第三章施肥的基本技術第三節水肥一體化技術

一水肥一體化概念

水肥一體化是利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農作物對水分和養分的需求，實現水肥同步管理和高效利用的節水農業技術。2水肥一體化技術是

一種全新的施肥理念以喂養嬰兒的方式喂養作物，“水分養分同時供應，少量多次，養分平衡”。3一般采用肥服從水、分階段結合法，把作物各生育期的施肥量分配到每次灌水中。4實現六個轉變渠道輸水向管道輸水轉變由澆地向給莊稼供水轉變土壤施肥向作物施肥轉變水肥分開向水肥耦合轉變單一技術向綜合管理轉變傳統農業向現代農業轉變水肥一體化，是發展現代農業的重大技術，更是“資源節約、環境友好”現代農業的“一號技術”。大水漫灌＝澆地滴灌＝澆作物5質流擴散二水肥一體化的植物營養學理論基礎6擴散——由于植物根系對養分離子的吸收，導致根表離子濃度下降，從而形成土體-根表之間的濃度差，使離子從濃度高的土體向濃度低的根表遷移的過程。根系是怎么吸收養分的？7質流——土壤中養分通過植物的蒸騰作用而隨土壤溶液流向根部到達根際的過程。是土壤養分向植物根部遷移的一種方式8質流和擴散需要水做媒介，沒有水這兩個過程不能完成，所以根系吸收不到養分。通俗講，就是肥料必須要溶解于水根系才能吸收。不溶解的肥料是無效的。9這些肥料在沒有溶解的情況下都不能被作物吸收。10

（一）有利于節水、節肥中國用9%的耕地，6%的淡水資源生產出占世界26%的農產品，養活22%的人口。“缺水”比“缺地”更嚴峻！三水肥一體化的意義我國農業水資源生產效率僅為0.8公斤/方，應用水肥一體化，水分生產效率可以提高到2公斤/方11P,KNO3NO3PKP可溶性肥料更有利于作物吸收NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3PKKNO3淋失小傳統灌溉水肥一體化NO3淋失大水肥一體化技術可有效提高肥料的利用率，并且比傳統灌溉淋失率小得多。30cm12

發展水肥一體化可大幅提高水肥利用效率，突破水肥資源約束，促進農業由資源消耗型向資源高效型轉變。應用水肥一體化節水40%以上，肥料利用率提高20%以上。

13（二）有利于增產

應用水肥一體化，糧食作物產量大幅提高20-50%，最高增產一倍。數據來源：全國農業技術推廣服務中心，2010年不完全統計14（三）有利于提高農業抗旱減災能力

每年旱災發生面積3~4億畝成災2億多畝絕收近5000萬畝因旱損失糧食500億公斤發展水肥一體化，用現代節水灌溉設備裝備農業，可有效提高農業抗旱減災能力。水肥一體化，節水40%以現有的農業灌溉水量，可以擴大灌溉面積3-4億畝15（四）有利于農業標準化、自動化、規模化和集約化發展

標準化：灌水、施肥、打藥都能標準化操作，均勻性高自動化：可方便配備自動控制設備，實現信息化管理規模化：為規模化經營提供技術支撐，1個人可管理100畝集約化：水肥藥一體化管理，節省勞動力30%施肥不下田輕松又省錢！16（五）有利于提高農業生態安全水平

土壤濕潤比只有60%，病害減少30%以上，農藥用量減少25%以上。少農殘，更安全。水分和肥料集中分布在作物根層，減少深層滲漏，既生態又環保。NN

溝灌沖肥滲漏嚴重!!!

水肥一體幾乎沒有滲漏!!!17四大力發展水肥一體化面臨良好機遇18國際

水肥一體化在世界上得到廣泛應用。2000年全世界應用面積5600萬畝，現在估計超過1億畝。以色列：90%以上耕地應用水肥一體化；澳大利亞：2007年設立100億澳元的國家節水計劃，其中約一半用于發展灌溉設施和水肥一體化；美國：微灌面積最大的國家；灌溉農業中60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹均采用水肥一體化；用于水肥一體化的專用肥料占肥料總量的38%以上。191、水資源短缺及時空分布不均勻水資源總量僅占世界的6%，人均占有量僅為世界平均水平的1/4，每年農業用水缺口超過300億m2。水資源時空分布不均問題突出，南方水資源占總量的81%，但耕地面積僅占40%。6~9月降水占60~70%，在華北地區高達80%，夏季洪澇，旱澇災害并存。

國內水肥一體化的必要性20中國氣候帶分布21中國降雨量分布222、水資源利用不合理及地下水過度開采

水資源無序開發利用現象嚴重：一方面是自然降水轉化利用率低。另一方面是地下水過度開發。長期不合理開發利用，造成地下水位連年下降，對我國井灌農業可持續發展構成嚴重威脅。233、田間水分管理欠缺，農田用水浪費嚴重現階段我國灌溉用水占用水總量的62%。由于長期以來重工程建設、輕灌溉制度，重渠道輸水、輕農田用水，田間水分管理一直缺少投入，傳統的灌溉制度和粗放型灌溉方式仍然大行其道，全國平均水分生產效率低僅為0.84kg/m3，是以色列、美國的一半左右。244、水污染加劇，威脅農產品質量安全隨著我國人口持續增長，生活污水、工業廢水的排放量大幅度增加。農業化學物質的大量應用與殘留同步增長，水體污染日趨嚴重，使本就十分緊缺的農業水資源形勢雪上加霜，進一步加劇了農業水資源的短缺，威脅農產品質量安全。25國內

水肥一體化已經從當年的“高端農業”、“形象工程”開始向普及應用發展，當前中國已經具備了大力發展水肥一體化的有利條件。一是各級政府重視。新疆、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江

二是支持政策有力。農業部主推技術，東北四省節水增糧三是技術模式成熟。形成不同地區主要作物的技術模式四是發展潛力巨大。4億多畝耕地適合發展水肥一體化五是發展環境有利。政府、科研、推廣、企業、農民共識六是投入大幅下降。每畝大田600-800元；經作1000-1500元26從設施向大田發展從經作向糧食發展從高投入向平民化發展水溶肥料從小肥料向大肥料發展27發展潛力巨大僅占灌溉面積的3.2%與發達國家相比，差距巨大，差距就是潛力！28挑戰一是技術設備不配套。二是技術服務不到位。三是地區發展不平衡。四是支持政策不全面。29五、加快推進水肥一體化發展的思路對策30“滴灌施肥效果不是很好嗎？”

“這種辦法好，既節水又節肥，還能保護環境。”

——胡錦濤2009年5月2日上午10點，胡錦濤總書記視察中國農業大學31農業部辦公廳關于印發《水肥一體化技術指導意見》的通知32發展思路

以科學發展觀為指導，緊緊圍繞現代農業發展目標，按照轉變農業發展方式、建設生態文明要求，突出重點區域和主要作物，確定主推技術模式，創新工作方法，著力推進水肥一體化技術本土化、輕型化和產業化。堅持行政推動與技術推廣互動、工程措施與農藝措施結合、水分與養分耦合、高產與高效并重的原則，加強分類指導，強化工作落實，又好又快地推廣應用水肥一體化技術。33發展目標實現節水50%，節肥30%，糧食作物增產20%，經濟作物節本增收600元。34

西北地區重點推廣棉花、玉米、果樹水肥一體化技術，新增面積1000萬畝。東北四省區重點推廣玉米、馬鈴薯、蔬菜水肥一體化技術，新增面積1800萬畝。華北地區重點推廣小麥、蔬菜、果樹、花生水肥一體化技術，新增面積1000萬畝。華東、華中、華南及西南地區重點推廣果樹、蔬菜、糖料作物水肥一體化技術，新增面積1200萬畝。35突出四大模式一是膜下滴灌水肥一體化模式二是集雨補灌水肥一體化模式三是設施農業水肥一體化模式四是小地龍小白龍微噴灌水肥一體化模式36地膜覆蓋+微灌(噴灌)+管道施肥適合區域：西北、華北、東北優勢作物：玉米、小麥、馬鈴薯、棉花、果蔬等膜下滴灌水肥一體化模式37集雨補灌水肥一體化模式

集蓄水工程+微灌(噴灌)+管道施肥適合區域：西南、南方等丘陵山區優勢作物：玉米、馬鈴薯、果樹、蔬菜等深圳西麗果場38設施農業水肥一體化模式機井或地表水水泵加壓+微灌（噴灌）+管道施肥適宜范圍：全國設施農業和果園優勢作物：蔬菜、果樹、花卉等經濟作物草莓紫蘇39小白龍小地龍水肥一體化模式草莓紫蘇測墑灌溉+小白龍輸水+小地龍微噴+管道施肥適宜區域：黃淮海、西南、南方以及東北中東部優勢作物：小麥、玉米、棉花、馬鈴薯及果蔬等

40溶液中養分濃度高田間溫度條件下完全溶于水

能迅速地溶于灌溉水中,不會阻塞過濾器和滴頭 不溶物含量低 調理劑含量最小能與其它肥料混合與灌溉水的相互作用很小不會引起灌溉水pH的劇烈變化對控制中心和灌溉系統的腐蝕性小五適用于灌溉施肥的肥料41常用灌溉施肥的肥料氮肥：尿素硝酸鉀硝酸銨碳酸氫銨磷肥：磷酸二氫鉀磷酸二氫銨液體磷銨鉀肥：氯化鉀硝酸鉀硫酸鉀鎂肥：硫酸鎂鈣肥：硝酸鈣復合肥：水溶性復合肥微量元素肥料：螯合態漚腐后的有機液肥（如雞糞、人畜糞尿）工業廢棄物（味精廢液、酒精廢液等）肥料桶內的不溶物顆粒狀復合肥不能用于灌溉系統42六、微灌類型

涌泉灌溉、微噴、滴灌和滲灌進一步細分為：地上、地下固定、移動有壓、無壓43涌泉灌44管道微噴45噴水帶微噴46低位噴水帶（微噴）胡蘿卜47高位噴水帶（微噴）大姜48大型噴灌機（露地）集約化生產49溫室移動式微噴灌溫室苗床微噴灌50膜下微噴灌51滴灌（馬鈴薯）52地下滴滲灌53地下滴滲灌地下滴滲灌是通過地埋毛管上的灌水器把水或水肥的混合液緩慢流出滲入到作物根區土壤中,再借助毛細管作用或重力作用將水分擴散到根系層供作物吸收利用的一種灌水方法減少地表面蒸發，減少病蟲害和雜草。地表始終保持干燥，不影響其他任何農事活動和機械作業。毛管和灌水器一次埋入地下避免了紫外線的照射，也不會受到外界冷熱變化的損害，可使用多年，避免了膜下滴灌每年鋪設和回收滴灌帶的麻煩以及因回收所造成的支管、輔管和管件破壞損失。種子發芽期不太有利，應結合地面灌溉54地下滴滲灌毛管的埋深既要能使作物根區濕潤,又要減少深層滲漏;同時要避免耕作或其它設備破壞滴灌管,因此需綜合考慮各種因素才能決定果樹而言,埋深0.40m左右為宜,而棉花埋深最好在0.10~0.20m。55

堵塞問題一直是地下滴滲灌系統的致命問題。

地下滴滲灌的堵塞主要是由懸浮固體物質、化學沉淀、有機物以及作物根系纏繞滲水管引起的。先物理方法沉淀雜質，在地下滴滲灌管道入口采用過濾措施；在噴洞周圍涂抹藥劑，僅限制周邊極小范圍的根系。56當地下滴滲灌系統停止供水時,極易在管網內產生負壓,造成毛管外的土壤微粒經灌水器流道被逆向吸入,引起滴頭及滲灌管堵塞,故常在噴水系統上安裝一個充氣系統，灌溉完畢后即刻充氣防堵

57以色列在噴嘴上裝有傳感器，將土壤數據及時傳回，可以準確決定何時澆，澆多少為防止負壓吸力,以色列Netafim公司在內鑲式灌水器出口處增設一顆活動的舌片；Geoflow公司發明了一種內鑲式壓力補償式滴頭，當灌溉停止時,滴頭出口自動被鎖住,從而阻止了灌水器附近的泥土進入管道引起堵塞。

58

旁通罐示意圖（一）

旁通罐施肥法七施肥器59進水管出肥管通過蝶閥控制施肥速度60旁通罐施肥法61操作過程先在旁通罐中放入肥料蓋緊蓋子啟動灌溉系統,關上閥門產生一定壓差水流入罐肥料溶解形成營養液流入主管然后由滴頭進入根區62立式施肥罐臥式施肥罐63施肥罐上要安裝空氣閥，進水時排氣和放水時減壓空氣閥64目前施肥罐存在的主要問題：1、施肥罐北方偏小，南方偏大。2、立式罐操作難度大，不方便。3、普遍不裝空氣閥。4、進水管與出肥管偏小，無法調控施肥速度。300升65優點不足

低成本

按量施肥低維護成本

濃度不一致操作簡單易受水壓變化的影響適合液體和固體肥料產生水頭損失不需要外加動力不適宜自動化面積大時溶肥次數多施肥罐優缺點對比6667（二）文丘里泵注入法

文丘里施肥器與微灌系統入口處的供水管控制閥門并聯安裝，使用時將控制閥門關小，造成控制閥門前后有一定的壓差，使水流經過安裝文丘里施肥器的支管，用水流通過文丘里管產生的真空吸力，將肥料溶液從敞口的肥料桶中均勻吸入管道系統進行施肥

WaterinletFertilizertankVenturiinjectorMainlineBoosterpumpInjectionpoint6768優點不足低成本水頭損失大(達30%以上)低維護費用對壓力波動變化大

濃度均一無須外部動力重量輕，易移動必須條件肥料桶不用密封，施肥看得見為補償水頭損失，系統中要求較高的壓力適宜自動化

為獲得穩壓，需要配置增壓泵。文丘里施肥器的優點與不足69混肥池蓄水池主要應用于丘陵山地果園、茶園、林地等的施肥，應用普及。（三）重力自壓式施肥法蓄水池肥料池7071優點不足

低成本

肥料要運到最高處施用低維護成本不適宜自動化操作簡單適合液體和固體肥料不需要外加動力施肥濃度均一重力自壓施肥法優缺點對比72（四）泵吸施肥法逆止閥73優點不足

低成本

低維護成本操作簡單適合液體和固體肥料不適宜自動化（肥液快完時立即關閉吸肥管上的閥門，否則會吸入空氣，影響泵的運行）。

施肥濃度均一施肥看得見泵吸肥法優缺點對比74八灌水器（一）滴頭

通過流道或孔口將毛管中的壓力水流變成滴狀或細流狀的裝置稱為滴頭。其流量一般不大于12L/h

滴頭的分類：管上式滴頭

插針式滴頭迷宮紊流滴壓力補償滴頭

75(二）滴灌帶

滴頭與毛管制造成一整體，兼具配水和滴水功能的滴灌管稱為滴灌帶。滴灌帶的分類：內鑲式滴灌帶薄壁滴灌帶763、微噴頭微噴頭是將壓力水流以細小水滴噴灑在土壤表面的灌水器。單個微噴頭的噴水量一般不超過250L/h，射程一般小于7m。微噴頭的分類：射流式折射式77九合理利用水溶肥料的一些要求少量多次符合植物根系不間斷吸收養分的特點，減少一次性大量施肥造成的淋溶損失。每次每畝水溶肥料用量在3~6公斤/畝。養分平衡特別在滴灌施肥條件下，根系生長密集、量大，這時對土壤的養分供應依賴性減小，更多依賴于通過滴灌提供的養分。對養分的合理比例和濃度有更高要求78十合理利用水溶肥料的注意事項

防止肥料燒傷葉片和根系，特別是噴灌和微噴灌施肥，容易出現燒葉現象。通常控制肥料溶液的EC值：1~3ms/cm注意稀釋濃度：1~3克/升，相當于稀釋350~1000倍。或噴施肥料后噴一次清水。最保險的辦法就是做試驗。79

定量監測（電導率儀，對判斷

施肥濃度及施肥時間有用）

80十合理利用水溶肥料的注意事項滴灌施肥時，先滴清水，等管道充滿水后開始施肥。原則上施肥時間越長越好。施肥結束后立刻滴清水20~30分鐘，將管道中殘留的肥液全部排出（可用電導率儀監測是否徹底排出）。如不洗管，可能會在滴頭處生長青苔、藻類等低等植物或微生物，堵塞滴頭。81十合理利用水溶肥料的注意事項大棚或溫室長期用滴灌施肥，會造成地表鹽分累積，影響根系生長。可采用膜下滴灌抑制鹽分向表層遷移。82十合理利用水溶肥料的注意事項避免過量灌溉，一般使土層深度20-40厘米保持濕潤即可。過量灌溉不但浪費水，嚴重的是養分淋失到根層以下,特別是尿素、硝態氮肥(如硝酸鉀)、水溶性復合肥）極容易隨水流失。83雨季滴施水溶性復合肥后，尿素及硝態

氮被過量水淋洗到根層以下，造成缺氮8月13日11月5日，典型缺氮癥狀。84過量灌溉造成氮肥淋失，馬鈴薯下部葉片發黃。85過量灌溉會導致養分被淋溶（主要為尿素、硝態氮）合理灌溉時間保證養分停留在根區86需水強度數據測定需水強度可用利用蒸發皿（中式蒸發皿規格為直徑20cm，深10cm）測定獲得日蒸發量，并經換算獲得。日光溫室蔬菜的需水量可直接使用蒸發皿測定的水面蒸發量數據，蒸發皿可固定在蔬菜植株頂部位置。果樹日需水強度為蒸發皿測定的數值乘以蒸發皿系數，蒸發皿系數在華北蘋果微灌條件下，3月份采用0.09、4月0.27、5-6月0.33、7-9月0.45、10月0.20、11月0.15，果樹蒸發皿放在1m高左右的水平墩上。87觀測蒸發量觀測土壤水分88張力計法

張力計是可通過測定土壤水勢來監測土壤水分狀況，從而指導灌溉研究表明用埋在滴頭下面20cm處的張力計測定的土水勢，能夠很好地反映大部分作物根系分布層的土壤水分狀況如番茄、黃瓜和馬鈴薯，土水勢控制在－25kpa，蘿卜為－35kpa左右，基本保證作物獲得高產需水強度數據測定89

時域反射法（TDR)通過土壤水分傳感器測量得到的含水量均為體積含水量。即，土壤水分傳感器就是測量單位土壤總容積中水分所占比例的儀器。一些土壤水分傳感器能同時測量土壤的水分含量、土壤溫度及土壤中總鹽分含量三個參數。TDR法是上世紀80年代發展起來的一種土壤水分測定方法，中文為時域反射儀。TDR是一個類似于雷達系統的系統，有較強的獨立性，其結果與土壤類型、密度、溫度基本無關。而且TDR能在結冰下測定土壤水分，這是其他方法無法比擬的。另外，TDR能同時監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒有差別。

需水強度數據測定90十合理利用水溶肥料的注意事項

了解灌溉水的硬度和酸堿度，避免產生沉淀，降低肥效。特別是對于鹽堿土壤地區，磷酸鈣鹽沉淀非常普遍，是堵塞滴頭的原因之一。對策：施肥之前先做小試驗，主要是確定稀釋倍數和溶液的酸堿度91十合理施用水溶肥料的注意事項

注意施肥的均勻性原則上施肥越慢越好。特別是對在土壤中移動性差的元素（如磷），延長施肥時間，可以極大地提高養分的利用率。在旱季滴灌施肥，建議施肥時間2-3小時完成。對土壤不缺水的情況下，建議施肥在保證均勻度的情況下，越快越好。

92十合理施用水溶肥料的注意事項完全水溶肥料通常只做追肥強調基肥與追肥結合，有機與無機結合，水溶肥與常規肥結合。不要強調水溶肥代替其它肥，要配合使用，降低成本。

93七水肥一體化應用實例

（一）香蕉主要灌溉模式噴水帶灌溉，最普及的模式滴灌，快速推廣的模式94香蕉幾種灌溉方式耗水量比較95多點多年調查表明，滴灌施肥比常規施肥節省肥料用量40~70%。96

滴灌只濕潤香蕉種植行，行間雜草很少，顯著減少除草劑用量和除草人工。噴水帶噴肥后雜草多。滴灌施肥水帶(噴除草劑后）97滴灌只濕潤根區土壤，樹冠下相對濕度低，可顯著降低病害發生（如葉斑病，黑星病等）。水帶噴濕下部葉片，在高溫高濕環境下病害多。滴灌施肥噴水帶施肥98

采用滴灌施肥后枯萎病發病率大幅下降，發病率約5%。徐聞縣福民果菜公司基地99常規管理滴灌施肥廣州果樹所萬頃沙水果世界100滴灌施肥可以調節根系的生長環境滴灌施肥根系分布達90厘米,噴水帶為30厘米。滴灌施肥每平方米剖面根數58條，噴水帶28條。滴灌施肥的香蕉根系滴灌施肥香蕉根系分布深度101香蕉生長性狀調查（10株數據平均數，組培畝定植后190天調查）----------------------------------------------------------------------------------------------------------項目 滴灌施肥 噴水帶灌溉撒肥人工淋灌撒肥-----------------------------------------------------------------------------------