水肥一体化技术设备针对现在农业灌溉施肥有什么好处?

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产生日期:   来源:北京农业
2016年1月上旬刊&
我国非常重视水肥一体化技术的推广、应用,目前,水肥一体化已被纳入政府农业发展规划。水肥一体化技术作为将灌溉与施肥有机结合的一项农业新技术,可大幅提高水资源和肥料的利用率,促进生态环境保护的建设,具有广阔的发展前景和空间。基于此,阐述我国水肥一体化技术的发展历程和发展契机,探讨水肥一体化相关的设备选择、系统布置、水肥耦合和维修保养等技术要点,讨论了水肥一体化技术在产品研发、技术模式创新和示范推广等方面的研究重点。
中国用约占世界9%的耕地和6%的淡水资源,生产出了占世界26%的农产品,养活了世界近20%的人口,创造了人类历史伟大奇迹的同时,也付出了很大的代价。我国是一个干旱缺水严重的国家,淡水资源总量虽居世界第4位,但人均水资源量仅占世界平均值的1/4,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。作为农业大国,我国农业用水方式相对于先进节水型国家而言,仍较为落后。2013年中国水资源公报显示,2012年,我国农田灌溉水有效利用系数为0.523,与发达国家0.800 - 0.850的水平相差甚远。我国水分生产率不足1 kg/m3,远低于2 kg/m3以上的世界发达国家水平。为进一步提高土壤肥力和作物产量,我国已成为化肥生产和消费大国,2013年我国化肥施用量为5912万t(折纯),居世界首位,但化肥利用率仅为30%左右,远低于发达国家50% - 70%的水平。过量的化肥随降雨、灌溉和农田径流进入水体,严重污染地表水和地下水,对人体及生态造成了危害。在资源条件和生态环境的双重压力下,加快转变农业发展方式,大力发展节水农业,提高资源利用率,实现农业可持续发展,迫在眉睫、刻不容缓。
水肥一体化技术是根据作物需求,对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理,以水促肥、以肥调水,实现水肥耦合,全面提升农田水肥利用效率。与传统的灌溉和施肥措施相比,水肥一体化技术具有节水、省肥、省工、增产、提高水肥利用效率、提高作物品质及减少环境污染等诸多优势。因此,水肥一体化技术逐渐成为资源节约、环境友好现代农业的“一号技术”。
1& 我国水肥一体化技术的发展历程与发展契机
水肥一体化技术缘起于无土栽培;进入20世纪中期后,世界各国在田间种植中开始进行灌溉施肥;在20世纪70年代,随着微灌等技术的进步,推动了水肥一体化技术在全世界的迅猛发展。我国水肥一体化技术的研究是自1974年从墨西哥引进滴管设备以来,经历了从引进、消化吸收、设备研制、应用试验和试点推广,到部分引进国外先进工艺技术及设备生产线与全国推广应用微灌技术,已有40余年的历程,水肥一体化技术在我国得到了长足发展,应用范围不断扩大。然而,与世界其他国家相比,我国的水肥一体化技术的应用仍十分有限。例如,以色列农业灌溉面积已有90%的区域实行了水肥一体化灌溉施肥技术,而我国目前水肥一体化应用面积不到灌溉面积的8%,由此可见,我国水肥一体化技术的推广应用空间很大。
多年来,国家大力支持水肥一体化技术的发展。2002年,农业部开始设立旱作节水农业项目,开始灌溉施肥试验示范;2010年,农业部下发《全国农田节水示范活动工作方案》,将水肥一体化列为主推技术,强化技术集成和示范展示;2012年,国务院印发《国家农业节水纲要()~,强调积极发展水肥一体化;2013年,农业部下发《水肥一体化技术指导意见》,提出到2015年,水肥一体化技术推广总面积达到533.33万hm2以上,新增推广面积333.33万hm2以上,实现节水50%以上,节肥30%,粮食作物增产20%,经济作物节本增收600元以上;2015年,中央一号文件《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》中,再次强调指出“大力推广节水技术,全面实施区域规模化高效节水灌溉行动”;2015年8月,国务院办公厅印发《关于加快转变农业发展方式的意见》,要求大力发展节水农业,全面实施区域规模化高效节水灌溉行动,积极推广水肥一体化等技术,实施化肥和农药零增长行动,坚持化肥减量提效、农药减量控害,建立健全激励机制,力争到2020年,化肥、农药使用量实现零增长,利用率提高到40%以上。在国家重视、政策支持、行业发展亟需等多重推力下,我国水肥一体化产业取得了快速发展。
2水肥一体化的技术要点
2.1选择适宜的灌溉、施肥设备水肥一体化技术将灌溉和施肥相融合,借助压力灌溉系统,将肥料溶于水中,实现水肥同步管理和高效利用。目前,常用的形式是微灌与施肥结合,其中以滴灌、微喷灌与施肥结合的居多。灌溉设备主要根据作物种类、土壤性质和当地设备供应情况而定。微灌用施肥装置主要有压差式施肥罐、开敞式施肥罐、文丘里注入器及注射泵等几种,根据应用作物、系统设备和实施面积等选择施肥设备。微灌常用的过滤设备从过滤器的结构原理分为旋流式水砂分离器、砂过滤器、筛网过滤器和叠片式过滤器,应根据水源条件和水质要求组合选择过滤设备。
2.2布设合理的系统管线布设合理高效的灌溉系统,不仅要考虑灌溉所需的各项技术要求,还要充分考虑整个系统的灌溉、施肥效率和工程投资等指标,系统布置是一个重要和复杂的系统工程。管线布设时要综合考虑地形、水源条件、作物种类和灌水器类型等情况。干、支管的布置形式取决于地形、水源、作物分布和毛管的布置,应力求达到管理方便、工程费用少的要求。在山丘地区,干管多沿山脊布置,或沿等高线布置。支管则垂直于等高线向两侧的毛管配水。在水平地形,干、支管应尽量双向控制,两侧布置下级管道,以节省管材。毛管和灌水器的布置形式主要取决于作物种类和所选用灌水器的类型。
2.3实施高效的水肥耦合管理根据作物需水规律、土壤水分条件、根系分布、土壤性质、设施条件和技术措施,制定合理的灌溉制度,内容包括作物全生育期的灌水次数、灌水时间、灌水定额和灌溉定额;同时,应根据农作物根系状况确定计划湿润层深度。蔬菜计划湿润层深度宜为0.2 - 0.3 m,果树因品种、树龄不同,计划湿润层深度宜为0.3 - 0.8 m。农作物灌溉允许最大含水量上限控制在田间持水量的85% - 95%,允许最小含水量下限控制在田间持水量的55% - 65%。
实施水肥一体化技术时,应选择溶解度高、溶解速度较快、腐蚀性小以及与灌溉水相互作用小的肥料,避免产生相互作用,对设备造成堵塞或腐蚀。应按照农作物的需肥规律、目标产量、土壤养分条件和灌溉制度等,制定合理的施肥制度。水肥一体化技术应用中,应统筹考虑灌溉制度和施肥制度的高度结合,力求水肥耦合,提高水分、养分利用效率。24进行有效的系统维护保养施肥装置、过滤设备运行前应进行检查,要求各部件连接牢固,承压部位密封;压力表灵敏,阀门启闭灵活,接口位置正确。应按需要量投肥,并按使用说明进行施肥作业;施肥后必须利用清水将系统内的肥液冲洗干净。同时,为获得良好的过滤效果,要定期检查、及时维护和保养过滤设备。
3水肥一体化技术的研究重点
3.1配套技术产品的研发随着水肥一体化技术的应用,相关技术产品应不断研发完善。一是应加强各类灌溉设备、过滤设备、施肥设备等新设备新产品的研发,不断提高其实用性、耐久性、抗堵性等,降低生产成本。二是制定水肥一体化技术的水溶性肥料标准,规范和引导水溶肥料行业的发展。三是加强土壤墒情监测,实现实时自动掌握土壤水分和作物缺水状况,为农田水分精确化管理,科学制定灌溉、施肥制度奠定基础。
3.2适宜技术模式的集成创新应按照因地制宜的原则,针对作物需水规律、水源条件、设备特点等,集成和创新水肥一体化技术模式,提高其针对性和实用性。建立覆膜与露地结合、固定与移动互补、加压与自流配套的多种水肥一体化模式,形成本区域主要作物水肥一体化技术规程。做好不同灌溉方式、灌水量、施肥量等的对比试验,探索技术参数,制定本区域主要作物水肥一体化技术模式下的灌溉制度和施肥方案。33有效示范推广机制的优化将水肥一体化技术作为节水增粮、防灾减灾的关键技术,强化示范展示和技术推广。整合行政管理、推广机构、科研教学单位、生产供应企业、农民专业组织力量,形成五位一体的推广机制。积极争取各级政府支持,利用相关项目资金,扶持、引导和推动水肥一体化技术的推广工作。通过技术推广部门开展技术展示示范与培训交流驱动推广应用。
水肥一体化技术作为世界上公认的可以提高水肥资源利用率的最佳技术,能够有效提高农业抗旱减灾的能力,在我国已逐渐成为资源节约、环境友好现代农业的“一号技术”,得到了各级政府的高度重视。2014年和2015年中央一号文件两次提出,大力推广节水技术,全面实施区域规模化节水灌溉行动。相关政策文件的出台、技术规程的制定,为一进步推进水肥一体化技术的示范、推广和应用奠定了坚实的基础,水肥一体化技术在我国也已步入了快速发展期。
杨林林& 王成志2& 韩敏琦1& 张海文l& 杨胜敏
(1北京农业职业学院;2北京市朝阳区水务局)&&&&■代表访谈&
&&&&迈上人民大会堂的台阶,第二次参加全国人民代表大会,万连步的眼神中透出更多的是自信与沉稳。
&&&&这位来自农业科研与生产一线的人大代表,凭借多年的潜心观察与思考,这次带来5个精心准备的议案。其中《关于发展节水农业,大力推广水肥一体化技术的建议》作为万代表的“一号议案”,格外受到他的重视。
&&&&在人大代表驻地——职工之家宾馆,记者刚一提起节水农业,万代表就打开了话匣子,他不无忧虑地说“中国缺水啊,中国农业亟须发展节水农业。”
&&&&他说,我国年均水资源总量2.8万亿立方米,仅为世界6%,人均不足世界平均水平的1/4,居世界第109位,每年农业用水缺口超过300亿方。“近年来,北方地区旱灾频繁发生,华北、东北地下水资源严重超采,南方季节性、区域性干旱日趋严重。”
&&&&统计数据表明,由于我国农业的粗放式管理,导致水肥资源消耗巨大,利用效率低下,我国每年农业灌溉用水约3600亿方,但农田有效灌溉面积仅9.5亿亩。
&&&&在新一代高科技化肥研发生产领域,积累了丰富经验和成果的万连步,非常关注我国农业化肥对环境的影响。“2012年一年我们化肥用量超过5800万吨,居世界首位,但化肥利用率仅为30%,远低于发达国家水平,对我们的环境影响很大。”
&&&&如何提高化肥利用效率,特别是结合节水农业的发展,既要高效利用化肥,又要节约珍贵的水资源,减少水肥资源浪费,减轻环境污染,并最终实现增产增效,这是万代表心中追求的一个梦想。
&&&&对此,他提出:发展中国特色的现代农业,走资源高效利用之路,大力推广水肥一体化技术,实现水分和养分的综合协调和一体化管理,打破水肥资源制约农业可持续发展这一瓶颈难题,进一步保障我国的粮食安全。
&&&&为什么倡导推广水肥一体化技术
&&&&万代表提倡应大力推广的“水肥一体化技术”,是近年来在我国发展十分迅猛的一项现代农业技术。这项技术将肥料配兑成肥液,借助压力灌溉系统,将水分和养分按照作物生长各阶段的不同需求,适时适量地输送到作物根部,满足作物生长所需的水分和养分供给。比如像滴灌、喷灌和无土栽培都属于水肥一体化中的一类技术。
&&&&那么,这项被誉为“资源节约型、环境友好型”的新技术与传统农肥相比,到底有什么优势呢?
&&&&“与传统灌溉施肥方式相比,水肥一体化技术可实现每亩节水150方以上,水分利用效率提高20%—50%,节肥20%—30%,肥料利用率提高20个百分点。”万代表说出这样一组数据,他说,发展水肥一体化技术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。
&&&&“我还有一组数据:我国农业水资源生产效率目前仅为1公斤/方,比发达国家低50%左右,应用水肥一体化技术,可使水资源生产效率提高一倍,粮食作物产量可提高20%—50%,如玉米可每亩增产200公斤,马铃薯可每亩增产1000公斤以上,同时农产品商品性好,营养品质提高,可以大幅提高农业综合生产能力。”
&&&&看来万代表这次的确是有“备”而来,在议案前期调查阶段下了不少“功夫”。
&&&&我国每年旱灾发生面积约3—4亿亩,因干旱造成的粮食减产约500亿公斤。“如果水肥一体化技术可节水40%,以现有的农业灌溉水量计算,可扩大灌溉面积3—4亿亩。所以发展水肥一体化技术,用现代节水灌溉设备装备我国农业,将能够有效提高农业抗旱减灾能力。”
&&&&万代表还举了水肥一体化技术实现标准化操作的一个例子:在广西的一个80亩砂糖橘园,常规浇水施肥每次用工48个,采用水肥一体化技术后,橘园每次用工4个,还不到原来的1/10。“通过控制设备实现自动化管理,可省工省力,为农业规模化、集约化提供了技术支撑。”
&&&&“另外,在水肥一体化条件下,设施蔬菜土壤湿润比通常为60%—80%,降低了土壤和空气湿度,可使病虫害减少20%—30%,从而减少了农药用量,降低了农药残留,提高了农产品安全性;同时,水分和肥料集中分布在作物根层,利用率高,避免了深层渗漏,从而减轻了对环境的负面影响。”
&&&&水肥一体化技术现状不尽如人意
&&&&“开幕式上,听到克强总理在政府工作报告中说,要坚持把解决好‘三农’问题放在全部工作的重中之重,以保障国家粮食安全和促进农民增收为核心,推进农业现代化,把13亿中国人的饭碗牢牢端在自己手中这段话时,作为一名战斗在农业战线的战士,我感到无比骄傲和激动,同时也意识到我们的责任与担当。”
&&&&万代表特别向科技日报记者指出李克强总理在报告中的一段话:国家集中力量建设一批重大水利工程,今年拟安排中央预算内水利投资700多亿元,支持引水调水、骨干水源、江河湖泊治理、高效节水灌溉等重点项目,解决好用水“最后一公里”问题。
&&&&他说,这不仅说明国家对农业现代化的重视,更是从国家层面反映出对高效节水农业的重视,这是国家顶层设计的体现。
&&&&据了解,在国际上,目前一些发达国家水肥一体化应用比例较高,其中像以色列这样的缺水国家,更是将水肥一体化技术发挥到极致,他们水肥一体化应用比例高达90%以上。在美国25%的玉米、60%的马铃薯、32%的果树也都采用了水肥一体化技术。
&&&&近年来,我国水肥一体化技术发展迅速,已逐步由棉花、果树、蔬菜等经济作物扩展到小麦、玉米、马铃薯等粮食作物,每年推广应用面积3000多万亩。但与发达国家相比,我国水肥一体化技术推广和应用水平差距还比较大。
&&&&万代表认为主要原因有三个方面:一是国家政策扶持力度不够。财政补贴机制没有完全建立,补贴标准偏低,技术推广经费不足。
&&&&二是存在重设备、轻技术的现象。水肥一体化需要灌溉设备、水溶肥料与水肥一体化技术有机结合,但目前一些地区只注重灌溉工程建设和设备配备,仅用于农田灌溉,没有真正实现水肥一体化。
&&&&三是技术研发集成有待加强。水肥一体化技术要求高,但目前在技术研发方面支持力度不够,技术模式集成、水溶肥料配套等方面需要进一步加强。
&&&&此外,一些企业规模较小,设备简陋,技术落后,生产不规范,导致产品质量参差不齐,甚至出现假冒伪劣产品。这些问题严重制约了水肥一体化技术的推广和应用。
&&&&五条建议拓宽水肥一体化推广之路
&&&&万代表认为水肥一体化推广前景广阔,“我国农田灌溉面积9亿亩,其中近一半面积适合各种模式的水肥一体化技术,但目前应用面积不到灌溉面积的8%。”
&&&&全国农技中心的统计数据也表明,当前具备条件且适合发展水肥一体化的农田面积约为4亿亩。在这些地区推广水肥一体化技术潜力巨大。
&&&&2013年农业部发布的《水肥一体化技术指导意见》明确提出,到2015年,水肥一体化技术推广总面积达到8000万亩以上,新增推广面积5000万亩以上。
&&&&为此,万代表提出加快推广水肥一体化技术的五条建议:
&&&&深化基础研究。针对水肥一体化对土壤墒情监测、作物栽培、水肥管理、病虫害防治、农业机械等方面的新要求,开展技术攻关,形成以水肥一体化为核心的农业种植新模式。
&&&&熟化关键技术产品。根据我国区域特点和生产实际需求,集成和熟化关键技术和配套产品。微灌用肥要水溶性好、配方科学、价格适宜,微灌设备要使用方便、防堵性好;灌溉施肥制度要针对性强、简便易行;土壤墒情监测要实时自动、方便快速。
&&&&完善区域技术模式。在重点区域和作物上开展不同技术模式、水溶性肥料、灌溉设备、监测仪器等对比研究,摸索技术参数,建立完善的区域技术模式,提高针对性和实用性。
&&&&加强技术试验示范。中央财政设立专项,用于建立全方位、多层次、高标准的水肥一体化技术试验示范网络,加大技术培训力度,为大规模应用推广奠定基础。
&&&&优化合作推广机制。优化推广机制,形成科研机构、企业、农业经营组织三位一体的推广机制。利用科研机构提供有效的科技支撑和技术指导;引导企业建立以技术服务带动产品销售的营销模式,为农民提供系统维护、技术咨询;发挥农民专业合作组织的作用,推进水肥一体化技术推广的规模化和标准化。
&&&&谈到节水农业、水肥一体化技术,万代表似乎总有说不完的话题,最后他对科技日报记者说:“水肥一体化技术是现代节水农业的一项好技术,各方都应该重视起来,你们媒体也要多宣传,让这项技术尽快推广,造福农民,为实现中国农业的可持续发展发挥作用。”水肥一体化设备价格_今日最新水肥一体化设备价格行情走势 - 阿里巴巴
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