第三章水肥一体化或灌溉施肥

第三章施肥的基本技术第三节水肥一体化技术

一水肥一体化概念

水肥一体化是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，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。2水肥一体化技术是

一种全新的施肥理念以喂养婴儿的方式喂养作物，“水分养分同时供应，少量多次，养分平衡”。3一般采用肥服从水、分阶段结合法，把作物各生育期的施肥量分配到每次灌水中。4实现六个转变渠道输水向管道输水转变由浇地向给庄稼供水转变土壤施肥向作物施肥转变水肥分开向水肥耦合转变单一技术向综合管理转变传统农业向现代农业转变水肥一体化，是发展现代农业的重大技术，更是“资源节约、环境友好”现代农业的“一号技术”。大水漫灌＝浇地滴灌＝浇作物5质流扩散二水肥一体化的植物营养学理论基础6扩散——由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离子浓度下降，从而形成土体-根表之间的浓度差，使离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。根系是怎么吸收养分的？7质流——土壤中养分通过植物的蒸腾作用而随土壤溶液流向根部到达根际的过程。是土壤养分向植物根部迁移的一种方式8质流和扩散需要水做媒介，没有水这两个过程不能完成，所以根系吸收不到养分。通俗讲，就是肥料必须要溶解于水根系才能吸收。不溶解的肥料是无效的。9这些肥料在没有溶解的情况下都不能被作物吸收。10

（一）有利于节水、节肥中国用9%的耕地，6%的淡水资源生产出占世界26%的农产品，养活22%的人口。“缺水”比“缺地”更严峻！三水肥一体化的意义我国农业水资源生产效率仅为0.8公斤/方，应用水肥一体化，水分生产效率可以提高到2公斤/方11P,KNO3NO3PKP可溶性肥料更有利于作物吸收NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3PKKNO3淋失小传统灌溉水肥一体化NO3淋失大水肥一体化技术可有效提高肥料的利用率，并且比传统灌溉淋失率小得多。30cm12

发展水肥一体化可大幅提高水肥利用效率，突破水肥资源约束，促进农业由资源消耗型向资源高效型转变。应用水肥一体化节水40%以上，肥料利用率提高20%以上。

13（二）有利于增产

应用水肥一体化，粮食作物产量大幅提高20-50%，最高增产一倍。数据来源：全国农业技术推广服务中心，2010年不完全统计14（三）有利于提高农业抗旱减灾能力

每年旱灾发生面积3~4亿亩成灾2亿多亩绝收近5000万亩因旱损失粮食500亿公斤发展水肥一体化，用现代节水灌溉设备装备农业，可有效提高农业抗旱减灾能力。水肥一体化，节水40%以现有的农业灌溉水量，可以扩大灌溉面积3-4亿亩15（四）有利于农业标准化、自动化、规模化和集约化发展

标准化：灌水、施肥、打药都能标准化操作，均匀性高自动化：可方便配备自动控制设备，实现信息化管理规模化：为规模化经营提供技术支撑，1个人可管理100亩集约化：水肥药一体化管理，节省劳动力30%施肥不下田轻松又省钱！16（五）有利于提高农业生态安全水平

土壤湿润比只有60%，病害减少30%以上，农药用量减少25%以上。少农残，更安全。水分和肥料集中分布在作物根层，减少深层渗漏，既生态又环保。NN

沟灌冲肥渗漏严重!!!

水肥一体几乎没有渗漏!!!17四大力发展水肥一体化面临良好机遇18国际

水肥一体化在世界上得到广泛应用。2000年全世界应用面积5600万亩，现在估计超过1亿亩。以色列：90%以上耕地应用水肥一体化；澳大利亚：2007年设立100亿澳元的国家节水计划，其中约一半用于发展灌溉设施和水肥一体化；美国：微灌面积最大的国家；灌溉农业中60%的马铃薯、25%的玉米、33%的果树均采用水肥一体化；用于水肥一体化的专用肥料占肥料总量的38%以上。191、水资源短缺及时空分布不均匀水资源总量仅占世界的6%，人均占有量仅为世界平均水平的1/4，每年农业用水缺口超过300亿m2。水资源时空分布不均问题突出，南方水资源占总量的81%，但耕地面积仅占40%。6~9月降水占60~70%，在华北地区高达80%，夏季洪涝，旱涝灾害并存。

国内水肥一体化的必要性20中国气候带分布21中国降雨量分布222、水资源利用不合理及地下水过度开采

水资源无序开发利用现象严重：一方面是自然降水转化利用率低。另一方面是地下水过度开发。长期不合理开发利用，造成地下水位连年下降，对我国井灌农业可持续发展构成严重威胁。233、田间水分管理欠缺，农田用水浪费严重现阶段我国灌溉用水占用水总量的62%。由于长期以来重工程建设、轻灌溉制度，重渠道输水、轻农田用水，田间水分管理一直缺少投入，传统的灌溉制度和粗放型灌溉方式仍然大行其道，全国平均水分生产效率低仅为0.84kg/m3，是以色列、美国的一半左右。244、水污染加剧，威胁农产品质量安全随着我国人口持续增长，生活污水、工业废水的排放量大幅度增加。农业化学物质的大量应用与残留同步增长，水体污染日趋严重，使本就十分紧缺的农业水资源形势雪上加霜，进一步加剧了农业水资源的短缺，威胁农产品质量安全。25国内

水肥一体化已经从当年的“高端农业”、“形象工程”开始向普及应用发展，当前中国已经具备了大力发展水肥一体化的有利条件。一是各级政府重视。新疆、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江

二是支持政策有力。农业部主推技术，东北四省节水增粮三是技术模式成熟。形成不同地区主要作物的技术模式四是发展潜力巨大。4亿多亩耕地适合发展水肥一体化五是发展环境有利。政府、科研、推广、企业、农民共识六是投入大幅下降。每亩大田600-800元；经作1000-1500元26从设施向大田发展从经作向粮食发展从高投入向平民化发展水溶肥料从小肥料向大肥料发展27发展潜力巨大仅占灌溉面积的3.2%与发达国家相比，差距巨大，差距就是潜力！28挑战一是技术设备不配套。二是技术服务不到位。三是地区发展不平衡。四是支持政策不全面。29五、加快推进水肥一体化发展的思路对策30“滴灌施肥效果不是很好吗？”

“这种办法好，既节水又节肥，还能保护环境。”

——胡锦涛2009年5月2日上午10点，胡锦涛总书记视察中国农业大学31农业部办公厅关于印发《水肥一体化技术指导意见》的通知32发展思路

以科学发展观为指导，紧紧围绕现代农业发展目标，按照转变农业发展方式、建设生态文明要求，突出重点区域和主要作物，确定主推技术模式，创新工作方法，着力推进水肥一体化技术本土化、轻型化和产业化。坚持行政推动与技术推广互动、工程措施与农艺措施结合、水分与养分耦合、高产与高效并重的原则，加强分类指导，强化工作落实，又好又快地推广应用水肥一体化技术。33发展目标实现节水50%，节肥30%，粮食作物增产20%，经济作物节本增收600元。34

西北地区重点推广棉花、玉米、果树水肥一体化技术，新增面积1000万亩。东北四省区重点推广玉米、马铃薯、蔬菜水肥一体化技术，新增面积1800万亩。华北地区重点推广小麦、蔬菜、果树、花生水肥一体化技术，新增面积1000万亩。华东、华中、华南及西南地区重点推广果树、蔬菜、糖料作物水肥一体化技术，新增面积1200万亩。35突出四大模式一是膜下滴灌水肥一体化模式二是集雨补灌水肥一体化模式三是设施农业水肥一体化模式四是小地龙小白龙微喷灌水肥一体化模式36地膜覆盖+微灌(喷灌)+管道施肥适合区域：西北、华北、东北优势作物：玉米、小麦、马铃薯、棉花、果蔬等膜下滴灌水肥一体化模式37集雨补灌水肥一体化模式

集蓄水工程+微灌(喷灌)+管道施肥适合区域：西南、南方等丘陵山区优势作物：玉米、马铃薯、果树、蔬菜等深圳西丽果场38设施农业水肥一体化模式机井或地表水水泵加压+微灌（喷灌）+管道施肥适宜范围：全国设施农业和果园优势作物：蔬菜、果树、花卉等经济作物草莓紫苏39小白龙小地龙水肥一体化模式草莓紫苏测墒灌溉+小白龙输水+小地龙微喷+管道施肥适宜区域：黄淮海、西南、南方以及东北中东部优势作物：小麦、玉米、棉花、马铃薯及果蔬等

40溶液中养分浓度高田间温度条件下完全溶于水

能迅速地溶于灌溉水中,不会阻塞过滤器和滴头 不溶物含量低 调理剂含量最小能与其它肥料混合与灌溉水的相互作用很小不会引起灌溉水pH的剧烈变化对控制中心和灌溉系统的腐蚀性小五适用于灌溉施肥的肥料41常用灌溉施肥的肥料氮肥：尿素硝酸钾硝酸铵碳酸氢铵磷肥：磷酸二氢钾磷酸二氢铵液体磷铵钾肥：氯化钾硝酸钾硫酸钾镁肥：硫酸镁钙肥：硝酸钙复合肥：水溶性复合肥微量元素肥料：螯合态沤腐后的有机液肥（如鸡粪、人畜粪尿）工业废弃物（味精废液、酒精废液等）肥料桶内的不溶物颗粒状复合肥不能用于灌溉系统42六、微灌类型

涌泉灌溉、微喷、滴灌和渗灌进一步细分为：地上、地下固定、移动有压、无压43涌泉灌44管道微喷45喷水带微喷46低位喷水带（微喷）胡萝卜47高位喷水带（微喷）大姜48大型喷灌机（露地）集约化生产49温室移动式微喷灌温室苗床微喷灌50膜下微喷灌51滴灌（马铃薯）52地下滴渗灌53地下滴渗灌地下滴渗灌是通过地埋毛管上的灌水器把水或水肥的混合液缓慢流出渗入到作物根区土壤中,再借助毛细管作用或重力作用将水分扩散到根系层供作物吸收利用的一种灌水方法减少地表面蒸发，减少病虫害和杂草。地表始终保持干燥，不影响其他任何农事活动和机械作业。毛管和灌水器一次埋入地下避免了紫外线的照射，也不会受到外界冷热变化的损害，可使用多年，避免了膜下滴灌每年铺设和回收滴灌带的麻烦以及因回收所造成的支管、辅管和管件破坏损失。种子发芽期不太有利，应结合地面灌溉54地下滴渗灌毛管的埋深既要能使作物根区湿润,又要减少深层渗漏;同时要避免耕作或其它设备破坏滴灌管,因此需综合考虑各种因素才能决定果树而言,埋深0.40m左右为宜,而棉花埋深最好在0.10~0.20m。55

堵塞问题一直是地下滴渗灌系统的致命问题。

地下滴渗灌的堵塞主要是由悬浮固体物质、化学沉淀、有机物以及作物根系缠绕渗水管引起的。先物理方法沉淀杂质，在地下滴渗灌管道入口采用过滤措施；在喷洞周围涂抹药剂，仅限制周边极小范围的根系。56当地下滴渗灌系统停止供水时,极易在管网内产生负压,造成毛管外的土壤微粒经灌水器流道被逆向吸入,引起滴头及渗灌管堵塞,故常在喷水系统上安装一个充气系统，灌溉完毕后即刻充气防堵

57以色列在喷嘴上装有传感器，将土壤数据及时传回，可以准确决定何时浇，浇多少为防止负压吸力,以色列Netafim公司在内镶式灌水器出口处增设一颗活动的舌片；Geoflow公司发明了一种内镶式压力补偿式滴头，当灌溉停止时,滴头出口自动被锁住,从而阻止了灌水器附近的泥土进入管道引起堵塞。

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旁通罐示意图（一）

旁通罐施肥法七施肥器59进水管出肥管通过蝶阀控制施肥速度60旁通罐施肥法61操作过程先在旁通罐中放入肥料盖紧盖子启动灌溉系统,关上阀门产生一定压差水流入罐肥料溶解形成营养液流入主管然后由滴头进入根区62立式施肥罐卧式施肥罐63施肥罐上要安装空气阀，进水时排气和放水时减压空气阀64目前施肥罐存在的主要问题：1、施肥罐北方偏小，南方偏大。2、立式罐操作难度大，不方便。3、普遍不装空气阀。4、进水管与出肥管偏小，无法调控施肥速度。300升65优点不足

低成本

按量施肥低维护成本

浓度不一致操作简单易受水压变化的影响适合液体和固体肥料产生水头损失不需要外加动力不适宜自动化面积大时溶肥次数多施肥罐优缺点对比6667（二）文丘里泵注入法

文丘里施肥器与微灌系统入口处的供水管控制阀门并联安装，使用时将控制阀门关小，造成控制阀门前后有一定的压差，使水流经过安装文丘里施肥器的支管，用水流通过文丘里管产生的真空吸力，将肥料溶液从敞口的肥料桶中均匀吸入管道系统进行施肥

WaterinletFertilizertankVenturiinjectorMainlineBoosterpumpInjectionpoint6768优点不足低成本水头损失大(达30%以上)低维护费用对压力波动变化大

浓度均一无须外部动力重量轻，易移动必须条件肥料桶不用密封，施肥看得见为补偿水头损失，系统中要求较高的压力适宜自动化

为获得稳压，需要配置增压泵。文丘里施肥器的优点与不足69混肥池蓄水池主要应用于丘陵山地果园、茶园、林地等的施肥，应用普及。（三）重力自压式施肥法蓄水池肥料池7071优点不足

低成本

肥料要运到最高处施用低维护成本不适宜自动化操作简单适合液体和固体肥料不需要外加动力施肥浓度均一重力自压施肥法优缺点对比72（四）泵吸施肥法逆止阀73优点不足

低成本

低维护成本操作简单适合液体和固体肥料不适宜自动化（肥液快完时立即关闭吸肥管上的阀门，否则会吸入空气，影响泵的运行）。

施肥浓度均一施肥看得见泵吸肥法优缺点对比74八灌水器（一）滴头

通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于12L/h

滴头的分类：管上式滴头

插针式滴头迷宫紊流滴压力补偿滴头

75(二）滴灌带

滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带。滴灌带的分类：内镶式滴灌带薄壁滴灌带763、微喷头微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h，射程一般小于7m。微喷头的分类：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间断吸收养分的特点，减少一次性大量施肥造成的淋溶损失。每次每亩水溶肥料用量在3~6公斤/亩。养分平衡特别在滴灌施肥条件下，根系生长密集、量大，这时对土壤的养分供应依赖性减小，更多依赖于通过滴灌提供的养分。对养分的合理比例和浓度有更高要求78十合理利用水溶肥料的注意事项

防止肥料烧伤叶片和根系，特别是喷灌和微喷灌施肥，容易出现烧叶现象。通常控制肥料溶液的EC值：1~3ms/cm注意稀释浓度：1~3克/升，相当于稀释350~1000倍。或喷施肥料后喷一次清水。最保险的办法就是做试验。79

定量监测（电导率仪，对判断

施肥浓度及施肥时间有用）

80十合理利用水溶肥料的注意事项滴灌施肥时，先滴清水，等管道充满水后开始施肥。原则上施肥时间越长越好。施肥结束后立刻滴清水20~30分钟，将管道中残留的肥液全部排出（可用电导率仪监测是否彻底排出）。如不洗管，可能会在滴头处生长青苔、藻类等低等植物或微生物，堵塞滴头。81十合理利用水溶肥料的注意事项大棚或温室长期用滴灌施肥，会造成地表盐分累积，影响根系生长。可采用膜下滴灌抑制盐分向表层迁移。82十合理利用水溶肥料的注意事项避免过量灌溉，一般使土层深度20-40厘米保持湿润即可。过量灌溉不但浪费水，严重的是养分淋失到根层以下,特别是尿素、硝态氮肥(如硝酸钾)、水溶性复合肥）极容易随水流失。83雨季滴施水溶性复合肥后，尿素及硝态

氮被过量水淋洗到根层以下，造成缺氮8月13日11月5日，典型缺氮症状。84过量灌溉造成氮肥淋失，马铃薯下部叶片发黄。85过量灌溉会导致养分被淋溶（主要为尿素、硝态氮）合理灌溉时间保证养分停留在根区86需水强度数据测定需水强度可用利用蒸发皿（中式蒸发皿规格为直径20cm，深10cm）测定获得日蒸发量，并经换算获得。日光温室蔬菜的需水量可直接使用蒸发皿测定的水面蒸发量数据，蒸发皿可固定在蔬菜植株顶部位置。果树日需水强度为蒸发皿测定的数值乘以蒸发皿系数，蒸发皿系数在华北苹果微灌条件下，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，果树蒸发皿放在1m高左右的水平墩上。87观测蒸发量观测土壤水分88张力计法

张力计是可通过测定土壤水势来监测土壤水分状况，从而指导灌溉研究表明用埋在滴头下面20cm处的张力计测定的土水势，能够很好地反映大部分作物根系分布层的土壤水分状况如番茄、黄瓜和马铃薯，土水势控制在－25kpa，萝卜为－35kpa左右，基本保证作物获得高产需水强度数据测定89

时域反射法（TDR)通过土壤水分传感器测量得到的含水量均为体积含水量。即，土壤水分传感器就是测量单位土壤总容积中水分所占比例的仪器。一些土壤水分传感器能同时测量土壤的水分含量、土壤温度及土壤中总盐分含量三个参数。TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法无法比拟的。另外，TDR能同时监测土壤水盐含量，且前后两次测量的结果几乎没有差别。

需水强度数据测定90十合理利用水溶肥料的注意事项

了解灌溉水的硬度和酸碱度，避免产生沉淀，降低肥效。特别是对于盐碱土壤地区，磷酸钙盐沉淀非常普遍，是堵塞滴头的原因之一。对策：施肥之前先做小试验，主要是确定稀释倍数和溶液的酸碱度91十合理施用水溶肥料的注意事项

注意施肥的均匀性原则上施肥越慢越好。特别是对在土壤中移动性差的元素（如磷），延长施肥时间，可以极大地提高养分的利用率。在旱季滴灌施肥，建议施肥时间2-3小时完成。对土壤不缺水的情况下，建议施肥在保证均匀度的情况下，越快越好。

92十合理施用水溶肥料的注意事项完全水溶肥料通常只做追肥强调基肥与追肥结合，有机与无机结合，水溶肥与常规肥结合。不要强调水溶肥代替其它肥，要配合使用，降低成本。

93七水肥一体化应用实例

（一）香蕉主要灌溉模式喷水带灌溉，最普及的模式滴灌，快速推广的模式94香蕉几种灌溉方式耗水量比较95多点多年调查表明，滴灌施肥比常规施肥节省肥料用量40~70%。96

滴灌只湿润香蕉种植行，行间杂草很少，显著减少除草剂用量和除草人工。喷水带喷肥后杂草多。滴灌施肥水带(喷除草剂后）97滴灌只湿润根区土壤，树冠下相对湿度低，可显著降低病害发生（如叶斑病，黑星病等）。水带喷湿下部叶片，在高温高湿环境下病害多。滴灌施肥喷水带施肥98

采用滴灌施肥后枯萎病发病率大幅下降，发病率约5%。徐闻县福民果菜公司基地99常规管理滴灌施肥广州果树所万顷沙水果世界100滴灌施肥可以调节根系的生长环境滴灌施肥根系分布达90厘米,喷水带为30厘米。滴灌施肥每平方米剖面根数58条，喷水带28条。滴灌施肥的香蕉根系滴灌施肥香蕉根系分布深度101香蕉生长性状调查（10株数据平均数，组培亩定植后190天调查）----------------------------------------------------------------------------------------------------------项目 滴灌施肥 喷水带灌溉撒肥人工淋灌撒肥-----------------------------------------------------------------------------------