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大力推广“水肥一体化”技术 建设现代节水高效农业

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水肥一体化技术是提高水肥利用率的最佳技术手段,是将灌溉与施肥有机结合的一项农业新技术,它具有节水、节肥、节药、省工、增产、方便田间作业、防止土壤板结和环境污染等优点。应用水肥一体化技术是解决当前农业缺水、肥料利用率低的根本性措施,对发展无公害、绿色农业和可持续农业具有十分重要的意义。

“有收无收在于水”,“收多收少在于肥”,这两句农谚精辟地阐述了水和肥在种植业中的重要性及其相互关系。农业发达国家均重视做好农业生产种植上的水肥管理,例如以色列以“沙漠之国”打造“农业强国”的奇迹闻名于世,其主要措施之一就是发展水肥利用率高的水肥一体化技术。自20世纪60年代开始推广应用水肥一体化技术,它被公认为是当今世界上提高水肥资源利用率的最佳技术。高产、优质、高效、生态、安全是现代农业发展的主旋律,它具备了现代农业提出的要求,同时它的诸多优点,也是建设资源节约和环境友好型农业的切入点。

1.水肥一体化的概念及其优点

1.1基本概念 水肥一体化技术是将灌溉与施肥有机结合的一项农业新技术,主要是借助新型微灌系统,根据土壤养分含量和作物的需水、需肥规律,在灌溉的同时将可溶性固体肥料或液体肥料配对成肥液,与灌溉水一起均匀、准确地输送到作物根部土壤中,供给作物吸收,并且精确控制灌水量、施肥量、灌溉次数和施肥时间,达到“以水调肥”和“以肥促水”的水肥耦合技术。由于灌溉过程主要是根部灌溉,肥料也随水直接被输送到根系的周围,直接被作物吸收利用,极大地减少灌溉和肥料的投入,提高水资源和肥料的利用率,并显著地提高作物产量和品质。

1.2水肥一体化技术的优点

节水:主要是系统全部由管道准确适时适量地向作物的根层供水,并可根据需要对作物进行局部灌溉施肥,提高水分利用率,大田应用该技术,年ha可减少用水量500m3,与传统的大水漫灌相比,节水80%以上。

节肥:由于减少了肥料的流失,提高了肥效,同时滴灌施肥多集中在根层的附近,容易被作物吸收,所以肥料利用率由30%~40%提高到60%~70%。

节药:在温室大棚中实施水肥一体化技术与常规的沟灌施肥技术相比,棚室的温度、湿度明显降低,在很大程度上抑制了作物病害的发生,从而降低了农药的投入,农药用量可减少30%~40%。

省工:实施水肥一体化技术以后,减少了灌水、施肥等劳动用工,节省劳动力。

增产:水肥合理的配合,为作物生长提供了良好的水分、养分条件,在提高作物产量的同时,也提高了产品品质。

方便田间作业:田间大部分地面是干燥的,便于在灌水的同时进行其他农事操作。

防止土壤板结和环境污染:水肥一体化技术要求严格控制灌溉用水量及化肥施用量,可避免将化肥淋洗到深层土壤,造成土壤和地下水的污染;有效地控制施肥量和施肥时间,可避免过量施肥带来的土壤板结等土壤退化问题,有利于保护环境。

2.水肥一体化技术要点

水肥一体化是一项综合技术,涉及到农田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面,其主要技术要点有以下几个方面:

2.1滴灌系统的组成

大田作物灌溉一般采用固定式加压滴灌系统。固定式加压滴灌系统由水源工程、首部枢纽、输配水管网、滴头及控制、量测和保护装置等组成。

水源:池塘、渠水、井水等水质符合滴灌要求的均可作为滴灌的水源。

首部控制枢纽:由水泵、过滤器、施肥器、控制和测控保护设备等组成。井灌区以井为单位设计泵站。过滤器采用离心过滤器与网式过滤器二级过滤,施肥装置采用施肥罐,施肥罐由过滤系统过滤后输入。测控保护装置包括水表、压力表、止回阀、排气阀等。

输配水管道:由干管、支管、毛管组成。干管和分干管均可采用PE管材,管径根据流量分级配置,工作压力多为0.63Mpa;毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带;首部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀,支管和辅管进水口处设球阀。

2.2输水管网的布置

干支管布置:干管分总干管和分干管,总干管从首部枢纽沿斗渠方向布置,分干管沿农渠方向(条田长方向)布置与总干管成树枝状分布;分干管单侧各布置若干条支管(垂直播种方向),分支管平行支管布置;分支管上三通管双向各接一根毛管,支管间距是毛管铺设长度的2倍。干管铺设的间距应严格控制在120m以内,一边可控制60m。

毛管(滴灌带)布置:滴灌带可在作物播种后喷撒完除草剂后铺设,如果苗期不需浇水也可在中期铺,铺设在两垄中间,滴灌孔向上。建议采用平播或宽窄行种植技术,可以提升灌溉质量,减少灌溉时间。

2.3灌水定额的确定 根据作物品种的需水量、降水量等确定灌水定额。滴灌的用水量是传统灌溉方式的15%,是喷灌的50%;灌水定额确定后可按作物的需水规律,并结合降水情况和土壤墒情确定灌水次数、灌水时期和每次的灌水量。以玉米为例:一般播种后ha浇75m3左右的出苗水;拔节期(6月25日 ~7月5日)结合施肥公顷浇水150m3左右;抽雄期(7月10日 ~15日),公顷浇水75~150m3。

2.4肥料的选择 适合滴灌施肥的肥料应该满足以下要求:肥料中养分浓度较高;在田间温度条件下完全溶于水;流动性好,不会阻塞过滤器和滴头;杂质含量低,其所含调理剂物质含量最小,能与其他肥料混合;不会引起灌溉水pH值的剧烈变化;对控制中心和灌溉系统的腐蚀性小。生产中常做为滴灌肥料的种类有:尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙、硫酸钾、氯化钾、硫酸锌、磷酸二氢钾等。目前,蔬菜冲施肥广泛应用于灌溉施肥,主要是由于冲施肥成分较复杂,有的不但含速效氮磷钾,还含有可溶性有机物及微生物。冲施肥有多种配方,其可供各种作物在各个生育期选择施用,而且价格较低。

2.5滴灌施肥的方法

肥料溶解与混匀:施用液态肥料时不需要搅动或混合,一般固态肥料需要与水混合搅拌成液肥,必要时分离,避免出现沉淀等问题。

施肥量控制:施肥时要掌握剂量,注入肥液的适宜浓度大约为灌溉流量的0.1%。例如,灌溉流量为50m3/亩,注入肥液大约为50L/亩,过量施用可能会使作物致死以及环境污染。

滴灌施肥的程序分3个阶段:第一阶段,选用不含肥的水湿润;第二阶段,施用肥料溶液灌溉;第三阶段,用不含肥的水清洗滴灌系统。

3.梨树县推广应用情况

目前,应用水肥一体化技术最普遍的是蔬菜,包括黄瓜、豆角、番茄、茄子和西葫芦等。其他作物,例如甜瓜、西瓜、果树等也逐渐开始广泛应用,据估算,2010年梨树县2.3万栋温室大棚中,60%以上都已安装了滴灌施肥系统。露地栽培的甜瓜、西瓜等作物,应用微灌或滴灌施肥技术面积约在6000亩左右。根据梨树镇高家村调查资料表明,大棚蔬菜采用膜下滴灌施肥技术,灌溉水利用率达90%,比地面灌溉节水30%~40%,每亩每季平均节水100m3。氮肥当季利用率可提高28%,磷肥和钾肥利用率分别达到40%~50%、60%~80%,节肥40%~50%。可使作物产量提高20%以上;另外,作物初采时间比畦灌冲肥提前7~10天。膜下灌溉施肥由于土壤蒸发量小,棚内空气湿度低使作物病害明显减轻。灌水均匀度高,克服了畦灌造成的土壤板结。平均每亩每季节省劳力10个。

在四棵树乡付家街村的旱作节水基地示范该技术,2009年的大旱之年下,创造了ha产量11615.4kg的产量水平。2010年推广面积450亩,ha产量达11579.2kg,较对照平均增产2164.2kg,增产幅度达23.0%,ha节省化肥投入450元,ha降低灌溉成本200元。2011年参加高产竞赛获奖农户均采用了该项技术,其中高产状员双河镇刘兴军ha产量达到16350kg,实现了亩产吨粮。

水肥一体化技术为农民减少了肥料投入、省工省力,还能增产增收,农民已经开始意识到灌溉施肥的重要性。作为用水“大户”,中国农业用水的科学利用成为发展可持续农业的关键。与此同时,肥料的大量流失、水体富营养化以及面源污染等现象也向人类亮起了警示灯。不言而喻,探索节水、节肥的农业新模式已成为不容回避的现实问题。水、肥的高效利用是中国农业发展的必由之路,应用水肥一体化技术,是解决当前农业缺水、肥料利用率低的根本性措施。通过实施水肥一体化技术在提高作物产量的同时,还能减少农田环境污染,改善农产品质量,提高农产品竞争力,对发展无公害、绿色农业和可持续农业都具有十分重要的意义。只有做到水、肥、生态农业的有机结合,才能为农民增收、农业增产创造良好的条件。水肥一体化技术的推广应用将促进我国当前粗放的耕作方式向精细农业全面转型,是助推现代农业快速发展的重要手段之一。