沼液水肥一体化设施建设技术及在农业生产上的使用

安阳市农业农村局农村能源站 杨洪林

为贯彻落实党的十八大关于“四化同步”和“生态文明”的重大发展战略，2014 年起，原农业部农业生态与资源保护总站决定在安阳县永和镇建设现代生态农业创新示范基地，研究解决华北地区农业生产面临的突出问题，构建起生态农业技术发展的孵化器，总结一套适应华北地区的可看、可学、可复制的现代生态农业技术体系，带动发展高效生态农业，保护生态资源，改善人居环境。

沼液水肥一体化设施建设技术就是安阳市农村能源站在该基地总结形成的粮食生产、设施农业、林果业三大清洁生产技术体系中的关键支撑技术。截至2022 年，安阳市农村能源站已经试验示范该项技术7 年，并在安阳市多个县（市、区）推广使用，取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益。

一、沼液水肥一体化设施建设技术简介

（一）沼液水肥一体化内涵

沼液水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。沼液水肥一体化系统借助压力系统或地形自然落差，将沼液和可溶性固体（或液体）肥料配成肥液与水一起通过可控的管道系统，使水肥相融后形成水流，均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域，使植株根系周围的土壤始终保持疏松和适宜的含水量。同时，可以根据不同作物的需肥特点、土壤养分含量情况以及不同生长期需水需肥规律，进行不同的需求设计，把沼液、水分、养分定时定量、按比例直接提供给作物。

（二）沼液的要求

1.沼液的颜色为棕褐色或黑色。

2.沼肥重金属允许范围应符合沼肥施用技术规范（NYT2065-2011）中6.1 规定的要求（见表1）。

表1 沼肥污染物质允许含量 单位：mg·kg-1

3.沼肥的卫生指标应符合沼肥施用技术规范（NYT2065-2011）中6.2 规定的要求（见表2）。

4.沼液用于蔬菜、果木、花卉和大田施用，应根据作物需肥量和需水量等因素进行调配；调配后的混合液水质应达到农田灌溉水质标准（GB5084-2021）的规定。

表2 沼气发酵卫生标准

5.在使用滴灌设施时，沼液悬浮性粒物最大粒径应满足设施的参数要求。

（三）沼液水肥一体化设施

沼液水肥一体化设施由水源、首部枢钮、输配水管道、灌水器四部分组成。

1.水源。沼液水肥一体化设施的水源包括河流、水库、机井、池塘等。

2.首部枢纽。

（1）水泵。水泵要根据水源状况及灌溉面积选用。井灌区宜选用井用潜水泵或长轴深井泵。地表水源区则选用离心泵或潜水泵，其配套动力机为电动机或柴油机等。如果直接取水于有压水源（水塔、压力给水管、高位水池等），水泵和动力机则可省去。

（2）过滤器。使用滴灌灌溉系统的，应选用适合的过滤器，可选用筛网过滤器或叠片过滤器。库水、塘水及河水作为灌溉水源时，过滤器要根据泥沙状况、有机物状况配备，可使用旋流水沙分离器或砂石过滤器。

（3）沼液田间储存罐。沼液田间贮存罐（贮存池）体积要根据区域内农田单次可承载沼液量、每个机井的灌溉面积、沼气储存罐运输、焊接要求及沼液运输车的运输时间等综合确定。以原农业部永和现代生态农业创新示范基地为例，其沼液储存设施根据水泵最大流量为30 m3·h-1、肥水比1：6 设计，并考虑沼气储存罐运输焊接要求、沼液运输车的运输时间及10%的设计冗余，确定为10 m3的钢质圆柱状存储罐（砖混储存池）。

（4）控制设备和仪表。控制设备和仪表包括三通、阀门、流量和压力调节器、流量表或水表、压力表、安全阀、进排气网等。

3.输配水管网。灌溉水网应符合当地水资源开发利用、农村水利及农业发展规划的要求，与道路、林带、供电等系统以及土地整理规划相结合，充分利用已有水利工程设施，并根据需要设置排水系统。灌溉水网应通过技术经济比较及环境评价，确定水资源可持续利用的最佳方案。粮食作物灌溉宜采用渠道输水灌溉或地面移动软管灌溉。设施农业或林果业灌溉宜采用渠道输水灌溉或滴灌系统灌溉。灌溉系统应符合《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363-2006）。输配水管网按照系统设计，用PVC 或PE 等管材组成干管、支管和毛管系统。干管宜采用PVC 管，支管宜采用PE 软管，毛管宜采用PE 软管，与支管垂直铺设。灌水器宜采用滴灌管，滴灌管流量为2～12 L·h-1。

（四）施肥管理

1.粮食作物施用沼液。粮食作物施用沼液一般控制肥水比为1：6，每667 m2耕地每次灌溉水量控制在30～35 m3，沼液施用量控制在5～6 m3。

2.果树施用沼液。果树施用沼液一般控制肥水比为1：8，每667 m2耕地每次灌溉水量不超过40 m3，沼液施用量控制在5 m3，采果前30 d 停止施用沼液。

3.蔬菜沼液使用量。蔬菜沼液施用量应根据品种生长需要，温室温度、湿度等灵活确定，可按植株长势增减滴灌次数和滴灌量。沼液可作为叶面肥施用，气温高以及作物处于幼苗嫩叶期时，沼液用清水稀释10～20 倍施用；气温低以及作物处于生长中后期时，沼液用清水稀释5～10 倍施用。沼液也可防治蔬菜生产中的蚜虫、红蜘蛛和白粉虱等虫害。沼液还可作为蔬菜根外追肥，沼液先用清水稍释2～3 倍后施用，以防浓度过高，烧伤根系。果菜类蔬菜每公顷追施沼液32 500～45 000 kg。瓜类可在花蕾期或果实膨大期施用沼液，并加入3%的磷酸二氢钾，每公顷可追施30000～32500 kg。浇水多选择在晴天，尽可能避免阴天浇水。

（五）系统维护

1.过滤器。对于筛网过滤器，应定期清洗筛网。对于叠片过滤器，应当在发现过滤器前后压力变化较大时，清洗叠片过滤器。

2.滴灌系统。沼液滴灌前先滴灌清水5～10 min。沼液滴灌完后再滴灌清水10～15 min 将沼液冲出滴灌管道，以延长设备使用寿命，防止滴灌孔堵塞。发现滴灌孔堵塞时，可打开滴灌带末端的封口，用水流冲刷滴灌带内杂物，可使滴灌孔畅通。

二、沼液水肥一体化技术在农业生产上的使用

（一）沼液水肥一体化技术在粮食生产上的使用

永和生态基地核心区在牛房村农业大道南侧建设2 hm2的大田粮食生产沼液水肥一体化示范方1 个，安装沼肥水肥一体化灌溉设备1 套和20 m3沼液贮存罐1 个。示范方实施沼液与水混合灌溉，每667 m2粮食作物施用沼液5～7 m3，沼渣4～5 m3，并总结出“猪（秸秆）—沼—粮”生态循环农业模式，促使农民使用沼液由传统粗放式管理向精细化管理转变。

（二）沼液水肥一体化技术在设施农业生产上的使用

永和生态基地核心区在河南璐豪农业有限责任公司13.33 hm2温室蔬菜示范园内建设日光温室沼液水肥一体化示范方1 个，安装沼液水肥一体化灌溉设备1 套、15 m3沼液贮存罐1 个、沼渣存储池1 个。示范方实施沼液与水混合灌溉，每667 m2温室蔬菜使用沼液20 m3、沼渣4～5 m3，积极探索沼渣、沼液在温室蔬菜生产上的精准利用，总结出“猪（秸秆）—沼—菜”生态循环农业模式。

（三）沼液水肥一体化技术在林果业生产上的使用

永和生态基地核心区在兴和生态农业有限公司53.33 hm2的现代生态果园示范区建设生态果园沼液水肥一体化示范方1 个，安装沼液水肥一体化灌溉设备3 套、15 m3沼液贮存罐3 个。沼液采用二次过滤的方法，与水混合对果树进行微喷灌溉。果树每年使用沼液15 m3左右，分别在早春（3—4 月）、开花期、挂果期使用，每667 m2果树施用沼渣5 m3。示范方积极探索了沼渣、沼液在果树生产上的精确利用，总结出“猪（秸秆）—沼—果”生态循环农业模式。

沼液水肥一体化技术试验示范成功后，安阳市农业农村局农村能源站先后将该项技术在河南麦多生态农业科技有限公司（全国首批“生态农场”）、河南省鑫贞德有机农业股份有限公司（河南省沼肥生态循环农业示范基地）等单位推广使用，取得良好效果。

三、效益分析

（一）经济效益

经过多年连续使用，沼液水肥一体化技术经济效益显著。

粮食生产沼液水肥一体化技术示范区通过使用同一小麦品种进行对比试验，每667 m2小麦施用沼液7 m3,较常规种植模式每667 m2小麦平均减少施肥20 kg、减少用水10%，取得了良好的节水、节肥效果。

设施农业沼液水肥一体化技术示范区通过使用水肥一体化技术，每667 m2蔬菜使用沼液7 m3,较常规种植模式，每667 m2平均减少施肥100 kg、减少用水20%、节约农药用量10%，取得了良好的节水、节肥、节药效果。

林果业沼液水肥一体化技术示范区通过使用水肥一体化技术，用水减少20%～30%，人工成本节约20%，取得了良好的节水效果。

（二）环境效益

沼液中富含氮、磷、钾等营养成分和多种作物需要的氨基酸，且为活性态养分。通过使用沼液水肥一体化技术，灌溉用水量和化肥施用量大幅降低。沼液防治蚜虫、红蜘蛛和白粉虱等病虫害效果良好，减少了农药用量。沼液水肥一体化技术，可以节约水资源，有效控制水土、氮磷流失，改良土壤，提高土壤肥力，减少农药用量，降低土壤农药残留。

（三）社会效益

通过使用沼液水肥一体化技术，农民传统粗放型的农业种植方式得到了改善，农业生产种植水平得到了提高。同时，由于减少了农药、化肥的使用，化肥、农药在农产品中的残留大幅减少，农产品质量得到了提高。