第一章水肥一體化技術基本原理

第一章水肥一體化技術基本原理第一章水肥一體化技術基本原理PAGE第一章水肥一體化技術基本原理第一章水肥一體化技術簡介一、水肥一體化技術的基本概念作物生產的目標是用更低的生產成本去獲得更高的產量、更好的品質和更高的經濟效益.從作物的生長要素來看，其基本生長要素包括光照、溫度、空氣、水分和養(yǎng)分。在自然生長條件下，前三個因素是人為難以調控的，而水分和養(yǎng)分因素則可人為調控.因此，要實現作物的最大生產潛力,合理調節(jié)水肥的平衡供應非常重要。在水肥的供給過程中，最有效的供應方式就是如何實現水肥的同步供給,充分發(fā)揮兩者的相互作用，在給作物提供水分的同時最大限度地發(fā)揮肥料的作用，實現水肥的同步供應,即水肥一體化技術。那么，什么是水肥一體化技術呢？狹義講，就是把肥料溶解在灌溉水中,由灌溉管道帶到田間每一株作物，以滿足作物生長發(fā)育的需要。如通過噴灌及滴灌管道施肥.圖1—1雷州半島的香蕉園通過滴灌施用硫酸鉀鎂肥圖1—2山地砂糖桔果園通過滴灌系統施用氯化鉀圖1-3內蒙古馬鈴薯種植區(qū)通過滴灌系統施肥的場面廣義講，就是水肥同時供應以滿足作物生長發(fā)育需要，根系在吸收水分的同時吸收養(yǎng)分。除通過灌溉管道施肥外，如淋水肥、沖施肥等都屬于水肥一體化的簡單形式。圖1-4廣東冬種馬鈴薯地區(qū)拖管淋水肥的場景圖1—5菜農挑擔淋水肥的場景圖1—6海南西瓜種植戶通過膜下水帶施液體肥的場景水肥一體化技術是現代種植業(yè)生產的一項綜合水肥管理措施，具有顯著的節(jié)水、節(jié)肥、省工、優(yōu)質、高效、環(huán)保等優(yōu)點。水肥一體化技術在國外有一特定詞描述，叫“FERTIGATION"，即“FERTILIZATION（施肥)”和“IRRIGATION（灌溉）”各拿半個字組合而成,意為灌溉和施肥結合的一種技術。國內根據英文字意翻譯成“水肥一體化”、“灌溉施肥”、“加肥灌溉"、“水肥耦合”、“隨水施肥"、“管道施肥”、“肥水灌溉”、“肥水同灌"等多種叫法?！八室惑w化”這個稱謂目前被廣泛接受,而“管道施肥”筆者認為更加形象貼切，肥料自身不會從管道流動，必須要溶解于水才能隨管道流動。這很容易區(qū)別于傳統的施肥。針對于具體的灌溉形式，又可稱為“滴灌施肥”、“噴灌施肥”、“微噴灌施肥”等。灌溉的理論基礎是植物的蒸騰失水及土面蒸發(fā)失水，必須要源源不斷補充土壤水分作物才能正常生長。而水肥一體化的理論基礎是什么呢？這要從植物是如何吸收養(yǎng)分說起。植物有兩張“嘴巴”，根系是它的大嘴巴，葉片是小嘴巴。大量的營養(yǎng)元素是通過根系吸收的.葉面噴肥只能起補充作用。施到土壤的肥料怎樣才能到達植物的嘴邊呢？通常有三個過程。一個叫擴散過程。肥料溶解后進入土壤溶液，靠近根表的養(yǎng)分被吸收,濃度降低,遠離根表的土壤溶液濃度相對較高，結果產生擴散，養(yǎng)分向低濃度的根表移動,最后被根系吸收.第二個過程叫質流。植物在有陽光的情況下葉片氣孔張開,進行蒸騰作用（這是植物的生理現象），導致水分損失.根系必須源源不斷地吸收水分供葉片蒸騰耗水?？拷档乃直晃樟?，遠處的水就會流向根表，溶解于水中的養(yǎng)分也跟著到達根表，從而被根系吸收。第三個過程叫截獲，即養(yǎng)分正好就在根系表面而被吸收.擴散和質流是最重要的養(yǎng)分遷移到根表的過程。這兩個過程都離不開水做媒介。因此，肥料一定要溶解才能被吸收，不溶解的肥料植物“吃不到”,是無效的。在實踐中就要求灌溉和施肥同時進行（或叫水肥一體化管理）,這樣施入土壤的肥料被充分吸收,肥料利用率大幅度提高。質流擴散質流擴散圖1-7質流過程示意圖圖1—8擴散過程示意圖從對肥料濃度的控制條件看，通過灌溉系統施肥可以按下面兩種方式進行。1、按數量施肥在施肥時只考慮每次施入的肥料總量。如對大田作物要求每公頃施多少公斤肥料，而對木本果樹則要求每株施多少公斤肥料。在施肥過程中，隨著施肥時間的延長，被灌溉水帶走的肥料濃度越來越低，最后趨于零，這種施肥方法稱為按數量施肥(圖1—9）。傳統的肥料撒施即是按數量施肥。肥料濃濃度曲線度施肥時間圖1－9肥料濃度隨施肥時間的變化2、按比例施肥(固定濃度施肥）在施肥時既考慮施肥數量同時又考慮施肥濃度,要求施肥過程中養(yǎng)分濃度是均勻一致的,這種施肥方法稱為按比例施肥（圖1-10）。肥料肥料濃度濃度施肥時間圖1－10肥料濃度隨施肥時間的變化對這兩種施肥方式的選擇主要根據作物的種類、根系生長介質和施肥成本來確定?？傮w來講按數量施肥的設備成本要低于按比例施肥。一般大田種植的作物多采用按數量施肥，而溫室栽植的蔬菜、花卉等多采用按比例施肥.因為溫室栽培多采用砂、泥炭、巖棉等疏松透氣的基質.這些基質雖然有很好的保水和通氣性能，但對養(yǎng)分的吸附和緩沖性能低。給根系供應恒定的適宜的養(yǎng)分濃度,可使根系免受高濃度養(yǎng)分造成的肥害。在水肥一體化技術條件下的各種施肥設備有的是按數量施肥，有的是按比例施肥。二、水肥一體化技術的優(yōu)缺點1、水肥一體化技術的優(yōu)點與常規(guī)施肥方法相比，通過灌溉系統施肥有以下優(yōu)點：（1）節(jié)省施肥勞力。在果樹的生產中,水肥管理耗費大量的人工。如在華南地區(qū)的香蕉生產中有些產地的年施肥次數達18次之多.每次施肥要挖穴或開淺溝，施肥后要灌水，需要耗費大量勞動力。而在水肥一體化技術條件下可實現水肥的同步管理，節(jié)省大量用于灌溉和施肥的勞動力。南方地區(qū)很多果園、茶園及經濟作物位于丘陵山地,施肥灌溉非常困難，采用滴灌施肥可以大幅度減輕勞動強度.作者在深圳市南山區(qū)西麗果場（主要種植荔枝)調查發(fā)現，采用滴灌施肥后,可節(jié)省用于灌溉和施肥的人工95％以上.現在勞動力價格越來越高,應用水肥一體化技術可以顯著節(jié)省生產成本。圖1—11人工拖管淋水肥示意圖圖1—12采用管道施肥可以節(jié)省大量人力（2）提高肥料的利用率。在水肥一體化技術條件下，溶解后的肥料被直接輸送到作物根系最集中部位，充分保證了根系對養(yǎng)分的快速吸收。對微灌而言，由于濕潤范圍僅限于根系集中的區(qū)域及水肥溶液最大限度的均勻分布，使得肥料利用效率大大提高；同時,由于微灌的流量小，相應地延長了作物吸收養(yǎng)分的時間。在滴灌下，含養(yǎng)分的水滴緩慢滲入土壤，延長了作物對水肥的吸收時間；而當根區(qū)土壤水分飽和后可立即停止灌水,從而可以大大減少由于過量灌溉導致養(yǎng)分向深層土壤的滲漏損失，特別是硝態(tài)氮和尿素的淋失.但在傳統耕作中施肥和灌溉是分開進行的,肥料施入土壤后，由于沒有及時灌水或灌水量不足，肥料存在于土壤中，并沒有被根系充分吸收；而在灌溉時雖然土壤可以達到水分飽和，但灌溉的時間很短,因此根系吸收養(yǎng)分的時間也短。研究結果表明，在田間滴灌施肥系統下，番茄氮的利用率可達90％，磷達到70％,鉀達到95%。肥料利用率提高意味著施肥量減少，從而節(jié)省了肥料。圖1-13滴灌條件下水分只濕潤根區(qū)土壤（3）可靈活、方便、準確地控制施肥數量和時間，可根據作物養(yǎng)分需求規(guī)律有針對性施肥，做到缺什么補什么，實現精確施肥.例如果樹在抽梢期，主要需要氮；在幼果期，需要氮磷鉀等多種養(yǎng)分；在果實發(fā)育后期，鉀的需求增加?？梢愿鶕魑锏酿B(yǎng)分特點，研制各個時期的配方，為作物提供完全營養(yǎng).根據灌溉的時間和灌水器的流量，可以準確計算每株樹或單位面積所用的肥料數量.有些作物在需肥高峰時正是封行的時候（如甘蔗、馬鈴薯、菠蘿等)，傳統的施肥無法進行。而如采用滴灌施肥則不受限制，可以隨時施肥，真正按作物的營養(yǎng)規(guī)律施肥.覆膜栽培可以有效地提高低溫、抑制雜草生長、防止土壤表層鹽分累積、減少病害發(fā)生。但覆膜后通常無法灌溉和施肥。如采用膜下滴灌，這個問題就可迎刃而解。圖1—14馬鈴薯封行后田間人工追肥非常困難圖1—15木瓜覆膜栽培后人工追肥非常困難(4)施肥及時，養(yǎng)分吸收快速。對于集約化管理的農場或果園,可以在很短時間內完成施肥任務,作物生長速率均勻一致，有利于合理安排田間作業(yè).作者對深圳西麗果場的荔枝滴灌施肥時間調查表明，52公頃荔枝采用滴灌施肥1人24小時可完成1次施肥，而以往人工操作情況下需32人1個星期才能完成。及時快速的灌溉和施肥對果樹的生長有現實意義.抽梢整齊方便統一噴藥而控制病蟲害，果實成熟一致方便集中采收.（5）有利于應用微量元素。金屬微量元素通常應用螯合態(tài)，價格較貴，而通過微灌系統可以做到精確供應，提高肥料利用率，降低施用成本。(6)改善土壤環(huán)境狀況。微灌灌水均勻度可達90％以上,克服了畦灌和淋灌可能造成的土壤板結。微灌可以保持土壤良好的水氣狀況,基本不破壞原有土壤的結構。由于土壤蒸發(fā)量小，保持土壤濕度的時間長,土壤微生物生長旺盛,有利于土壤養(yǎng)分轉化。（7)采用微灌施肥方法可使作物在邊際土壤條件下正常生長。如沙地或沙丘，因持水能力很差,水分幾乎沒有橫向擴散，傳統的澆水容易深層滲漏，水肥管理是個大問題，大大影響作物的正常生長。采用水肥一體化技術后，可保證作物在這些條件下正常生長。國外已有利用先進的滴灌技術配套微灌施肥開發(fā)沙漠，進行商品化作物栽培的成功經驗。如以色列在南部沙漠地帶廣泛應用微灌施肥技術生產甜椒、番茄、花卉等，成為冬季歐洲著名的“菜籃子”和鮮花供應基地.我國有大量的濱海鹽土和鹽堿土，采用膜下滴灌施肥，可以使這些問題土壤也能生長作物.（8)應用微灌施肥可以提高作物抵御風險的能力。近幾年來,華南許多地區(qū)秋冬或秋冬春連續(xù)干旱，持續(xù)時間長，在應用水肥一體化技術的地塊可保證豐產穩(wěn)產，而人工灌溉地塊則成苗率低、產量低。水肥一體化技術條件下的作物由于長勢好，相對提高了作物的抗逆境能力。（9）采用水肥一體化技術，有利于保護環(huán)境.我國目前單位面積的施肥量居世界前列,肥料的利用率較低。由于不合理的施肥,造成肥料的極大浪費，致使大量肥料沒有被作物吸收利用而進入環(huán)境，特別是水體，從而造成江河湖泊的富營養(yǎng)化.在水肥一體化技術條件下，通過控制灌溉深度，可避免將化肥淋洗至深層土壤，從而大大減少由于不合理施肥、過量施肥等對土壤和地下水造成污染，尤其是硝態(tài)氮的淋溶損失可以大幅度減少.（10）在水肥一體化技術中可充分發(fā)揮水肥的相互作用，實現水肥效益的最大化,相對地減少了水的用量.（11)水肥一體化技術的采用有利于實現標準化栽培,是現代農業(yè)中的一個重要技術措施。在一些地區(qū)的作物標準化栽培手冊中，已將水肥一體化技術作為標準技術措施推廣。（12）由于水肥協調平衡，作物的生長潛力得到充分發(fā)揮，表現為高產、優(yōu)質，進而實現高效益。2、水肥一體化技術的局限性（1）盡管水肥一體化技術已日趨成熟，有上述諸多優(yōu)點，但因其屬于設施施肥，需要購買必須的設備,其最大局限性在于一次性投資較大。根據近幾年的灌溉設備和施肥設備市場價格估計,大田采用灌溉施肥一般每畝設備投資在400~1500元，而溫室灌溉施肥的投資比大田高。投資大小與眾多因素有關（后面有詳細的分析）。（2)除投資外，水肥一體化技術對管理有一定要求，管理不善，容易導致滴頭堵塞。如磷酸鹽類化肥,在適宜的pH值條件下易在管內產生沉淀,使系統出現堵塞。而在南方一些井水灌溉的地方，水中的鐵質引致的滴頭鐵細菌堵塞常會使系統報廢。（3）用于灌溉系統的肥料對溶解度有較高要求。對不同類型的肥料應有選擇性施用.肥料選擇不當,很容易出現堵塞,降低設備的使用效率.沒有配套肥料,上述部分優(yōu)點不能充分發(fā)揮。圖1—16肥料含雜質過多會嚴重堵塞過濾器與滴頭（4）采用水肥一體化技術后，施肥量、肥料種類、施肥方法、肥料在生長期的分配都與傳統施肥存在很大差別，要求用戶要及時轉變觀念。而生產中很多用戶安裝了先進灌溉設備，但還是按傳統的施肥方法,結果會導致負面結果。（5）在水肥一體化條件下，施肥通常只濕潤部分土壤，根系的生長可能只局限在灌水器的濕潤區(qū)，有可能造成作物的限根效應，造成株型較大的植株矮小.這在干旱半干旱地區(qū)只依賴滴灌供水的地區(qū)可能會出現這種情況，但在華南地區(qū)有較豐富的降水，設施灌溉并不是水分的唯一來源,在此情況下基本不存在限根效應。（6）長期應用微灌施肥，特別是滴灌施肥，容易造成濕潤區(qū)邊緣的鹽分累積。但在降雨充沛的地區(qū)，雨水可以淋洗鹽分。如在我國南方地區(qū)田間應用灌溉施肥，則不存在土壤鹽分累積的問題.而在大棚中多年應用滴灌施肥,鹽分累積問題比較突出.圖1-17滴灌施肥后產生的地表鹽斑（7）有可能污染灌溉水源.施肥設備與供水管道聯通后，在正常的情況下，肥液被灌溉水帶到田間。但若發(fā)生特殊情況如事故、停電等，則有時系統內會產生回流現象,這時肥液可能被帶到水源處。另外，當飲用水與灌溉水用同一主管網時,如無適當措施,肥液也可能進入飲用水管道，這些都會造成對水源水的污染。但在設計和應用時采取一定的安全措施，如安裝逆止閥、真空破壞閥等，就可避免污染的發(fā)生。三、水肥一體化技術的發(fā)展歷史水肥一體化技術是現代集約化灌溉農業(yè)的一個關鍵因素，它起源于無土栽培(也叫營養(yǎng)液栽培）的發(fā)展。18世紀末，英國的烏特渥爾特（JohnWoodward）將植物種植在土壤的提取液中，這是第一個人工配制的水培營養(yǎng)液.19世紀中期,法國的布森高（JeanBaptisteBoussingault）利用惰性材料做植物生長介質并以含有已知化合物的水溶液供應養(yǎng)分，從而確定了9種植物必需營養(yǎng)元素，并闡明了植物最佳生長所需的礦質養(yǎng)分比例.后來,撒奇士（vonSachs）提出了能使植物生長良好的第一個營養(yǎng)液的標準配方。在1925年以前,營養(yǎng)液只用于植物營養(yǎng)試驗研究，并確定了許多營養(yǎng)液配方（如霍格蘭營養(yǎng)液配方，1919）。1925年溫室工業(yè)開始利用營養(yǎng)液栽培取代傳統的土壤栽培?！盃I養(yǎng)液栽培”（hydroponics）這個詞最初是指沒有用任何固定根系基質的水培;之后，營養(yǎng)液栽培的含義擴大了，指不用天然土壤而用惰性介質如石礫、砂、泥炭、蛭石或鋸木屑和含有植物必需營養(yǎng)元素的營養(yǎng)液來種植植物?，F在一般把固體基質栽培類型稱為無土栽培，無固體基質栽培類型稱為營養(yǎng)液栽培.第二次世界大戰(zhàn)加速了無土栽培的發(fā)展，成為美軍新鮮蔬菜的重要來源。第一個大型營養(yǎng)液栽培農場就建在南大西洋荒蕪的阿森宣島上，這項采用粉碎火山巖做生長基質的技術后來也應用到其它太平洋島嶼如沖繩島和硫黃島。二戰(zhàn)后美軍在日本調布建起了一個22公頃的無土栽培生產基地。20世紀50年代，無土栽培的商業(yè)化生產開始在荷蘭、意大利、西班牙、法國、英國、德國、瑞典、蘇聯和以色列發(fā)展。之后，中東、阿拉伯半島的沙漠地區(qū)、科威特和撒哈拉沙漠以及中美洲、南美洲、墨西哥和委內瑞拉海岸的阿魯巴和庫拉考地區(qū)也開始推廣無土栽培技術。在美國,無土栽培生產主要集中于伊利諾伊斯州、俄亥俄州、加利福尼亞州、亞利桑那州、印地安那州、密蘇里州和佛羅里達州。全美國有上百萬家庭式無土栽培裝置。在俄羅斯、法國、加拿大、南非、荷蘭、日本、澳大利亞和德國等國家也可見到這種家庭無土栽培裝置。塑料容器和塑料管件的發(fā)展以及平衡的營養(yǎng)液配方促進了無土栽培的進一步發(fā)展,生產成本和管理費用都大大降低。20世紀50年代中期,美國進行灌溉施肥的規(guī)模很小，只在地面灌溉、漫灌和溝灌中應用。當時最常用的肥料有氨氣、氨水和硝酸銨，由于灌溉水的利用率很低，使得肥料的氮利用率也很低。隨著波涌灌的發(fā)展，地面灌溉的水分供應更加精確,緊接著又應用波涌閥注入肥料,這項技術極大地提高了地面灌溉的肥料利用率.在荷蘭，從20世紀50年代初以來，溫室數量大幅增加,通過灌溉系統施用的肥料量也大幅增加，水泵和用于實現養(yǎng)分精確供應的肥料混合罐也得到研制和開發(fā)。自20世紀60年代初起，以色列開始普及水肥一體化灌溉施肥技術。全國43萬公頃耕地中大約有20萬公頃應用加壓灌溉系統.果樹、花卉和溫室作物都是采用水肥一體化灌溉施肥技術，而大田蔬菜和大田作物有些是全部利用水肥一體化灌溉施肥技術,有些只是某種程度上應用，這取決于土壤本身的肥力和基肥施用。滴灌濕潤的土壤范圍很小，根系要吸收充足的養(yǎng)分則需要水和養(yǎng)分的同步供應。在其它微灌系統中，如噴灌和微噴灌系統，水肥一體化灌溉施肥技術對作物的作用效果也很好.隨著噴灌系統由移動式轉為固定式，水肥一體化灌溉施肥技術也被應用到噴灌系統中.20世紀80年代初,開始將水肥一體化灌溉施肥技術應用到自動推進機械灌溉系統.現在,以色列農業(yè)灌溉面積（除輔助灌溉外）有90%以上采用水肥一體化灌溉施肥技術.最初，由于使用肥料罐,灌溉施肥的養(yǎng)分分布不均勻；后來采用文丘里施肥器和水壓驅動肥料注射器,養(yǎng)分分布較為均衡；引入全電腦控制的現代水肥一體化灌溉施肥技術設備，養(yǎng)分分布的均勻度得到顯著提高。滴灌是目前應用最廣泛、最節(jié)水的灌溉技術。通過滴灌施肥肥料利用率最高,最容易實現養(yǎng)分的精確調控。滴灌是怎么產生的？滴灌的構想產生于20世紀30年代初的以色列。當時恩格.申巴。布拉斯先生受邀去濱海地帶的一個小農場參加傍晚茶會。他發(fā)現主人的眾多葡萄柚中有一棵長得特別大，但是這棵樹并沒有明顯的灌溉水源。經過進一步調查，他發(fā)現一條通往房子的很細的飲用水鐵管在此處有一個小裂口，從這個裂口處有水滴滴出。流出的水可濕潤范圍僅為25厘米，而這棵樹的樹冠直徑為10米。這么大一棵樹竟能從容積如此小的土壤中獲得所需水分，這個現象觸發(fā)布拉斯先生產生滴灌的想法。不幸的是,那時研究滴灌存在許多實際困難，以致于這個想法無法實現。但是17年后，即1959年，塑料管的應用使這個想法的實現成為可能。經過3年的反復試驗，最后終于成功了.與噴灌和溝灌相比，應用滴灌的番茄產量增加一倍，黃瓜產量增加了兩倍。這項新灌溉技術的一個關鍵問題是養(yǎng)分的供應問題。它濕潤的土壤容積只是耕作層的一小部分，特別是砂土條件下，這個問題更為明顯.因此若在土壤表面撒施肥料,大部分肥料仍留在土壤表面而不能被植物利用。在初始階段，通過灌溉系統進行施肥有兩種方法。一種是利用噴霧泵將肥料溶液注入灌溉系統；另一方法是將灌溉系統的水引到裝有水和固體肥料的容器內,然后又回到灌溉系統內。這兩種施肥方法雖然簡單但不精確，但是應用這兩種施肥方法后產量可顯著增加。20世紀60年代末，以色列由于出口花卉的需要，溫室面積開始擴大。滴灌與施肥技術的結合極大地加速這個密集的、高投入的種植產業(yè)體系的發(fā)展。同時生產蔬菜和大田作物的農戶也開始應用水肥一體化灌溉施肥技術。20世紀60年代中期，隨著滴灌的發(fā)展，應用肥料罐施肥是主要的施肥方法。一些溫室應用兩用途的噴霧泵來進行噴施農藥和灌溉施肥，而果園則應用移動式噴霧器將肥料溶液直接注入灌溉系統。20世紀70年代初，液體肥料的應用促進了水力驅動泵的發(fā)展。第一種開發(fā)的水力驅動泵為膜式泵，它將肥料溶液從一個敞開的容器中抽取后再注入灌溉系統，這種泵產生的壓力是灌溉系統中壓力的兩倍。第二種水力驅動泵為活塞泵，依靠活塞來進行肥料溶液的吸取和注入。這些肥料泵的應用實現了水和肥料的同步供應.同樣在20世紀70年代初，開始應用低流量的文丘里施肥器，主要應用于苗圃和盆栽溫室.它的應用解決了早期肥料泵的一個主要缺點,即在低流量時的不精確性。在有電的地方,主要在溫室內，電驅動的肥料泵可以對肥料溶液進行精確供應。20世紀90年代初，用于精確施用低中流量肥料溶液的新型肥料泵得到發(fā)展。在肥料施用量的控制方面，隨著施肥設備的不斷更新,對肥料用量的控制也越來越精確。最初需要手工來調節(jié)肥料罐的進流量和出流量，后來應用機械化設備來自動控制水和肥料的同步供應.現在已有非常復雜的控制設備,如計算機與監(jiān)控肥料混合罐的酸度計、電導率儀及灌溉控制器相連接，實現對肥料用量更為精確的控制,如在溫室中施肥機的應用等。除施肥設備上不斷的更新和完善外,用于灌溉施肥的專用肥料也得到大力發(fā)展。在眾多的肥料類型中,液體肥料最適合用于灌溉施肥.在以色列,液體肥料占總肥料的80％以上，美國液體肥料占總肥料的38％以上，目前仍在繼續(xù)增長。目前，在一些水肥一體化灌溉施肥技術發(fā)達的國家(如以色列、美國、澳大利亞、西班牙、荷蘭、塞浦路斯等)，已形成了完善的設備生產、肥料配制、推廣和服務的技術體系。他們的設備和技術除滿足于國內市場外，現正大力尋求海外市場。我國水肥一體化技術的發(fā)展相比發(fā)達國家來講要遲近20年。現普遍的看法是從1974年開始。當年我國引進了墨西哥的滴灌設備，試驗點僅有3個，面積約5。3公頃，試驗取得了顯著的增產和節(jié)水效果。1980年我國第一代成套滴灌設備研制生產成功.1981年后，在引進國外先進生產工藝的基礎上，我國灌溉設備的規(guī)?；a基礎逐步形成，在應用上由試驗、示范到大面積推廣，取得顯著的節(jié)水和增產效益。在進行節(jié)水灌溉試驗的同時，開始開展水肥一體化灌溉施肥的試驗研究。從20世紀90年代中期開始，灌溉施肥的理論及應用技術日趨被重視，技術研討和技術培訓大量開展。2000年開始至今，全國農技推廣中心節(jié)水處每年在我國不同地區(qū)舉辦灌溉施肥技術培訓班(最初的幾屆與國際鉀肥研究所（IPI）合辦），由國內外專家系統地介紹灌溉施肥的理論和技術。灌溉施肥的面積逐步擴大.特別是溫室及大棚蔬菜的生產，推動了水肥一體化技術的不斷完善和發(fā)展。一些研究單位和企業(yè)結合，研究開發(fā)出適合當地條件的施肥設備和灌溉技術，如壓差施肥罐、文丘里施肥器、移動式灌溉施肥機、施肥綜合控制系統、重力自壓施肥系統、泵吸施肥法、泵注肥法、膜下滴灌施肥技術等。當前水肥一體化灌溉施肥技術已經由過去局部試驗示范發(fā)展為大面積推廣應用，輻射范圍由華北地區(qū)擴大到西北干旱區(qū)、東北寒溫帶和華南亞熱帶地區(qū),覆蓋了設施栽培、無土栽培、果樹栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田作物等多種栽培模式和作物。在經濟發(fā)達地區(qū)，水肥一體化技術的水平日益提高，涌現了一批設備配置精良、并實現了專家系統智能自動控制的大型示范工程.部分地區(qū)因地制宜實施的山區(qū)重力自壓滴灌施肥、瓜類栽培吊瓶滴灌施肥、華南地區(qū)利用灌溉系統施用有機液肥等技術形式使水肥一體化技術日趨豐富和完善，形成了適合中國國情的、有中國特色的水肥一體化技術體系。特別是新疆地區(qū)的膜下滴灌施肥技術處于世界領先水平。除在棉花上大面積應用外，目前已推廣到加工番茄、色素菊、辣椒、玉米、蔬菜、瓜類、花卉、果樹、烤煙等作物,推廣面積達幾千萬畝。水肥一體化技術應用與理論研究逐漸深入，由過去側重土壤水分狀況、節(jié)水和增產效益試驗研究，逐漸發(fā)展到灌溉施肥條件下的水肥耦合效應、作物生理及產品產量與品質的影響、養(yǎng)分在土壤中運移規(guī)律等方面的研究；由單純注重灌溉技術、灌溉制度轉變到灌溉與施肥的綜合運籌。我國灌溉施肥總體水平，已從80年代初級階段發(fā)展提高到中級階段。其中，部分微灌設備產品性能、大型現代溫室裝備和自動化控制已基本達到目前國際先進水平。微灌工程的設計理論及方法已接近世界先進行列；微灌設備產品和微灌工程技術規(guī)范，特別是條款的邏輯性、嚴謹性和可操作性等方面，已躍居世界領先水平.但是，從整體上分析，我國水肥一體化灌溉施肥技術系統的管理水平相對較低;應用灌溉施肥技術面積所占比例小，水肥結合理論與應用研究成果較少,深度不夠；灌溉施肥用的專用肥料的研究和開發(fā)剛剛起步，某些微灌設備產品特別是首部配套設備的質量與國外同類先進產品相比仍存在較大差距。四、水肥一體化技術研究和推廣應用中存在的問題1.我國設施灌溉技術的推廣應用還處于起步階段。設施灌溉面積不足總灌溉面積的3%，與經濟發(fā)達國家相比存在巨大差異，在設施灌溉的有限面積中，大部分沒有考慮通過灌溉系統施肥.即使在最適宜用灌溉施肥技術的設施栽培中，灌溉施肥面積也僅占20％左右。水肥一體化技術的經濟和社會效益尚未得到足夠重視。另外,多數種植者對水肥一體化灌溉施肥技術存在認識上的偏差。目前，多數種植業(yè)者或管理人員對滴灌等灌溉形式的認識還停留在原有基礎上,如由于設計不合理、管理不善等引起的滴頭堵塞等問題，進而對水肥一體化技術本身加以否定;再有就是在他們的潛意識中，滴灌是將灌溉水一滴一滴滴下去,灌水量太少，根本滿足不了作物生長的需要；對國外技術的過分依賴，認為只有使用國外的產品、讓國外的技術人員來進行規(guī)劃、設計、安裝才是可行的，從而無形之中增加了水肥一體化技術的應用成本和推廣難度。2。灌溉技術與施肥技術脫離。由于管理體制所造成的水利與農業(yè)部門的分割，使技術推廣中灌溉技術與施肥技術脫離，缺乏行業(yè)間的協作和交流。懂灌溉的不懂農藝、不懂施肥，而懂得施肥的又不懂灌溉設計和應用。目前，灌溉施肥面積僅占微灌總面積的30%,遠遠落后于先進國家（以色列為90%，美國為65%）。我國微灌工程首部有相當部分都設計有施肥配置，但大部分閑置不用。作者的調查表明,主要是設計者不懂得如何施肥（如施肥量和肥料濃度的確定），又害怕承擔責任(萬一肥濃度過高將作物燒死要賠償）,導致多數用戶仍然沿用傳統的人工施肥方法，灌溉系統效益沒有得到充分發(fā)揮。即便是在有些示范園區(qū)，雖然安裝了先進的施肥裝備，如成套施肥機等，但因所選擇肥料與之并不匹配，也難以體現水肥一體化技術的應有價值。與此同時,結合中國國情的灌溉與施肥結合的綜合應用技術的研究也嚴重不足。這就使得廣大用戶一方面在到處尋找先進的技術和管理模式，另一方面擺在眼前的技術又不知如何合理應用，阻礙生產的發(fā)展.3.灌溉施肥工程管理水平低。目前我國節(jié)水農業(yè)中存在“重硬件（設備）、輕軟件（管理)”問題。特別是政府投資的節(jié)水示范項目，花很大代價購買先進設備，但建好后由于缺乏科學管理或權責利不明而不能發(fā)揮應有示范作用。灌溉制度和施肥方案的執(zhí)行受人為因素影響巨大，除了裝備先進的大型溫室和科技示范園外,大部分的灌溉施肥工程并沒有采用科學方法對土壤水分和養(yǎng)分含量、作物營養(yǎng)狀況實施即時監(jiān)測，多數情況下還是依據人為經驗進行管理，特別是施肥方面存在很大的隨意性.系統操作不規(guī)范，設備保養(yǎng)差，運行年限短。4。水肥一體化設備生產技術裝備落后，針對性設備和產品的研究和開發(fā)不足.我國微灌設備目前依然存在微灌設備產品品種及規(guī)格少、材質差、加工粗糙、品位低等問題。其主要原因是設備研究與生產企業(yè)聯系不緊密，企業(yè)生產規(guī)模小,專業(yè)化程度低。特別是施肥及配套設備產品品種規(guī)格少，形式比較單一,技術含量低；大型過濾器、大容積施肥罐、精密施肥設備等開發(fā)不足.5。灌溉施肥研究和技術培訓不足.目前，在中國大部分農業(yè)大學尚未設置水肥一體化方面的專門課程，農業(yè)技術推廣部門也缺乏專業(yè)推廣隊伍.在研究方面人力物力投入少,對農業(yè)技術推廣人員和農民缺乏灌溉施肥專門知識培訓，同時也缺乏通俗易懂的教材、宣傳資料等。6。缺乏綜合型專門技術人才.灌溉施肥技術涉及農田水利、灌溉工程、作物、土壤、肥料等多門學科，需要綜合知識，應用性很強。但我國目前有這些基礎知識的綜合性人才奇缺，現有的農業(yè)從業(yè)人員（包括管理人員、農技人員及農民）的專業(yè)背景又存在較大差異,即使有部分人士意識到水肥一體化技術的重要性，但到哪里去尋找技術援助仍是一大問題。如一些研究單位或灌溉公司的農業(yè)工程技術人員可以設計單純的灌溉系統，但對施肥部分不熟悉，也就不能使灌溉施肥系統真正發(fā)揮其應有的作用。7。由于技術問題的疏漏所導致的負效應影響了普及推廣.灌溉施肥技術相對較復雜，在某些示范項目實施中，由于系統設計、設備選用、過濾、以及肥料施用等問題，造成了灌溉施肥系統效益低甚至失敗，給推廣帶來阻力。如有的設計不合理，大量消耗電力；有的管理不善，沒有很好地發(fā)揮過濾系統的作用，造成滴頭堵塞最終使系統報廢。過量灌溉導致肥料淋失，結果作物長勢差、葉發(fā)黃。8.缺少專業(yè)公司的參與.雖然在設備生產上我國己達到先進水平，國產設備可以滿足市場需要，但技術服務公司非常少，而在水肥一體化技術普及的國家，則有許多公司提供灌溉施肥技術服務.水肥一體化技術是一項綜合管理技術，它不僅需要有專業(yè)公司負責規(guī)劃、設計、安裝，還需要有相關的技術培訓、專用肥料的供應、農化服務等。如在實踐過程中,有用戶在施用氯化鉀的同時施用硫酸鎂，結果很快形成微溶于水的硫酸鉀，久而久之便造成過濾器、滴頭的堵塞，影響系統的正常工作。同時，我國的灌溉設備企業(yè)主要集中在長江以北,而華南地區(qū)在農業(yè)方面比較專業(yè)的灌溉設備公司則很少，因此，轄區(qū)內灌溉施肥設備的選擇要么主要從北方購買，要么依賴進口，這無形之中增加了高額的運輸費用,進而增加系統的投資成本。9.灌溉施肥技術的成本較高，而農產品價格偏低，這是目前技術推廣的最大障礙。農業(yè)生產本身也是一項經濟活動.一項技術再好,如果用戶不能產生經濟效益也無法推廣開去。目前，我國絕大部分的農用水是不收費或很低收費，因此，從節(jié)水角度鼓勵農民使用節(jié)水灌溉收效不大，絕大部分是從節(jié)肥省工高效來考慮。但目前較高的成本使他們猶豫再三,不敢嘗試。水肥一體化灌溉施肥技術是一項綜合管理技術措施，涉及到多項成本構成，具體有：（1）設備成本包括設備來源（國產或進口）、系統壽命的長短、自動化程度的高低、材料的等級及規(guī)格等。以滴灌管為例,有些可以用15年以上,有些只能一年半載;同樣的材料有些管壁厚有些壁薄；對內置滴灌管而言，滴頭間距越小，成本越高。很顯然，壽命長、管壁厚、滴頭間距小的滴灌管價格就要高.(2）水源工程在水肥一體化系統的規(guī)劃設計中,只要是符合農田灌溉水質標準的水都可以作為灌溉水源，如河水、井水、水庫水、池塘水、湖水、降水等。很顯然，水源工程越復雜，花費越多。一些地方需要打深井，一些要建引水渠，修蓄水池，拉電源等，所涉及的成本差異大。（3）作物種類包括種植作物的種類、行間距、年齡等。如單位面積茶園應用滴灌技術的成本要高于蘋果，因為茶的行距遠小于蘋果，需要更多的滴灌管.蔬菜通常比果樹成本高。(4）地形及土壤條件如土壤質地、地形坡度等.很顯然在復雜的地形條件下可能需要消耗更多的材料且增加安裝成本.與平坦地帶相比,當高差很大時要用壓力補償式滴灌管，增加成本。土壤質地與滴頭間距有關，砂土間距小，滴頭多，相應成本增加。（5）地理位置交通不便的地方材料購置與運輸困難，通常會大幅度增加系統成本.（6)系統規(guī)劃設計一般來說，合理的設計可節(jié)省材料，系統的安裝和運行成本相對較低；而不合理的設計通常導致材料的浪費，系統運行成本也會相應增加。（7）系統所覆蓋的種植區(qū)域面積一般來說，無論種植區(qū)面積大小，都必須至少有一套灌溉施肥首部系統.面積越大，首部系統分攤到單位面積的成本就越少.(8）肥料在系統運行過程中，肥料的選擇有多種，有普通肥或專用肥、進口肥或國產肥之分。一般而言，用普通肥料自行配肥是便宜的。但配肥需要有專業(yè)知識.(9）施肥設備和施肥質量要求在施肥設備中，既有簡易的、低成本施肥裝置，也有復雜的、價格相對昂貴的施肥機等。在施肥方式上,有按比例施肥和按數量施肥兩種。總體而言,按比例施肥用的設備要比按數量施肥用的設備昂貴。（10）設備公司的利潤（11）銷售公司的利潤包括灌溉材料、施肥設備、肥料等的利潤。（12）安裝公司的利潤等因上述每項都是一個變數，要確定某一灌溉施肥系統的詳細成本需視具體情況而定。正如建房子，相同面積的房子價格可以相差幾十上百倍，但房子居住的基本功能卻是相似的。隨著我國水肥一體化技術的發(fā)展，市場會越來越成熟，灌溉施肥的模式也會越來越多，成本也將越來越低。在目前情況下，水肥一體化技術可以優(yōu)先用在經濟效益較好的作物上（如花卉、果樹、蔬菜、藥材、煙草、棉花、茶葉及其它特