氮、磷、钾肥当季平均利用率分别为32%、19%和44%，已进入国际公认适宜范围内，但仍处于较低水平，还有很大提升空间。2015年，提出力争到2020年主要农作物化肥用量零增长，肥料利用率达40%以上。水肥一体化技术可根据作物和土壤养分需求状况，对灌水、施肥量和次数进行调控，促进作物对养分的吸收利用，进而提高肥料利用效率[84-86]。

已有研究[79,87]表明，微喷灌水肥一体化处理能显著改善施肥均匀程度，防止水肥无效蒸发和深层渗漏，并形成适当养分胁迫，增加0～60cm土层小麦根系密度、根重和根表面积，截获和吸收更多的有效养分，极大提高了肥料利用效率。陈静等[88]在黄淮海平原地区对免耕冬小麦的研究发现，采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法，滴灌后水分移至作物根区内，减少了灌溉水深层渗漏的风险，促进了作物对随水施入肥料的吸收，合理滴灌施肥较常规施肥总体可节约氮肥23.47%、磷肥28.33%和钾肥47.89%。亦有研究[89]认为，在新疆地区滴灌水肥一体化较常规施肥相比，春小麦氮和钾肥利用率分别提高了4.7%和3.2%，但磷肥利用率差异不明显。

小麦是对氮素反应强烈的谷类作物，而氮是水肥一体化技术中最常用的一种肥料营养元素，通过水肥一体化分期施用氮肥可以有效提高其利用率[51,86,90-91]。与传统灌溉方式相比，可调控的小麦动态水肥一体化氮肥施用模式能在很大程度上影响土壤中养分离子与其他媒介的反应，减少氮肥损失[92-93]。例如，微喷灌和滴灌可减少深层土壤中NO3--N积累，降低氮淋失风险，从而促进小麦对氮肥的充分吸收和高效利用[94]。我国作物对磷肥利用率偏低，为7.3%～20.1%，但适当减施磷肥并不会显著降低作物产量，反而可以提高磷肥利用率和农学效率[95-97]。水肥一体化模式下，适当减量施用氮、磷、钾肥亦有同样效果。Bai等[98]对冬小麦的研究发现，相比于地面浇灌和常规施肥，在氮、磷肥减施30%（N 235kg/hm2，P 118kg/hm2）条件下，滴灌的肥料偏生产力提高48.5%，是华北平原地区值得推广的水肥一体化灌水施肥模式。张晶等[99]试验结果也表明，与传统栽培模式相比，微喷灌常量施肥条件下，小麦生育期氮肥施用量不变，磷、钾肥各减施30%并分期施用，能够促进氮、磷、钾间养分协调和提高氮素利用率，从而保证稳产和品质的提高，实现肥料高效利用。

4 微喷（滴）灌水肥一体化对土壤水肥运移规律和N2O排放的影响

4.1 对水肥运移规律的影响

农业生产是全球环境氮污染的主要来源，有超过50%农用氮肥损失到环境中，其在土壤中主要以NO3--N形式淋失，少量以可溶性有机氮淋溶，每年氮肥深层渗漏损失高达 1.0×103t，造成水资源污染、水体富营养化以及土壤性状恶化[100-103]。传统畦灌和漫灌等耕作方式粗放，水肥利用率低，田间蒸发和深层渗漏严重。虽然水肥一体化技术生态优势显著，但在干旱半干旱地区，滴灌施肥模式会提高土壤中的盐分，形成明显的积盐区和脱盐区，从而可能影响作物根系的生长发育，并导致地下水污染[104]。因此，探寻滴灌条件下土壤水肥运移规律是非常必要的。

根据作物生长需要，将水肥耦合协同供应，不仅可以提高水肥利用率、降低生产成本，对减少水分深层渗漏和降低氮肥淋失风险也发挥重要作用[105-106]。有关研究[49,107-110]发现，水肥一体化模式下水肥主要集中分布在0～80cm土层内，越靠近耕层，水肥含量越高，且能有效防止水肥田间蒸发和深层渗漏，进而增加根区水肥供应量、提高水肥利用率、改善土壤质量、减少农业污染，实现小麦高效生态栽培。灌溉方式可影响无机氮在0～20cm耕层的含量及分布[111]。滴灌由于水肥用量少、施用次数多，平均可减少90% NO3--N深层淋失，且在秸秆还田条件下，滴灌比漫灌明显减少约10倍氮肥淋失量[102,112]。而漫灌因水肥施用过量，导致硝态氮淋失严重，易造成土壤酸化、土壤养分失衡，并破坏土壤微生物群落结构[113-114]。但在干旱地区，当滴灌水肥耦合灌水量和施肥量超过一定阈值时，氮肥和钾肥均可被淋洗到100cm土层以下，而磷肥淋洗不明显[107]。滴灌条件下，磷、钾肥减施且随灌水分次施用，可提高耕层有效磷和速效钾含量，而微喷灌则差异不显著，且滴灌较微喷灌和漫灌可提高0～40cm 土层有效磷含量[67]。李亚莉等[115]研究表明，不同滴灌年限小麦土壤速效养分含量的最大值均在耕层，且随着土层深度的增加而逐渐降低。

滴灌水肥运移方向和运移速度主要受灌水量与施肥量影响，同时也受土壤环境状况影响。微喷补灌施肥较为均匀，有利于土壤NO3--N横向运移和被小麦吸收利用，而滴灌模式下灌水量会影响水、氮的水平和垂直运移，施氮量主要影响氮素的水平运移[87,116]。陈静[116]研究发现，灌水量越大，滴灌施肥后水分和NO3--N运移的垂直深度越深，减少灌水量则可以降低灌溉水深层渗漏损失和NO3--N深层淋溶风险；当灌溉系数为0.5和1时，水分和NO3--N主要向下运移至0～60cm和0～80cm土层，且灌溉系数为1时可以保持冬小麦―夏玉米整个生育期 0～80cm 土层含水量为田间持水量的75%～80%以上。当膜下滴灌时，水肥运移规律主要体现在土壤盐分运移耦合性上。冀雅珍等[117]研究认为，土壤含水量与含盐量存在负相关性，土壤水分分布不受肥料液浓度影响，肥料液浓度与含盐量存在正相关性，但随肥料液浓度增大，表层土壤含盐量变大，深层土壤变化规律不明显。

4.2 对N2O气体排放的影响

N2O是一种有害的温室气体，其效果是CO2的296倍，每年全球农业生产排放量高达 0.11×106～6.30×106t，约占人类活动排放N2O的84%[118-121]。土壤产生N2O主要是由于施用氮肥导致NH4+在好氧条件下发生硝化作用，而灌溉则会增加土壤湿度、降低土壤孔隙度和通气性，进而加剧 N2O排放[122-124]。当氮肥在作物生育前期全部施入且吸收利用率较低时，土壤中的氮很容易在几周内损失掉，包括以N2O的形式排向大气[125-126]。而在小麦和玉米等作物生育期内，少量多次施入氮肥则可以减少N2O排放[125,127]。

基于水肥一体化模式下，现有研究多是聚焦探寻滴灌对 N2O排放的影响，虽然研究结果存在差异，但大多数认为该模式有利于减少N2O排放。当氮肥和水分过剩时，水肥一体化可能会在土壤中形成多重气压，从而导致更高的N2O排放风险[128]。故有研究[129-130]认为，滴灌水氮一体化对减少N2O排放效果不显著，甚至会增加N2O排放。但Kennedy等[131]对沟灌和滴灌的比较发现，滴灌可以减少近50%的N2O排放量。Leanne等[128]对小麦和油菜进行连续4年的研究也发现，相比一次性施入氮肥，生育期内滴灌水氮一体化（中、低水平氮肥，总施用量分别为90和60kg/hm2）条件下，N2O平均排放系数为0.16±0.04%，2种作物N2O排放量总体降低了32%，其中小麦最高可降低59%。Zhang等[132]对我国北方地区冬小麦―夏玉米轮作模式下探究水氮一体化氮肥施用量对 N2O排放影响的研究亦有类似结果。除了施肥和灌溉方式，N2O排放亦受不同氮肥种类和灌溉方式组合的影响。Tian等[133]研究发现，在冬小麦―夏玉米轮作模式下，相比漫灌+NH4Cl处理，滴灌+Ca(NO3)2+NH4Cl混合处理可以减少33%的N2O排放量。这些研究结果表明，水肥耦合和少量多次的灌水施肥模式可以有效减少N2O排放。

5 总结与展望

随着农业科学技术的不断发展和普及，水肥一体化技术在我国已经得到了广泛推广应用，尤其在北方干旱地区应用最多、效益最大，在实现高产优质高效生态的现代农业发展目标中扮演了重要角色。现代信息技术的发展让水肥一体化技术变得越来越智能化、高效化、生态化，使现代农业不断向集约高效和可持续发展的方向转型升级。而小麦作为生育期长、耗水肥多的作物，应用这项先进技术后，产量、品质、水肥和环境等方面均有明显优势，生产和生态效益大大提升，有力保障了国家粮食安全，且对资源高效利用和生态环境保护起到了很好的促进作用。

我国小麦水肥一体化栽培取得了明显成效，但也存在一些问题与不足。在技术开发与创新方面，技术开发成本总体较大，设备操作流程较为复杂，且性价比高的智能型水肥一体化灌溉设备较为缺乏，在肥料配方、水肥用量、灌溉频次、管理方法等方面未能形成一套科学、准确的灌溉决策系统，大多是凭农民个人经验进行灌水施肥。在技术推广与应用方面，小麦多为分散种植，经济效益增加不明显，且宣传力度不够，农民认可度低；水溶肥配方较少，收铺微喷带机械缺乏，劳动成本增加、效益降低；设备操作方法复杂，开发和销售企业应对农民进行技术指导与培训，提高售后维修服务水平，降低上门维修费用，及时解决设备使用过程中出现的问题。在小麦生理与栽培研究方面，不同氮肥用量对小麦籽粒灌浆速率和氮素吸收利用以及耗水特性的影响机制尚未明确，氮肥后移是否能促进叶面施肥、籽粒蛋白质组成变化以及其他营养与加工品质是否得到改善等还需要进一步研究；现有研究多是针对大量营养元素，而微量营养元素在水肥一体化条件下对小麦生理特性和产量、品质以及环境的影响机制尚不清楚；对缓解氮肥损失和N2O排放的效果研究结论不一致，且关于N2O的排放多是聚焦对滴灌进行研究，相关研究结果说服力和代表性不足；现有研究大多集中在一个试验点、有限的灌溉和施肥模式以及某种特定的作物，其结果和数据不足以描述和确定全国范围内水肥一体化的总体效益；小麦水肥高效利用的分子水平已是学术界的一大研究前沿，但关于水肥一体化技术下小麦水肥高效利用的分子调控机制研究鲜有报道。

针对以上问题，需要社会各界共同努力解决，使水肥一体化技术尽快从“高端农业”走向更大面积的应用推广，从设施农业走向大田。政府可加快完善相关奖励激励机制，加大相关建设资金投入和技术推广力度，加强专业农技人才队伍建设，组织开展农技科普活动，并与有关研发企业和单位加强合作，推动技术指导与培训的普惠化，以及行业经营与服务的规范化。同时，科研人员应主动对接农业生产实际需要，积极挖掘当前有关科研空白，努力攻关国家重点科研项目，为水肥一体化技术在现代农业科学生产上提供理论指导和技术支撑。例如在提升设备智能化水平上，可结合“3S”和人工智能等技术，建立设备科学决策系统和专家远程可视化决策系统，切实为农民提供科学、准确的决策指导。又如在小麦水肥一体化对微量营养元素的响应机制上，通过与传统水肥施用模式、不同水肥组合及不同肥料组合模式等进行对比，探明水肥一体化条件下微量营养元素对小麦生理特征、产量与品质、水肥利用率以及农业生态环境的影响特性。在小麦水肥一体化的水肥高效分子调控机理上，通过利用已发现的水肥高效基因进行筛选和鉴定，以及通过植株优良性状的筛选对水肥高效基因进行挖掘和利用，并利用植物基因工程、细胞工程和植物组织培养等现代生物技术进行分子育种和推广种植。种植户应提升设备操作与维护、水肥用量与浓度配比等农业知识和技能，加快土地流转和土地承包，抱团成立合作社，确保在自然条件允许的小麦种植区域能够实现规模化生产和提高经济效益，为水肥一体化技术的推广应用创造条件。