第五节 水肥一体化技术应用前景
水肥一体化具有鲜明的有点，也具有一定的缺点，但水肥一体化技术是将施肥与微灌结合起来并使水肥得到同步控制的一项技术，它利用灌溉设施将作物所需的养分、水分以最精确的用量供给，以此更好地节约水资源。因而，水肥一体化技术必将得到国家的大力扶植和推广，发展前景十分广阔。
一、推广水肥一体化技术的必要性
1.我国水资源匮乏且分布不均
我国水资源总量居世界第六位，人均占有量更低，而且分布不均匀，水土资源不相匹配，淮河流域及其以北地区国土面积占全国的63.5％，水资源量却仅占全国的19％。平原地区地下水储存量减少，地下水下降呈降落漏斗的面积不断扩大，我国可耕种的土地面积越来越少。在可耕种的土地中有43％的土地是灌溉耕地，也就是说靠自然降水的耕地达57％，但是我国雨水的季节性分布不均，大部分地区年内夏秋季节连续4个月降水量占全年的70％以上，连续丰水或连续枯水年较为常见，旱灾发生率很高。再加上我国农业用水比较粗放，耗水量大，灌溉水有效利用系数仅为0.5左右。水资源缺乏，农业用水效率低不仅制约着现代农业的发展，也限制着经济社会的发展，因此，有必要大力发展节水技术，水肥一体技术可有效地节约灌溉用水，如果利用合理可大大缓解我国的水资源匮乏的压力。
2.化肥的过度施用
我国是世界化肥消耗大国，不足世界10％的耕地却施用了世界化肥总施用量的1/3。化肥泛滥施用而利用率低，全国各地的耕地均有不同程度的次生盐渍化现象。长期大量施用化肥造成农田中的氮、磷向水体转移，造成地表水污染，使水体富营养化。肥料的利用率是衡量肥料发挥效益的一个重要的参数。研究发现，我国的氮肥当季利用率只有30％～40％，磷肥的当季利用率为10％～25％，钾肥的当季利用率为45％左右，这不仅造成严重的资源浪费，还会引发农田及水环境的污染问题。化肥泛滥施用造成了严重的土壤污染、水体污染、大气污染、食品污染。因此，长期施用化肥促进作物增产的同时，也给农业生产的可持续发展带来了挑战。而水肥一体化技术的肥料利用率达80％以上，如在田间滴灌施肥系统下种植番茄，氮肥利用率可达90％以上、磷肥利用率达到70％、钾肥利用率达到95％。
3.劳动力成本高
我国劳动力匮乏且劳动力价格越来越高，使水肥一体化技术节省劳动力的优点更加突出。目前，年轻人种地的越来越少，进城做工的越来越多，这导致劳动力群体结构极为不合理，年龄断层严重。在现有的农业生产中，真正在生产一线从事劳动的年龄大部分在40岁以上，在若干年以后，这部分人没有能力干活了将很难有人来替代他们的工作。劳动力短缺致使劳动力人价格高涨，现在的劳动力价格是5年前的2倍甚至更高，单凭传统的灌溉、施肥技术，农民仅劳动力成本就很难承担。
通过以上因素的分析，让我们看到了水肥一体化技术在我国发展、推广的必要性和重大意义。水肥一体化技术这种“现代集约化灌溉施肥技术”是应时代之需，是我国传统的“精耕细作”农业向“集约化农业”转型的必要产物。它的应用和推广有利于从根本上改变传统的农业用水方式，提高水分利用率和肥料利用率；有利于改变农业的生产方式，提高农业综合生产能力；有利于从根本上改变传统农业结构，大力促进生态环境保护和建设。
二、水肥一体化技术推广应用存在的问题
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。主要原因如下。
1.我国设施灌溉技术的推广应用还处于起步阶段
设施灌溉面积不足总灌溉面积的3％，与经济发达国家相比存在巨大差异，在设施灌溉的有限面积中，大部分没有考虑通过灌溉系统施肥。即使在最适宜用灌溉施肥技术的设施栽培中，灌溉施肥面积也仅占20％左右，水肥一体化技术的经济和社会效益尚未得到足够重视。
2.灌溉技术和施肥技术脱离
由于管理体制所造成的水利与农业部门的分割，使技术推广中灌溉技术与施肥技术脱离，缺乏行业间的协作和交流。懂灌溉的不懂农艺、不懂施肥，而懂得施肥的又不懂灌溉设计和应用。目前灌溉施肥面积仅占微灌总面积的30％，远远落后于以色列的90％、美国的65％。
3.灌溉施肥工程管理水平低
目前我国节水农业中存在着“重硬件（设备）、轻软件（管理）”问题。特别是政府投资的节水示范项目，花费很多资金购买先进设备，但建好后由于缺乏科学管理或权责利不明而不能发挥应有的示范作用。灌溉制度和施肥方案的执行受人为因素影响巨大，除了装备先进的大型温室和科技示范园外，大部分的灌溉施肥工程并没有采用科学方法对土壤水分和养分含量、作物营养状况实施即时检测，多数情况下还是依据人为经验进行管理，特别是施肥方面存在很大的随意性，系统操作不规范，设备保养差，运行年限短。
4.生产技术装备落后，技术研发与培训不足
我国微灌设备目前依然存在微灌设备产品品种及规格少、材质差、加工粗糙、品位低等问题。其主要原因是设备研究与生产企业联系不紧密，企业生产规模小，专业化程度低。特别是施肥及配套设备产品品种规格少，形式比较单一，技术含量低；大型过滤器、大容积施肥罐、精密施肥设备等开发研究不足。由于灌溉施肥技术设计农田水利、灌溉工程、作物、土壤、肥料等多门学科，需要综合知识，应用性很强。现有的农业从业人员的专业背景存在较大差异，农业研究与推广部门缺乏专业水肥一体化技术推广队伍，研究方面人力物力投入少，对农业技术推广人员和农民缺乏灌溉施肥专门的知识培训，同时也缺乏通俗易懂的教材和宣传资料。
5.缺乏专业公司的参与
虽然在设备生产上我国已达到先进水平，国产设备可以满足市场需要，但技术服务公司非常少，而在水肥一体化技术普及的国家，则有许多公司提供灌溉施肥技术服务。水肥一体化技术是一项综合管理技术，不仅需要专业公司负责规划、设计、安装，还需要相关的技术培训、专用的肥料供应、农化服务等。
6.投资成本高、产品价格低，成为技术推广的最大障碍
水肥一体化技术涉及多项成本：设备成本、水源工程、作物种类、地形与土壤条件、地理位置、系统规划设计、系统所覆盖的种植区域面积、肥料、施肥设备和施肥质量要求、设备公司利润、销售公司利润、安装公司利润等，根据测算，大田采用水肥一体化技术每亩投资在400～1500元，而温室的投资比大田更高。而目前农产品价格较低，造成投资大、产出低，也成为水肥一体化技术推广的最大障碍。在目前情况下，主要用在经济效益好的作物上，如花卉、果树、设施蔬菜、茶叶等。
三、水肥一体化技术的发展方向
1.水肥一体化技术向着科学化方向发展
水肥一体化技术向着精准农业、配方施肥的方向发展。我国幅员辽阔，各地农业生产发展水平、土壤结构及养分间有很大的差别。因此，在未来规划设计水肥一体化进程中，在选取配料前，应该根据不同作物种类、不同作物的生长期、不同土壤类型，分别采样化验得出土壤的肥力特性以及作物的需肥规律，从而有针对性地进行配方设计，选取合适的肥料进行灌溉施肥。
2.水肥一体化技术将向信息化发展
信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。在水肥一体化方面，我们不仅要将信息技术应用到生产、销售及服务过程中来降低服务成本，而且要在作物种植方面加大信息化发展。例如，水肥一体化自动化控制系统，可以利用埋在地下的湿度传感器传回土壤湿度的信息，以此来有针对性地调节灌溉水量和灌溉次数，使植物获得最佳需水量。还有的传感系统能通过监测植物的茎和果实的直径变化，来决定植物灌溉间隔。
3.水肥一体化技术向着标准化方向发展
目前，市场上节水器材规格参差不齐，严重制约了我国节水事业的发展。因此，在未来的发展中，节水器材技术标准、技术规范和管理规程的编制，会不断形成并成为行业标准和国家标准，以规范节水器材生产，减少因为节水器材、技术规格不规范而引起的浪费，以此来提高节水器材的利用率。而且水肥一体化技术规范标准化也会逐渐形成。目前的水肥一体化技术，各个施肥环节标准没有形成统一，效率低下，因而在未来的滴灌水肥一体化进程中，应对设备选择、设备安装、栽培、施肥、灌溉制度等各个环节进行规范，以此形成技术标准，提高效率。
4.水肥一体化技术向规模化、产业化方向发展
当前水肥一体化技术已经由过去局部试验示范发展为大面积推广应用，辐射范围由华北地区扩大到西北干旱区、东北寒温带和华南亚热带地区，覆盖了设施栽培、无土栽培、果树栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田经济作物等多种栽培模式和作物。另外，水肥一体化技术的发展方向还表现在：节水器材及生产设备实现国产化，降低器材成本；解决废弃节水器材回收再利用问题，进一步降低成本；新型节水器材的研制与开发，发展实用性、普及性、低价位的塑料节水器材；完善的技术推广服务体系。
今后很长一段时间我国水肥一体化技术的市场潜力主要表现在以下几个方面：建立现代农业示范区，由政府出资引进先进的水肥一体化技术与设备作为生产示范，让农民效仿；休闲农业、观光果园等一批都市农业的兴起，将会进一步带动水肥一体化技术的应用和发展；商贸集团投资农业，进行规模化生产，建立特种农产品基地，发展出口贸易、农产品加工或服务于城市的餐饮业等；改善城镇环境，公园、运动场、居民小区内草坪绿地的发展也是水肥一体化设备潜在的市场；农民收入的增加和技术培训的到位，使农民有能力也愿意使用灌溉施肥技术和设备，以节约水、土和劳动力，获取最大的农业经济效益。