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1、滴灌水肥一体化技术与展望摘要：实施滴灌水肥一体化技术是田间配套节水设施，普及推广节水、节肥的一项技术，此技术能够提高水资源、肥料的利用率、节约水肥、缓解水资源紧缺的矛盾，缓解我国肥料短缺和大量施肥与环境污染的矛盾，促进农业的可持续发展。关键词：滴灌技术；膜下灌技术；水肥耦合技术；水肥肥料水是生物生存之源，是农林业生产发展的必要条件，肥料是生物增产高产的重要保障。长期以来缺水与肥料的大量使用是制约我国农林持续健康发展的重要因素。我国水资源丰富，总量年约2.81万亿，但人均占有量少。近年来随着全球气候变暖，干旱加剧，干旱面积不断扩大，全国年均农业受旱面积已有20世纪50年代的1330万hm2上升到
2、20世纪90年代以来的2670万hm2。全国旱灾近年平均减产粮食250亿kg，经济损失达150-200亿元。我国的传统灌溉方式仍然以渠道灌溉为主，渠道是我国农田灌溉的主要输水工程。但传统的土渠输水渗漏损失太大，约占到输水量的50%-60%，一些土质较差的渠道输水损失高达70%以上。据有关资料分析，全国各渠道渗漏损失量达1700亿m3 /年。我国是肥料生产大国同时也是消费大国，根据国际肥料工业协会数据和我国统计数据分析，2007年我国化肥使用量已占全球用量的35%左右，且使用量仍以每年3。5%的速度增长。由于施肥技术、肥料生产、产品不合理等多方面原因导致我国的肥料当季利用率低，氮肥为15%-35
3、%，磷肥为10%-20%，钾肥为35%-50%，均低于日本、美国、英国、以色列等发达国家。肥料的大量与不合理施用导致我国部分土壤结构改变，土壤肥力下降，土壤重金属污染加剧，土壤盐化碱化严重，同时也加剧了地表径流的水质污染导致水体富营养化、地下水污染、农产品品质下降等一系列危害。减少化肥使用量，合理施肥，提高化肥利用率已成为我国农业可持续发展和保障我国粮食安全的重要问题。滴灌水肥一体化以其高节水节肥率得到了国家的大力支持,引起了越来越多有关专家的关注。一、滴灌水肥一体化的技术简介滴灌是指按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的养分一滴一滴，均匀而又缓慢的滴入作物
4、根区土壤中的灌水方法。滴灌不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌水方式。滴灌适应于粘土砂壤土、轻壤土等；滴灌的地面输水管采用结构简单，组装、拆卸较方便，因此适应各种复杂的地形，工程建设不需做大量的平地工作；滴灌适应于大田密集作物棉花、蕃茄、甜菜、葡萄、大棚蔬菜、花卉，日前新疆主要用于棉花、葡萄。（一）滴灌系统的组成滴灌系统的组成：一套完整的滴灌系统主要由水源工程、首部枢纽、输配水管网和滴水器等4部分组成：1。水源工程 江河、湖泊、水库、井泉水、坑塘、沟渠等均可作为滴灌水源，但其水质需要符合滴灌要求。2
5、。首部枢纽 包括水泵、动力机、压力需水容器、过滤器、肥液注入装置、测量控制仪表等。首部枢纽是整个系统操作控制中心。3。输配水管网系统 输配水管道是将首部枢纽处理过的水按照要求输送、分配到每个灌水单元和灌溉水器的。4。滴水器 它是滴灌系统的核心部件，水由毛管流入滴头，滴头再将灌溉水流在一定的工作压力下注入土壤。水通过滴水器，以一个恒定的低流量滴出或渗出以后，在土壤中向四周扩散。（二）滴灌的分类1。根据不同作物和种植类型，滴灌系统可以分为固定式和半固定式两类：1） 固定式灌溉系统 在固定式灌溉系统中，各级管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的（干、支管一般埋在地下，毛管和滴头都固定在地面），适用于果树
6、、葡萄、瓜果、蔬菜等作物。2） 半固定式滴灌系统 在半固定式滴灌系统中，其干管、支管固定埋在田间，毛管（滴灌管或滴灌带）及滴头都是可以根据轮灌需要移动的。半固定式滴灌系统仅为固定式投资的50%70%，但增加了移动毛管的劳力，而且易于损坏。半固定式依次移动可灌数行，这样可提高毛管的利用率，降低设备投资，这种类型滴灌系统适用于宽行蔬菜与瓜果等作物。 2、根据滴灌工程中毛管在田间的布置方式、移动与否以及进行灌水的方式不同，可以将滴灌系统分成以下三类：1）地面固定式毛管布置在地面，在灌水期间毛管和灌水器不移动的系统称为地面固定式系统，现在绝大多数采用这类系统。应用在果园、温室、大棚和少数大田作物的灌溉
7、中，灌水器包括各种滴头和滴灌管、带。这种系统的优点是安装、维护方便，也便于检查土壤湿润和测量滴头流量变化的情况；缺点是毛管和灌水器易于损坏和老化，对田间耕作也有影响。 2）地下固定式将毛管和灌水器（主要是滴头）全部埋入地下的系统称为地下固定式系统，这是在近年来滴灌技术的不断改进和提高，灌水器堵塞减少后才出现的，但应用面积不多。与地面固定式系统相比，它的优点是免除了毛管在作物种植和收获前后安装和拆卸的工作，不影响田间耕作，延长了设备的使用寿命；缺点是不能检查土壤湿润和测量滴头流量变化的情况，发生问题维修也很困难。 3）移动式在灌水期间，毛管和灌水器在灌溉完成后由一个位置移向另一个位置进行灌溉的系
8、统称为移动式滴灌系统，此种系统应用也较少。与固定式系统相比，它提高了设备和利用率，降低了投资成本，常用于大田作物和灌溉次数较少的作物，适合于干旱缺水、经济条件较差的地区使用。下面具体说一下膜下滴灌：膜下滴灌，顾名思义，是在膜下应用滴灌技术。它是我国在引进国外先进膜下滴灌技术和设备的基础上，经过多年的试验、研究、改进创新，开发出的一种性能可靠、使用方便的滴灌技术。它是把工程节水灌溉技术和农艺节水覆膜栽培两项技术集成的一项农业节水技术，也是地膜栽培抗旱技术的延伸与深化。作为一种新型的灌溉技术，膜下灌溉技术与地面灌溉、喷灌等技术相比，有着其无可比拟的优点，是目前最节水、节能的灌溉方式之一。与其它灌溉
9、方式相比，采用膜下灌溉技术可获得显著的经济效益和社会效益。首先，采用膜下滴灌技术具有显著的节水、节肥效果。据测算，膜下滴灌与沟灌相比，平均产量增加20%以上，节水40%50%，化肥的利用率提高20%以上。其次，投工费用很低。再次，膜下滴灌技术从根本上改变了传统农业的用水方式，为更好的进行田间管理提供了技术支撑，提高了土地资源和水资源的利用率。最后，实施膜下滴灌技术，可有效改良农田的土壤结构，防止土壤次生盐渍化，保护生态环境，促进农业向设施农业、精准农业和农业产业化经营转变，实现农业的可持续发展。膜下滴灌技术适用作物很多，尤其适用于棉花、玉米、番茄、大棚温室作物、大田蔬菜、果树、生态林等作物使用
10、。三、滴灌技术的应用现状滴灌水肥一体化技术是目前干旱缺水地区最有效的一种灌溉方式，其水的利用率可达95%。世界滴灌技术发展最有代表性的国家首推以色列。在以色列，几乎所有的果园都用滴灌施肥系统，一般采用压力补偿滴灌，全自动化控制。其温室种植90%采用滴灌，主要用于高附加值的蔬菜、水果、花卉等作物。以色列温室滴灌的最高水利用率为95%。在以色列的应用情况：（1）滴灌水肥一体化技术遍及各个角落。不论是农田、果园，还是公园，乃至城市的林荫道、居民门前的花盆或一棵树都铺设滴灌，可以说在以色列的滴灌管道无处不见。（2）计算机按规律精准供给肥水。广泛应用计算机自动化操作，计算机完成实时控制，也可执行一系列的
11、操作程序，完成监视工作，精密、可靠、节省人力。（3）完善的技术推广服务体系。以色列农业部专设农业技术推广服务局，工作的核心内容是在农场、田间、果园完成，针对农业经营者的具体生产条件进行示范，传授给农民的都是最先进的技术。目前我国的水肥一体化技术主要在一些经济价值较高的作物上应用。如新疆的棉花膜下滴灌施肥技术已作为棉花生产的标准技术得到大面积推广，技术处于世界领先水平，目前的应用面积近700万亩。除在棉花上大面积应用外，目前已推广到加工番茄、色素菊、辣椒、玉米、蔬菜、瓜类、花卉、果树、烤烟等作物。温室的蔬菜花卉生产中，也广泛采用滴灌施肥技术。果树是经济价值较高的作物，也是国外应用该技术面积最大的
12、作物。我国水果种类多，面积大，水果生产已成为一些地方的经济支柱。农民迫切需要节水、节肥、省工的现代生产技术。一些地方的果农自发地应用该技术，并在生产中研究改进（如海南、广东的蕉农普遍采用的喷水带灌溉施肥法）。从目前的报导看，我国已在苹果、柑桔、葡萄、香蕉、荔枝、龙眼、茶叶、甘蔗、马铃薯等作物上采用滴灌施肥技术，取得了很好的效果。水肥一体化技术主要是在新疆的棉花种植和中西部个别地方的果树蔬菜种植方面有所推广，而在农业覆盖面积最大、灌溉水资源需求最大且近年来旱情相对比较严重的华北、东北小麦、玉米种植区及其他一些边远地区并没有得到多少推广。四、滴灌水肥一体化的优缺点滴灌水肥一体化与传统地面灌溉相比，
13、具有以下优点:1.提高水的利用率：滴灌水的利用率可达95%。一般比地面浇灌省水30%50%，有些作物可达80%左右，比喷灌省水10%20%。2.节省肥料:适时适量地将水和营养成分直接送到根部，提高了肥料利用率。3.节省劳力：灌溉是管网供水，操作方便，而且便于自动控制，因而可节省劳力。同时灌溉是局部灌溉，大部分地表保持干燥，减少了杂草的生长，也就减少了用于除草的劳力。4.灌溉均匀：灌溉系统能够做到有效地控制每个灌水器的出水流量，因而灌溉均匀度高，一般可达80%90%。5.便于农作管理：灌溉只湿润作物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是灌溉的同时，也可以进行其他农事活动，减少了灌溉与其他农作的相互
14、影响。6.可减少病虫害的发生：灌溉可以降低室内的空气湿度，减少蔬菜农药残留量，提高了蔬菜品质。7.提高农作物产量：灌溉可以给作物提供更佳的生存和生长环境，使作物产量大幅度提高，一般增产幅度达30%80%。8.降低了能耗：灌溉比地面畦灌可减用水量50%70%，因而可降低抽水的能耗;一般能耗可下降30%左右。9.提早供应市场：使用灌溉系统，一般可早应市1530天。10.延长市场供应期：改善了环境，可使作物更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得最佳收入。滴灌水肥一体化的缺点：1.易引起堵塞：灌水器的堵塞是当前灌溉应用中最主要的问题，严重时会使整个系统无法正常工作，甚至报废。因此，灌溉时水
15、质要求较严，一般均应经过过滤，必要是还需经过沉淀和化学处理。2.可能引起盐分积累：当在含盐量高的土壤上进行滴灌或是利用咸水灌溉时，盐分会积累在湿润区的边缘，如遇到小雨，这些盐分可能会被冲到作物根区而引起盐害，这时应继续进行灌溉。在没有充分冲洗条件下的地方或是秋季无充足降雨的地方，则不要在高含盐量的土壤上进行灌溉或利用咸水灌溉。3.可能限制根系的发展：由于灌溉只湿润部分土壤，加之作物的根系有向水性，这样就会引起作物根系集中向湿润区生长。另外，在没有灌溉就没有农业的地区，如我国西北干旱地区，应用灌溉时，应正确地布置灌水器。五、滴灌水肥一体化可能遇到的问题(一) 肥料选择问题1.用于滴灌施肥的化肥特
16、性及选择在选择肥料之前，首先应对灌溉水中的化学成分和水的pH有所了解。某些肥料可改变水的pH，如硝酸铵、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二氢钾、磷酸等将降低水的pH,，而磷酸氢二钾则会使水的pH增加。当水源中同时含有碳酸根和钙镁离子时可能使滴灌水的pH增加进而引起碳酸钙、碳酸镁的沉淀，从而使滴头堵塞。为了合理运用滴灌施肥技术，必须掌握化肥的化学物理性质。在进行滴灌水肥一体化中，化肥应符合下列基本要求：(1)高度可溶性；(2)溶液的酸碱度为中性至微酸性；(3)没有钙、镁、碳酸氢盐或其它可能形成不可溶盐的离子；(4)金属微量元素应当是螯合物形式；(5)含杂质少，不会对过滤系统造成很大负担。1） 肥料的可溶性 由于滴灌水器流道较小，因此利用滴灌系统施肥时，首先要考虑肥料的可溶性。大多数固态肥料在生产时都在肥料颗粒外面包一层膜，以防止吸收水分。市售肥
