水肥一体化灌溉描述(上）

李彦春    于俊峰

一、概念

    把肥料按照作物需要量溶解在灌溉水中，由灌溉管道带到田间每一株作物。根系在吸收水分的同时也吸收养分。

    其它叫法：

       灌溉施肥

          加肥灌溉

             水肥耦合

                管道施肥

                   随水施肥

                      肥水灌溉

通俗地讲，水肥一体化就是灌溉和施肥同时进行。

二 、作物吸收利用养分的方式 

作物吸收养分主要依靠根系，各种作物都有庞大的根系，并有向下延伸的生长习性，距根尖1厘米左右的根毛区是吸收养分最活跃的区域。根系越发达，吸肥能力就越强。灌溉时间与根系有密接关系，根系越深，灌溉时间越久，用水越多。根系吸收养分主要靠质流和扩散两种方式。

作物的五大生长要素

作物生长的主要限制因素

各种作物的根系形态

 质流是指通过作物的水分蒸腾作用，使土体中大量流向根区，这就产生了质流，土壤溶液中的养分随着土壤水分迁移到根的表面被根吸收。

扩散是指作物根系不断吸收土壤中非流动性的养分，使得根际附近的养分浓度相对低于土体其它部分，致使土体内的养分浓度与根表面土壤之间产生养分浓度差，因此就产生了养分由高浓度向低浓度根表面迁移被根吸收。

从根系吸收肥料的特点来看，施肥应该注意深度或位置，使肥料集中在根系密集区，增大肥料与根系的接触面积，施肥也一定要注意结合浇水，使肥料溶解在水中，能够以质流和扩散方式被作物吸收，提高化肥的利用率，也可以防止肥料烧苗。

    通俗来说，就是肥料必须溶解于水中才能被根吸收。

三、传统施肥灌溉技术

1、传统的灌溉和施肥是分开进行的，是先撒肥，后灌溉。

2、目前现状

2.1 人工灌溉劳动强度大，工作辛苦，灌溉不均匀，水分利用效率低。

2.2 劳力短缺成为一些规模化农场管理者的心头之痛，许多管理技术无法落实.灌溉可分为漫灌、畦灌和沟灌三种模式。共同缺点是用水量大，不能节约用水，制约了农业的可持续发展。第一和第二种方法还容易破坏土壤结构，如干时表土形成硬盖。

    施肥方法主要是凭经验施肥，且基本上是施单质肥料，没有充分考虑土壤本身养分状况和作物生长所需养分。造成施肥不科学，出现了投入高，产量低，效益下降。而且施肥不当易发生肥害现象，更为严重的是破坏了土壤结构，污染了环境。

四、肥水一体化技术的好处

1、大量节省施肥和灌水的人工。一人可管理几百亩左右。大幅度减少工人的劳动强度。

2、大幅度节省肥料。比常规施肥节省50~70%。省肥意味着省钱，环保，节省资源。

3、大幅度节水。设施灌溉要比传统灌溉节水50%以上，其中滴灌最省水。

4、节省农药。如滴灌只湿润根区土壤，树冠下相对湿度低，可显著降低病害发生，减少杂草生长。作物生长健壮，提高抗病能力。

5、方便集约化栽培农场的水肥管理，有利于实现标准化栽培。

6、提高抵御不良天气的能力。这对于现代订单农业非常有意义。

7、降低肥料对环境的影响。大幅度减少硝态氮的淋溶损失，养分只在根区供应。在滴灌施肥下，氮利用率80%以上，磷40%以上，钾90%以上。

五、水肥一体化的设备载体------管道灌溉

包括喷灌, 微喷灌, 泵加压滴灌, 重力滴灌, 渗灌, 小管出流等。

设备布置示意图

（一）微喷带——华微微喷带模式

微喷带又称多孔管、喷水带、喷灌带、微喷灌管，是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小孔，进行滴灌或微喷灌的节水灌溉设备。将每组3个出水孔、5个出水孔或更多出水孔的微喷带直接铺设在地面，直射在空中的水流就能形成类似细雨的微喷灌效果。将每组单个出水孔或双出水孔的喷水带铺设在地膜下，水流在地膜的遮挡下就能形成滴灌效果。

技术性能特征：双层共挤合成，耐拉性强；电脑控制自动打孔，孔口根据用户需要设计调整，灵活方便，满足作物用水需求；无滴头、无堵塞现象，孔口使用后不变形、变大。

注意事项：

1、在铺设微喷带前，要先用药物把土壤中的害虫（如蝼蛄等）除掉以防它们危害作物，咬破微喷带。

2、铺设时，应把微喷带洞孔朝上，尾部封堵。再用水泵吸水挤压。进水口用纱布（滤网）包好，防止洞口堵塞，可将尾头解开，用清水冲洗一分钟即可，也可用手或其它工具轻轻拍打管壁。

3、在第一次使用时，根据您的水泵压力，微喷带工作长度先打开（三通、四通）开关，最好多开几个开关，防止压力过大造成微喷带爆破。如果压力不够关掉几个开关即可。下一次使用打开多少开关就知道了。如果一次试好水，换下一片时先打开开关，再关掉试好的那一片开关，防止使用不当造成的爆破。

4、在更换种植作物时，先把微喷带用水泵抽水挤压、洗净、卷好，放阴凉处，防止老鼠和其它东西咬破，以备下次再使。

（二）微喷灌——华微固定式中喷模式

微喷灌(简称微喷)，是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的灌水器，即微喷头，将压力水以喷洒状的形式喷洒在作物根区附近的土壤表面的一种灌水形式，简称微喷。微喷灌还具有提高空气湿度，调节田间小气候的作用。但在某些情况下，例如草坪微喷灌，属于全面积灌溉，严格来讲，它不完全属于局部灌溉的范畴，而是一种小流量灌溉技术。

典型的微灌系统通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成。水源：江河、渠道、湖泊、水库、井、泉等均可作为微灌水源，但其水质需符合微灌要求。首部枢纽：包括水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制器、控制阀、进排气阀、压力流量量测仪表等。输配水管网：输配水管网的作用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水器，输配水管网包括干、支管和毛管三级管道。毛管是微灌系统的最末一级管道，其上安装或连接灌水器。灌水器：灌水器是直接施水的设备，其作用是消减压力，将水流变为水滴或细流或喷洒状施入土壤。

微灌可以非常方便低将水施灌到每一株植物附近的土壤，经常维持较低的水应力满足作物生长要求。微灌还具有以下诸多优点:

　　1、省水

　　微灌按作物需水要求适时适量地灌水，仅湿润根区附近的土壤，因而显著减少了灌溉水损失；

　　2、省工

　　微灌是管网供水，操作方便，劳动效率高，而且便于自动控制，因而可明显节省劳力；同时微灌是局部灌溉，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和除草剂费用；肥料和药剂可通过微灌系统与灌溉水一起直接施到根系附近的土壤中，不需人工作业。

　　3、节能

　　微灌灌水器的工作压力一般为50～150kPa,比喷灌低得多,又因微灌比地面灌省水,对提水灌溉来说意味着减少了能耗。

　　4、灌水均匀

　　微灌系统能够做到有效地控制每个灌水器的出水流量,因而灌水均匀度高,一般可达85%以上。

　　5、增产

　　微灌能适时适量地向作物根区供水供肥,为作物根系活动层土壤创造良好的水、热、气、养分环境，因而可实现高产稳产,提高产品质量。

　　6、对土壤和地形的适应性强

　　微灌采用压力管道将水输送到每棵作物的根部附近，可以在任何复杂的地形条件下有效工作。

附：华微公司华微固定式中喷模式设计及预算方案

（三）喷灌——华微三角架高杆中喷固定或移动模式

利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地面和作物表面的灌水方法。喷灌具有省水、省工、省地、保土、保肥等优点，便于实现灌溉机械化和自动化，还可以喷洒化肥、农药等。喷灌对土地平整要求不严格，特别适用于地形复杂，推行沟畦灌比较困难的地区，但耗能较高，且在四级风以上时，难以喷洒均匀。其建设投资在平原地区一般比地面灌溉为高。

喷灌系统由水源、水泵机组、管道系统(干管、支管、竖管）及喷头组成。喷灌系统从获得压力的方式可分为机械加压的机压喷灌系统和利用地形自然落差的自压式喷灌系统。一般将喷灌系统分为①固定式：系统全部设备均固定在一个地块使用，用材多、投资大，但使用操作方便，生产效率高，经济作物区使用较多。②半固定式：干管固定，支管、喷头移动使用（见图）。移动方式有手动和机动，用材及投资均低于固定式，使用比较普遍。③移动式：系统全部设备都可移动使用，设备利用率高、造价低。

附：华微公司三角架高杆固定或可拆除模式设计及预算方案