水肥一體化技術(shù)及應(yīng)用-2023年糧食作物單產(chǎn)提升技術(shù)

2023年糧食作物單產(chǎn)提升技術(shù)培訓(xùn)班

提綱

一、技術(shù)背景

二、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

三、技術(shù)模式

四、技術(shù)要領(lǐng)

五、技術(shù)應(yīng)用

一、技術(shù)背景

水肥過量投入現(xiàn)象嚴(yán)重，水肥利用效率低

p傳統(tǒng)灌溉水利用率平均為30%～40%，只有先進(jìn)國(guó)家的1/2

p傳統(tǒng)肥料使用量多，且利用率低，平均僅有33%左右

引發(fā)地下水超采和農(nóng)業(yè)面源污染等環(huán)境問題

加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式

提倡節(jié)水減肥、發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

肥

水

高效節(jié)水灌溉與水肥精準(zhǔn)調(diào)控

水肥一體化技術(shù)是一種全新的灌溉施肥理念

PhotosfromtheNetafimcompany

水肥一體化概念

水肥一體化其它叫法

國(guó)外水肥一體化發(fā)展情況

以色列NETAFIM公司的NetaJet和Fertikit系列荷蘭PRIVA公司的Nutri-line系列

國(guó)外水肥一體化發(fā)展情況-以色列

智能水肥一體化機(jī)

國(guó)外水肥一體化發(fā)展情況-美國(guó)

從紐約往夏威夷美國(guó)西部

國(guó)外水肥一體化發(fā)展情況-荷蘭

我國(guó)水肥一體化發(fā)展情況（1）

整體目標(biāo)：到2020年水肥一體化技術(shù)推廣面積達(dá)到1.5億畝，新增8000萬(wàn)畝。

ü東北地區(qū)：推廣玉米、馬鈴薯滴灌水肥一體化技術(shù)1500萬(wàn)畝。

ü西北地區(qū)：推廣玉米、馬鈴薯、棉花膜下滴灌水肥一體化技術(shù)2000萬(wàn)畝。

ü華北地區(qū)：推廣小麥、玉米微噴水肥一體化技術(shù)2000萬(wàn)畝。

ü西南地區(qū)：推廣玉米、馬鈴薯集雨補(bǔ)灌水肥一體化技術(shù)1000萬(wàn)畝。

ü設(shè)施農(nóng)業(yè)：推廣設(shè)施蔬菜、水果滴灌水肥一體化技術(shù)1000萬(wàn)畝。

ü果園：推廣滴灌、微噴水肥一體化技術(shù)500萬(wàn)畝。

我國(guó)水肥一體化發(fā)展情況（2）

我國(guó)水肥一體化發(fā)展情況（3）

二、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1水肥均衡

傳統(tǒng)的澆水和追肥方式，作物

餓幾天再撐幾天，不能均勻地“吃

喝”。而采用科學(xué)的灌溉方式，可

以根據(jù)作物需水需肥規(guī)律隨時(shí)供給，

保證作物“吃得舒服，喝得痛快”！

2.2省工省時(shí)

傳統(tǒng)的地面灌、施肥費(fèi)工費(fèi)時(shí)，非常麻煩。而使用水肥一體化，

只需打開閥門，合上電閘，幾乎不用工。

澆水人工費(fèi)用核算

2.3節(jié)水省肥

水肥一體化直接把作物所需要的肥料隨水均勻的輸送到植株的根

部，作物“細(xì)酌慢飲”，大幅度地提高了水肥的利用效率，可減少

50%的肥料用量，水量也只有溝灌的30%-40%。

2.4減輕病害

作物很多病害是土傳病害（莖腐病、絲黑穗病、紋枯病等），

隨流水傳播。采用水肥一體化技術(shù)可以直接有效的控制土傳病害的

發(fā)生，同時(shí)能改善農(nóng)田小氣候，減輕病害的發(fā)生。

2.5控溫調(diào)濕

水肥一體化技術(shù)能控制澆水量，降低濕度，提高地溫。傳統(tǒng)溝

灌會(huì)造成土壤板結(jié)、通透性差，作物根系處于缺氧狀態(tài)，造成漚根

現(xiàn)象，而避免了因澆水過大而引起的作物漚根、黃葉等問題。

2.6增產(chǎn)增效

2.7改善品質(zhì)

由于水肥一體化技術(shù)通過人為定量調(diào)控，滿足作物在關(guān)鍵生育

期“吃飽喝足”的需要，杜絕了任何缺素癥狀，因而在生產(chǎn)上可提

升作物的品質(zhì)（籽粒飽滿、容重高、粗蛋白等）。

2.8提高經(jīng)濟(jì)效益

滴灌的工程投資（包括管路、施肥、

動(dòng)力設(shè)備等）約為120-150元/畝，每

年節(jié)省的水、肥、藥30-50%，節(jié)約用

工3-5個(gè)/畝，增產(chǎn)幅度可達(dá)15-30%以

上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

玉米水肥一體化技術(shù)效益分析

2.9有效減少面源污染

大大降低了因過量施肥而造成的水體污染問題

2.10提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力

三、技術(shù)模式

3.1作物種類

廣泛適用于蔬菜、水果、花卉、茶葉以及棉花、馬鈴薯、玉

米、小麥等大田作物

3.2灌溉方式

大型噴灌機(jī)

淺埋滴灌

地下滴灌

干旱半干旱區(qū)需水補(bǔ)水型水肥一體化技術(shù)—西北灌溉區(qū)

該技術(shù)的特點(diǎn)是灌溉周期基本固定，降水量較少，灌溉時(shí)間可以

固定；由于灌溉周期固定，施肥周期是按照作物需肥規(guī)律與灌溉特征

設(shè)計(jì)；該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是水肥按需供應(yīng)、氣候干旱少雨。

季節(jié)性干旱區(qū)補(bǔ)水補(bǔ)肥型水肥一體化技術(shù)-東北西部、黃淮海

該區(qū)域普遍存在季節(jié)性干旱，但是也存在季節(jié)性多雨濕潤(rùn)，干旱

期需要灌溉，雨季不需要灌溉，該技術(shù)的特點(diǎn)是灌溉周期部分固定，

部分不可控，因此灌水周期和施肥無(wú)法完全提前設(shè)計(jì)，需要結(jié)合天氣

情況，通過水肥一體化技術(shù)的水肥同步和快速補(bǔ)肥相結(jié)合。

濕潤(rùn)半濕潤(rùn)區(qū)控水施肥型水肥一體化技術(shù)-南方多雨區(qū)

該區(qū)域技術(shù)特征灌溉只是補(bǔ)充，施肥是直接需求，水肥一體化主

要解決的施肥便捷問題，同時(shí)存在階段性土壤含水量過高，無(wú)法合理高

效的施肥問題。

無(wú)土或基質(zhì)水肥同步型水肥一體化技術(shù)-設(shè)施農(nóng)業(yè)

該技術(shù)的最大特征是水肥完全人為控制，多數(shù)水肥可以重復(fù)利用，

而且該技術(shù)的水肥一體化是全營(yíng)養(yǎng)液的水肥一體化技術(shù)和全方位控制的

水肥一體化技術(shù)。

四、技術(shù)要領(lǐng)

4.1水源條件滿足要求

適宜于有井、水庫(kù)、蓄水池、渠道等固定水源，且水質(zhì)好、符

合微灌要求。

4.2灌溉設(shè)施

已建設(shè)或有條件建設(shè)灌溉設(shè)施的區(qū)域推廣應(yīng)用

4.3設(shè)計(jì)灌溉系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面，要根據(jù)

地形、田塊、單元、土壤質(zhì)地、作

物種植方式、水源特點(diǎn)等基本情況，

設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)的埋設(shè)深度、長(zhǎng)度、

灌區(qū)面積等。

4.4選擇適宜的灌溉方式

水肥一體化的灌水方式可采用小管出流、噴灌、微噴灌、泵

加壓滴灌、重力滴灌、滲灌等。特別忌用大水漫灌，這容易造成

氮素?fù)p失，同時(shí)也降低水分利用率。

滴灌灌溉系統(tǒng)

以色列滴灌灌溉系統(tǒng)

地下滴灌、微噴灌溉系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)

4.5施肥系統(tǒng)

在田間要設(shè)計(jì)為定量施肥，包括蓄水池和混肥桶（池）的位置、

容量、出口、施肥管道、分配器閥門、水泵肥泵等。

4.5施肥系統(tǒng)-施肥設(shè)備

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

低成本，低維護(hù)費(fèi)用，操作簡(jiǎn)單，適合肥料要運(yùn)到最高處施用，不

重力自壓式施肥液體和固體肥料，不需要外驅(qū)動(dòng)力，施適宜自動(dòng)化。

肥濃度均一。

低成本，低維護(hù)費(fèi)用，施肥濃度均一，水頭損失大（達(dá)30%），對(duì)

文丘里施肥器

無(wú)需外驅(qū)動(dòng)力，適宜自動(dòng)化。壓力變化波動(dòng)大。

低成本，低維護(hù)費(fèi)用，操作簡(jiǎn)單，適合不適宜自動(dòng)化。

泵吸肥法液體和固體肥料，不需要外部驅(qū)動(dòng)力，

施肥速度可以調(diào)節(jié)，施肥濃度均一。

操作簡(jiǎn)單，對(duì)直接灌溉的地區(qū)，泵注肥要單獨(dú)配置施肥泵。適宜自

法是最佳選擇。原理是利用加壓泵將肥動(dòng)化。對(duì)施肥不頻繁地區(qū)，

泵注肥法料溶液注入有壓管道，通常泵產(chǎn)生的壓普通清水泵可以使用。但對(duì)

力必須要大于輸水管的水壓，否則肥料于頻繁施肥的地區(qū)，建議用

注不進(jìn)去。耐腐蝕的化工泵。

按比例施肥，計(jì)量精確，濃度均一，不費(fèi)用昂貴，操作復(fù)雜，有些

智能施肥機(jī)受水壓變化的影響，沒有水頭損失，設(shè)型號(hào)需要?jiǎng)恿︱?qū)使。

備可以移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真正的精確施肥，適

合自動(dòng)化。

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p施肥模式：重力自壓式施肥法

主要應(yīng)用于南方丘陵山地果園、茶園、林地等

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p施肥模式：泵吸肥法

簡(jiǎn)單、實(shí)用、低廉、精確

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p施肥模式：壓差式旁通罐施肥法

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p各種規(guī)格和材料的施肥罐

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p施肥模式：比例施肥泵法

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p施肥模式：泵注肥法

?泵注肥法主要用于井灌區(qū)

?行走式噴灌機(jī)施肥-全部采用泵注肥法

4.5施肥系統(tǒng)-施肥方法

p自動(dòng)化/智能化施肥設(shè)備處于研發(fā)和應(yīng)用階段

4.6選擇適宜肥料種類

p溶液中養(yǎng)分濃度高

p田間溫度條件下完全溶于水

p能迅速地溶于灌溉水中

p優(yōu)級(jí),能流動(dòng)什么樣的肥料適

p不會(huì)阻塞過濾器和滴頭用于灌溉施肥？

ü不溶物含量低

ü調(diào)理劑含量最小

p能與其它肥料混合

p與灌溉水的相互作用很小

p不會(huì)引起灌溉水pH的劇烈變化

p對(duì)控制中心和灌溉系統(tǒng)的腐蝕性小

4.6選擇適宜肥料種類

p可溶性固體單質(zhì)肥料

üN:尿素,硝酸銨

üP:磷酸二銨，磷酸一胺，麥隆

üK:氯化鉀，硝酸鉀

p可溶性固體NPK復(fù)肥

ü18-18–18，15－30－10,16－39－5

p液體肥料（如果用沼液或腐殖酸液肥，必須經(jīng)過過漏，

以免堵塞管道。）

ü13-8–21＋2Mg

4.7灌溉施肥方案的制定

p灌溉制度的確定

根據(jù)種植作物的需水量和作物生育期的降水量確定灌水定額。

一般情況下，微灌的灌溉定額應(yīng)比大水漫灌減少50％，滴灌的灌水

定額應(yīng)比畦灌減少30％~40％。灌溉定額確定后，可依據(jù)作物的需

水規(guī)律、降水情況及土壤墑情確定灌水時(shí)期、次數(shù)和每次的灌水量。

4.7灌溉施肥方案的制定

p施肥制度的確定

根據(jù)種植作物的需肥規(guī)律、地塊的肥力水平及目標(biāo)產(chǎn)量確定

總施肥量、氮磷鉀比例及底、追肥的比例。做底肥的肥料在整地

前施入，追肥則按照不同作物生長(zhǎng)期的需肥特性，確定其次數(shù)和

數(shù)量。微灌施肥的用肥量為常規(guī)施肥的70％~80％。

4.8灌溉施肥的操作

1.肥料溶解與混勻：施用液態(tài)肥料時(shí)不需要攪動(dòng)或混合，

一般固態(tài)肥料需要與水混合攪拌成液肥，必要時(shí)分離，避免

出現(xiàn)沉淀等問題。

4.8灌溉施肥的操作

2.施肥量控制：施肥時(shí)要掌握劑量，注入肥液的適宜濃度

大約為灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量為50m3/畝，注入

肥液大約為50升/畝；過量施用可能會(huì)使作物致死以及環(huán)境

污染。

4.8灌溉施肥的操作

3.灌溉施肥的程序分3個(gè)階段：

第一階段，選用不含肥的水濕潤(rùn)；

第二階段，施用肥料溶液灌溉；

第三階段，用不含肥的水清洗灌溉系統(tǒng)。

五、技術(shù)應(yīng)用

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p基本要求

水源:應(yīng)選擇水量充足、清潔、無(wú)污染的地下水、地表徑流水、

坑塘蓄水等水源，水質(zhì)要好。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p基本要求

專用型全溶性肥料：

l全水溶性、各元素之間不會(huì)發(fā)生拮抗反應(yīng)；

l不會(huì)引起灌溉水pH的劇烈變化；

l對(duì)灌溉系統(tǒng)的腐蝕性較??；

l不與灌溉水發(fā)生沉淀反應(yīng)。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p首部樞紐——加壓設(shè)備

根據(jù)水源情況，選擇離心泵或潛水泵。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程和

流量選擇相應(yīng)的水泵型號(hào)，超過系統(tǒng)正常工作所需最大揚(yáng)程和最

大流量的5%～10%。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p首部樞紐——過濾器

?井水宜選用離心過濾器加篩網(wǎng)過濾器或疊片過濾器；

?庫(kù)水、塘水及河水根據(jù)泥砂狀況、有機(jī)物狀況配備離心式過濾器

或砂介質(zhì)過濾器加篩網(wǎng)過濾器或疊片過濾器。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p首部樞紐——施肥設(shè)備：肥液儲(chǔ)存罐、施肥器等組成

?肥液儲(chǔ)存罐宜選擇塑料等耐腐蝕性強(qiáng)的；

?施肥器可選擇壓差式施肥罐、文丘里施肥器、比例式施肥泵、

注肥泵等。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p首部樞紐——安全保護(hù)設(shè)備

由進(jìn)排氣閥、逆止閥、控制閥門和變頻器等組成。

?進(jìn)排氣閥和逆止閥的選用依據(jù)首部管徑大小而定；

?控制設(shè)備主要包括閘閥、碟閥、球閥等，根據(jù)首部管徑大小和用戶

需求選擇適宜的控制閥門；

?水泵流量超過灌溉區(qū)實(shí)際水量的10%，應(yīng)安裝變頻控制柜，變頻控

制柜的功率應(yīng)大于水泵的額定功率。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p首部樞紐——計(jì)量設(shè)備：水表、壓力表等組成

?根據(jù)系統(tǒng)流量和管徑選擇相應(yīng)水表型號(hào)，通過計(jì)量實(shí)現(xiàn)定量灌

溉，水表的精度為0.001m3。

?在過濾器前后分別安裝壓力表，應(yīng)選擇比系統(tǒng)最大水壓高15%

的壓力表，壓力表的精度為0.01MPa。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p輸配水管網(wǎng)

包括干、支、毛三級(jí)管道，可埋入地下也可放在地面。

?干管宜采用聚氯乙?。≒VC）硬管，管徑90～125mm，管壁厚

2.0～3.0mm，承壓0.6MPa。

?支管宜采用聚乙烯（PE）軟管，管徑40～60mm，管壁厚1.0～1.5

mm。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p輸配水管網(wǎng)

?毛管根據(jù)土壤類型沿玉米種植平行方向鋪設(shè)，與支管垂直。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p輸配水管網(wǎng)

?微噴帶模式下，鋪設(shè)長(zhǎng)度不超過80m，根據(jù)噴幅每1.8m～

2.4m鋪設(shè)一條直徑為40mm～63mm的微噴帶；

?滴灌帶模式下，鋪設(shè)長(zhǎng)度不超過50m，根據(jù)玉米種植模式鋪

滴灌管。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌水器

?滴灌——內(nèi)鑲式滴灌帶宜采用聚乙烯（PE）軟管，管徑15～

20mm，管壁厚0.4～0.6mm，出水口間距為20～30cm，

流量為1～3L/h。

?微噴灌——微噴帶宜采用聚乙烯（PE）軟管，管徑40～60

mm，管壁厚0.4～0.5mm，流量為20～30L/h。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌水器

地埋伸縮噴灌-解決了灌溉設(shè)備與農(nóng)機(jī)作業(yè)相互影響的難題，實(shí)現(xiàn)

了它們之間的有機(jī)融合。每次灌溉完畢，設(shè)備自動(dòng)縮入地下350—

400mm，不影響農(nóng)機(jī)作業(yè)。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌水器-地埋伸縮噴灌展示

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌溉施肥系統(tǒng)維護(hù)

?每次工作前先用清水灌溉3～5min，可通過調(diào)整閥門的開啟度

進(jìn)行調(diào)壓，使系統(tǒng)各支管進(jìn)口的壓力大致相等，待壓力穩(wěn)定后再

開始向管道加肥。

?施肥結(jié)束后，微噴灌灌水模式下用清水繼續(xù)灌溉不少于10min，

滴灌帶模式下繼續(xù)滴清水不少于25min。

要注意系

統(tǒng)維護(hù)才

能用的久！

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌溉施肥系統(tǒng)維護(hù)

系統(tǒng)應(yīng)在正常工作壓力下運(yùn)行。

?微噴帶模式下，支管壓力保持在0.15MPa～0.25MPa；

?滴灌帶模式下，支管壓力保持在0.08MPa～0.12MPa。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌溉施肥系統(tǒng)維護(hù)

系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)根據(jù)管道系統(tǒng)堵塞情況進(jìn)行清洗。

?清洗時(shí)，依次打開毛管末端堵頭，使用高壓水流沖洗干、支管

道；

?過濾器的出口壓力表壓力高于進(jìn)口壓力0.01～0.02MPa時(shí)清

洗過濾器，對(duì)離心過濾器應(yīng)及時(shí)排沙。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p灌溉施肥系統(tǒng)維護(hù)

?定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行檢查，如有漏水立即處

理。對(duì)損壞處應(yīng)進(jìn)行維修，沖凈泥沙，

排凈積水。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p水分需求

?小麥?zhǔn)斋@后，各土層土壤相對(duì)含水量處于

35%-50%之間，土壤處于重度水分虧缺狀態(tài)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，玉米播種前后灌溉（蒙頭水）

是經(jīng)常需要考慮的。

?玉米拔節(jié)、大喇叭口、吐絲或灌漿期，土壤相

對(duì)含水量≤70％時(shí)進(jìn)行灌溉，每次灌水量30～

40mm/畝。

5.1玉米水肥一體化技術(shù)應(yīng)用

p養(yǎng)分需求

?玉米生長(zhǎng)需要從土壤中吸收多種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，其中以氮素最多，鉀

次之，磷居第三位；

?追肥原則：以氮肥為主配施微肥，氮肥遵循前控、中促、后補(bǔ)的原則。

鉀肥基追比例為6：4，追施鉀肥在大喇叭口和吐絲期隨水追施。

5.1玉米水肥一體