水肥一体化研究与应用

水肥一体化研究与应用

内容提要

一、基本概念

二、基本原理

三、目的意义

四、技术要求

五、技术路线

一、水肥一体化技术的概念

利用低压管道系统，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律，将肥料溶液注入灌溉输水管道，通过灌水器将液体肥料均匀、定时、定量直接提供给作物叶片或根区。具有节水，节肥，省劳力；同时改善土壤理化性状，提高了土地利用率，提高单位面积产量。

通常的方法：

1、将肥料溶解后施用，包含淋施、浇施、喷施、管道施用等。

2、与灌溉同时进行的施肥，将肥料的溶于灌溉水，通过低压管道灌水器，将肥液直接提供给作物。由于滴灌施用延长了施肥时间，效果最好，最节省肥料。

二、基本原理

（一）植物吸收养分的过程

1、扩散过程

肥料溶解后进入土壤溶液，靠近根表的养分被吸收，浓度降低，远离根表的土壤溶液浓度相对较高，结果产生扩散，养分向低浓度的

根表移动，最后被吸收。

2、质流

植物在阳光下叶片气孔张开，产生蒸腾作用，导致水分损失，通过根系不断地吸收水分供叶片蒸腾耗水。靠近根系的水分被吸收了，远处的水就会流向根表，溶解于水中的养分也跟着到达根表，从而被根系吸收。

因此，肥料溶解后才能被植物吸收，不溶解的肥料不能利用。将灌溉和施肥同时进行，肥料得到充分溶解，施入土壤的肥料被充分吸收，肥料利用率大幅提高。

（二）作物施肥的规律

1、养分归还学说

作物产量的形成有40%~80%的养分来自土壤，为保证土壤有足够的养分，必须通过施肥措施来实现。通过施肥，可以把作物吸收的养分“归还”土壤，确保土壤能力。

2、最小养分律

作物生长发育需要吸收各种养分，但存在限制作物产量的土壤中相对含量最小的养分因素，即使增加其他养分，作物产量也难以提高。只有提供作物所缺的各种养分，作物才会高产。

3、同等重要律

对作物来讲，不论大量元素或微量元素，都是同样重要缺一不可的，即缺少某一种微量元素，尽管它的需要量很少，仍会影响某种生理功能而导致减产，不能因为需要量少而忽略。

4、不可代替律

作物需要的各营养元素，在作物内都有一定功效，相互之间不能替代。如缺磷不能氮代替，缺钾不能用氮、磷配合代替。缺少什么营养元素，就必须施用含有该元素的肥料进行补充。

5、报酬递减律

当施肥量超过适量时，作物产量与施肥量之间的关系就不再是同步增减模式，而呈抛物线模式了，单位施肥量的增产会呈递减趋势。

6、因子作用律

作物产量是由影响作物生长发育诸因子综合作用的结果。施肥作为主导限制因子，必须与其他农业措施相配合，才能发挥应有的功能；同时，各种养分之间的合理平衡作用，才能发挥应有的功能。

三、目的意义

1、节肥。水肥一体化技术可平衡施肥和集中施肥，减少了肥料挥发和流失，供肥及时、作物易于吸收、提高肥料利用率。与传统技术施肥相比节省化肥30%~50%。能灵活、方便、准确地控制施肥时间和数量。通过滴灌系统施肥，可节肥至少20%，减少病害，可节省农药投入，一般增产10~30%。

2、节水。水肥一体化技术可减少水分的下渗和蒸发，提高水分利用率。在露地栽培条件下，与大水漫灌相比，节水率达50%左右。保护地栽培条件下，与畦灌相比，节水率为30%~40%。

3、改善生态环境。水肥一体化技术可降低棚内空气湿度8.5~15个百分点。提高棚内温度2~4℃，提高地温2~3℃，改善土壤物理性

质，减少土壤养分淋失。提高灌溉水利用率达到80%以上，施氮肥当季利用率达60%，与地面灌溉相比，节水30%~50%，节肥25%~30%，减少了水向深层的渗漏，减轻了面源污染和对地下水的污染。

4、减轻病虫害发生。空气湿度的降低，在很大程度上抑制了作物病害的发生，减少了农药的投入，每亩农药用量减少15%~30%，节省劳力15~20个。

5、增加产量，改善品质。水肥一体化技术可促进作物产量提高和产品质量的改善，设施栽培增产17%~28%。增产增收。

四、水肥一体化技术要求

（一）建立一套灌水系统

根据地形、田块、单元、土壤质地、作物种植方式、水源特点等基本情况，设计管道系统的埋设深度、长度、灌区面积等。水肥一体化的灌水方式可采用管道灌溉、喷灌、微喷灌、泵加压滴灌、重力滴灌、渗灌、小管出流等，以双上孔软管滴灌较为实用。

1、双上孔滴灌优点

（1）供水均衡且节约用水

目前设施蔬菜生产上，供水方法一般是沟灌、畦面浇灌和喷灌，用水量大且水量不易控制。采用软管滴灌方式，水直接滴在根际土壤，浇水量可人为控制，减少了土壤水分渗漏及表土水分流失，节约灌溉用水，对砂性土壤和盐碱土壤尤为重要,试验表明：采用软管滴灌比

沟灌节水70%左右，而且灌水均衡。

（2）降低湿度且减轻病害

软管滴灌水量易控制，土壤水分蒸发少，降低了棚内空气湿度，控制了病害的发生程度。黄瓜大棚栽培试验表明：采用双上孔软管滴灌方式，大棚空气湿度在65％-75％，清晨无雾气，黄瓜叶缘无水珠，没有霜霉病发生，整个生育期仅喷预防药4次。而对照沟灌大棚清晨多雾气，叶缘水珠多并形成水膜，2月下旬~4月上旬伴有白粉病、霜霉病发生，全生育期喷药14次，亩增加成本42元。番茄大棚栽培试验表明：空气相对湿度（3月20日下午2时测定湿度）分别是73%（软管滴灌大棚）和80%（沟灌大棚），同样，沟灌大棚前期早疫病和叶霉病明显增多，用药次数也明显增加。

（3）改善环境且促进生长

软管滴灌灌水均匀度达80%~90%以上，经实验表明：软管滴灌比沟灌土壤溶重降低0.08g／cm³-0.15g／cm³，孔隙度增加0.44％-2.53％，表层土壤中盐分积累少。由于土壤物理性状好，黄瓜根系横纵向伸展度比对照各长6.4厘米和10.2厘米，根毛数量明显多于对照，黄瓜长势好。由于供水量得到有效控制，在冬季棚室黄瓜栽培中，10cm地温比沟灌提高2℃，气温提高1.5℃。棚室番茄栽培中：早春（3月20日）下午2时测定，5cm处地温分别是18.2℃（软管滴灌）和15.3℃（沟灌），大棚内气温分别是21.7℃（软管滴灌）和19.5℃（沟灌）。

（4）性能可靠且操作方便