水肥一體化技術(shù)在我國馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用馮恩英;李莉婕;黎瑞君;孫長青【摘要】水肥一體化技術(shù)是一項高效的節(jié)水節(jié)肥技術(shù)，是目前相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的熱點之一.在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了水肥一體化技術(shù)的概念、發(fā)展進(jìn)程與現(xiàn)狀、優(yōu)缺點，總結(jié)了水肥一體化技術(shù)在我國馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，展望了水肥一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用前景.【期刊名稱】《農(nóng)技服務(wù)》【年(卷)，期】2017(034)014【總頁數(shù)】4頁(P14-17)【關(guān)鍵詞】水肥一體化;馬鈴薯;滴灌施肥【作者】馮恩英;李莉婕;黎瑞君;孫長青【作者單位】貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，貴州貴陽550006;貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，貴州貴陽550006;貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，貴州I貴陽550006;貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，貴州貴陽550006【正文語種】中文水分和養(yǎng)分是作物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)物質(zhì)，是作物產(chǎn)量的影響因素，過多或不足，比例不適均限制作物生長。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理灌溉與施肥，以肥調(diào)水，以水促肥，充分發(fā)揮水肥耦合效應(yīng)，是保證作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。我國水資源短缺，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率均遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平［1］。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥過量，導(dǎo)致肥料利用率低，將我國農(nóng)田灌溉水的利用率和化肥利用率提高到發(fā)達(dá)國家的70%和50%~60%，將會促進(jìn)我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展［2］。我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水肥資源過度消耗，浪費嚴(yán)重［3］。因此，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，水肥一體化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇［4］。筆者綜述了水肥一體化技術(shù)的概念、發(fā)展進(jìn)程與現(xiàn)狀、優(yōu)缺點，總結(jié)了水肥一體化技術(shù)在我國馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，并進(jìn)行展望，以期為日后水肥一體化在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用提供參考。水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥相結(jié)合進(jìn)行灌水施肥的技術(shù)，又稱滴灌施肥、灌溉施肥、水肥耦合等，借助壓力系統(tǒng)或地形自然落差，將可溶性固體或液體肥料溶于水中，利用管道系統(tǒng)將水和肥料同時輸送到作物根部，根據(jù)土壤水分和養(yǎng)分狀況及作物水肥需求規(guī)律，適時、適量對作物進(jìn)行灌溉施肥［5-6］。水肥一體化技術(shù)是發(fā)展資源節(jié)約型可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要途徑，特別在干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將發(fā)揮越來越大的積極作用，推廣空間較大［7］。地下灌溉是水肥一體化技術(shù)的初始發(fā)展階段，1860年，德國學(xué)者用排水管道對農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，產(chǎn)量成倍增加［8］；1913年，美國學(xué)者提出應(yīng)用于作物的滴灌系統(tǒng)［9］;1920年，德國采用了穿孔管，在水的出流上實現(xiàn)突破［10］。20世紀(jì)20~50年代，有關(guān)滴灌技術(shù)的研究主要集中于穿孔系統(tǒng)方法、不同材料的孔管和滴頭種類等。1923年，法國和蘇聯(lián)利用多孔管系統(tǒng)進(jìn)行灌溉；1934年，美國利用帆布管滲水進(jìn)行灌溉；1950年，英國和荷蘭率先在溫室進(jìn)行蔬菜和花卉灌溉試驗；1959年，以色列學(xué)者使用塑料管，研制長流道滴頭，解決了長期以來的滴頭問題［11］,此后以色列開始普及水肥一體化技術(shù)。1970年后，水肥一體化技術(shù)從以色列迅速傳入各國，并逐步得到推廣和應(yīng)用［12］。我國于1974年從墨西哥引進(jìn)滴灌設(shè)備，在3個試驗點進(jìn)行試驗，面積約5.3hm2，增產(chǎn)和節(jié)水效果顯著；1980年，我國自主研制了第1代滴灌設(shè)備，此后對滴管技術(shù)進(jìn)行理論研究及技術(shù)推廣應(yīng)用試驗；1995年，新疆研究出一套適于大田的膜下滴灌技術(shù)體系，大面積應(yīng)用于棉花種植［13］。水肥一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟發(fā)達(dá)和干旱缺水的國家，目前逐步向發(fā)展中國家推廣。以色列在溫室蔬菜、花卉和大田作物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用該技術(shù)，灌溉農(nóng)田都采用滴管、噴灌和自動控制技術(shù)；美國是微灌面積最大的國家，節(jié)水灌溉技術(shù)已達(dá)世界先進(jìn)水平，60%的馬鈴薯、33%的果樹和25%的玉米均采用水肥一體化技術(shù)；英國、德國和法國等國家噴灌和微灌面積已達(dá)總灌溉面積的80%以上；近10多年間，印度微灌面積快速增長；日本實現(xiàn)了全自動化管道灌溉系統(tǒng)；近年來，我國節(jié)水灌溉工程面積逐年擴大，噴、微灌和低壓管灌面積逐年增加，已大面積推廣應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，覆蓋東北、華北、西北和南方大部分地區(qū)，廣泛應(yīng)用于設(shè)施栽培、蔬菜和果樹等方面，正逐步分區(qū)域、規(guī)模化推廣應(yīng)用于大田，但目前與國外一些國家相比，還存在很大差距［4］。水肥一體化技術(shù)可根據(jù)作物在不同生育期對水肥的需求進(jìn)行灌溉施肥，在作物需要時及時供給，實現(xiàn)水分與養(yǎng)分同步，提高水肥利用效率，是目前國際公認(rèn)最好的灌溉施肥技術(shù)［14］。(1)高效節(jié)水，提高水分利用效率。根據(jù)作物對水分的需求，通過管道適時、適量地供應(yīng)，根系周圍的土壤始終維持在適宜的水分條件下，解決了以往在運輸途中或非根區(qū)浪費的問題，減少了水分的下滲和蒸發(fā)，節(jié)水率可達(dá)30%~40%［15］；Sharma等［16］和Mohammad［17］分別對番石榴和南瓜的研究均表明，水肥一體化技術(shù)有效提高了水肥利用效率，節(jié)水效果明顯；Singandhupe等［18］研究發(fā)現(xiàn)，滴灌設(shè)施番茄栽培與傳統(tǒng)施肥相比可節(jié)水31%~37%，水分利用率提高，節(jié)水顯著。減少肥料損失，提高肥料利用效率。肥料與水同時輸送到作物根部，肥效快，利用率高，避免肥料施在較干表土層易弓I起的揮發(fā)損失、溶解慢及肥效慢的問題，利于作物吸收養(yǎng)分，一般可節(jié)約肥料30%~50%［19］；Zotarelli等［20］對番茄的研究表明，滴灌顯著提高了氮肥利用率；何進(jìn)宇等［21］對旱作水稻的研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)育秧種植相比，膜下滴灌直播種植分別節(jié)約氮肥和磷肥37.5%和33.3%，顯著提高肥料利用率；Hou等［22］研究發(fā)現(xiàn)，氮肥隨水施用促進(jìn)棉花對氮、磷的吸收，磷肥隨水施用提高氮、磷肥的利用效率。（3） 提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。水肥一體化技術(shù)可根據(jù)作物在關(guān)鍵生育期對水肥的需求進(jìn)行供給，為作物提供了適宜的水肥條件，利于作物生長發(fā)育，為作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供保障，嚴(yán)程明等［23］對菠蘿的研究表明，滴灌施肥與常規(guī)施肥相比，增產(chǎn)39.04%；樊兆博［24］對番茄的研究發(fā)現(xiàn)，水肥一體化技術(shù)與傳統(tǒng)灌溉相比，番茄產(chǎn)量全年增產(chǎn)6%；周麗群等［25］研究發(fā)現(xiàn)，施用果類蔬菜專用水溶肥與傳統(tǒng)施肥相比，產(chǎn)量提高18.1%，果實品質(zhì)也得到改善。（4） 減少勞動力和環(huán)境污染。通過管道進(jìn)行灌溉施肥，減少了勞動力投入，根據(jù)作物對水肥的需求適時、適量進(jìn)行供給，具有針對性和準(zhǔn)確性，減少了水肥的過度消耗，減輕因土壤養(yǎng)分流失造成的地下水污染。（5） 改善土壤微環(huán)境。土壤容重降低，孔隙度增加，提高土壤微生物活性，降低土壤次生鹽漬化的發(fā)生［7］。水肥一體化技術(shù)需有灌溉設(shè)備、固定水源及自動灌溉施肥系統(tǒng)，前期一次性投入較大，對管理人員要求較高，長期應(yīng)用可能會造成濕潤區(qū)鹽分積累，影響作物生長［7］。馬鈴薯在我國是僅次于水稻、小麥和玉米的第四大糧食作物，以往在馬鈴薯栽培生產(chǎn)中，主要是通過大水大肥實現(xiàn)高產(chǎn)，但由于我國降雨分布不均，干旱時有發(fā)生，灌溉問題突出，且封行后人工追肥較困難，馬鈴薯生產(chǎn)易受影響，產(chǎn)量很不穩(wěn)定。水肥一體化技術(shù)可以很好地解決馬鈴薯生產(chǎn)中的灌溉和追肥問題，可根據(jù)馬鈴薯在各生育期對水肥的需求適時、適量進(jìn)行灌溉施肥，為馬鈴薯生長提供適宜的水肥環(huán)境條件。近年來，許多學(xué)者進(jìn)行了水肥一體化技術(shù)在馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用研究，水肥一體化技術(shù)正逐步應(yīng)用于我國的馬鈴薯栽培。石玫莉等［26］研究表明，與常規(guī)灌溉施肥相比，水肥一體化技術(shù)可節(jié)水47.2%，提高馬鈴薯產(chǎn)量2.2%-4.4%，采用水肥一體化技術(shù)栽培時，其肥料用量可比常規(guī)施肥減少40%~60%。周皓蕾等［27］研究表明，與壟膜溝灌和畦田大水漫灌相比，膜下滴灌施肥處理馬鈴薯鮮薯產(chǎn)量分別提高21.10%和31.88%，大薯率提高8.9%和23.7%，節(jié)水47.5%和65.0%，提高了水分生產(chǎn)效率。李彬等［28］研究表明，水肥一體化技術(shù)與傳統(tǒng)種植相比，作物對水分和肥料的利用效率均提高，馬鈴薯產(chǎn)量提高171.60%。林阿典等［29］研究發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥與常規(guī)種植相比，冬種馬鈴薯產(chǎn)量顯著提高29.68%~33.04%，提高了經(jīng)濟效益。吳曉紅等［30］研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)溝灌施肥相比，水肥一體化處理促進(jìn)了馬鈴薯對養(yǎng)分的吸收與積累，產(chǎn)量提高26.0%，淀粉含量提高15.1%，粗蛋白含量提高13.8%，可溶性糖含量降低15.3%，對N、P和K肥的利用率分別提高22.7%,20.5%和23.5%。蔣德賞等［31］研究發(fā)現(xiàn)，在對冬種馬鈴薯進(jìn)行水肥一體化試驗示范中，滴灌+60%常規(guī)施肥量的處理比常規(guī)施肥增30.38%，比滴灌+100%常規(guī)施肥量的處理增產(chǎn)29.76%。陳昱利等［32］報道，水肥一體化提高了馬鈴薯塊莖各主要形態(tài)指標(biāo)，顯著提高單薯重。楊平等［33］報道，水肥一體化提高了馬鈴薯苗期根冠比，利于形成壯苗，營養(yǎng)器官同化物輸入塊莖量顯著高于常規(guī)水肥處理，促進(jìn)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量形成。買自珍等［34］研究表明，膜下滴灌提高0~40cm土層土壤水分，具有節(jié)水、節(jié)肥和增產(chǎn)的效果，優(yōu)化出馬鈴薯膜下滴灌最佳栽培模式，滴灌定額為450m3/hm2、氮肥為225kg/hm2。祁馳恒［35］研究表明，在拉薩，與常規(guī)水肥處理相比，水肥一體化處理的馬鈴薯產(chǎn)量提高35.23%。成廣杰［36］研究表明，馬鈴薯采用機械播種、水肥一體化輕簡栽培，產(chǎn)量達(dá)3350kg/667m2，比普通栽培模式增產(chǎn)750kg。鄧蘭生等［37］研究發(fā)現(xiàn)，與不施液體肥處理相比，滴施和淋施液體肥顯著增加馬鈴薯塊莖中氮、磷、鉀、鈣和鎂的累積量，塊莖產(chǎn)量顯著提高，提高91.18%-152.48%。齊慶振等［38］研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)追肥相比，追施農(nóng)季高液體肥增產(chǎn)顯著，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量增幅達(dá)13.52%~22.36%，商品率提高4.68%~6.55%。鄧蘭生等［39］研究發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥顯著提高馬鈴薯植株的生物量，在節(jié)約10%生產(chǎn)成本的同時，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量增幅達(dá)37.31%~47.39%，經(jīng)濟效益顯著提高。鄧蘭生等［40-43］在盆栽試驗條件下，采用滴灌施肥系統(tǒng)研究了滴施不同氮肥、不同鉀肥、不同銨硝比例氮肥和不同供磷方式對馬鈴薯生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。鄧蘭生等［44］在大田試驗條件下，研究了滴施液體肥對馬鈴薯生長、產(chǎn)量及植株養(yǎng)分吸收積累的影響。陳康等［45］研究表明，與常規(guī)灌溉施肥相比，滴灌施肥技術(shù)的合理應(yīng)用能顯著增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，增幅達(dá)29.72%~36.42%，提高商品薯率。水肥一體化技術(shù)具有節(jié)水、節(jié)肥，提高水肥利用效率，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，減少環(huán)境污染等優(yōu)點，符合我國建設(shè)〃資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”社會的要求，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。待進(jìn)一步完善設(shè)備和技術(shù)，加強宣傳和培訓(xùn)力度，增加資金扶持后，水肥一體化技術(shù)未來將被廣大農(nóng)民所接受，并應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，實現(xiàn)水肥一體化技術(shù)在我國的全面推廣應(yīng)用。【相關(guān)文獻(xiàn)】［1］ 康紹忠.水安全與糧食安全［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,22(8):880-885.［2］ 劉小剛.節(jié)水灌溉條件下作物水肥高效利用研究進(jìn)展［A］.中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(CSAE).中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集［C］.中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(CSAE):,2011:7.［3］ 夏敬源.搶抓機遇乘勢而上大力示范推廣水肥一體化技術(shù)［J］.中國農(nóng)技推廣,2012,28(2):4-7.［4］ 李傳哲，許仙菊，馬洪波等.水肥一體化技術(shù)提高水肥利用效率研究進(jìn)展［J/OL］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2017,33(2):469-475.［5］ 賈永國，張雙寶，徐淑貞等.滴灌條件下不同供水方式對日光溫室桃樹耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報,2007(2):111-114.［6］ 陳碧華，部慶爐，段愛旺等.水肥耦合對番茄產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響［J］.河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(5):87-90.［7］ 閔卓，房玉林.葡萄園水肥一體化研究進(jìn)展［J］.北方園藝,2014(23):180-183.傅琳.微灌工程技術(shù)指南[M].北京：水利電力出版社，1988.山侖.借鑒以色列節(jié)水經(jīng)驗發(fā)展我國節(jié)水農(nóng)業(yè)[J].水土保持研究,1999(1):118-121.張亞哲,申建梅,王建中.地面滴灌技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2007(1):20-26.宋常吉.北疆滴灌復(fù)播作物需水規(guī)律及灌溉制度研究[D].石河子大學(xué),2013.王振華.典型綠洲區(qū)長期膜下滴灌棉田土壤鹽分運移規(guī)律與灌溉調(diào)控研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.高玉山，孫云云,劉方明，等.玉米膜下滴灌水肥一體化技術(shù)研究進(jìn)展[J].玉米科學(xué)2016,24(6):155-159.杜曉東，程玉豆,陳光榮，等.果樹水肥一體化研究進(jìn)展[J/OL].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,20(2):23-26.薛守政，錢峰.設(shè)施蔬菜的水肥一體化技術(shù)[J].吉林蔬菜,2010(4):98.SharmaS,PatraSK,RayR.EffectofDripFertigationonGrowthandYieldofGuavacvKhaja[J].EnvironmentandEcology,2011,29(1):34-38.MohammadMJ.Utilizationofappliedfertilizernitrogenandirrigationwaterbydrip-fertigatedsquashasdeterminedbynuclearandtraditionaltechniques[J].NutrientCyclinginAgroecosystems,2004,68(1):1-11.SingandhupeRB,RaoG,PatilNG,etal.Fertigationstudiesandirrigationschedulingindripirrigationsystemintomatocrop(LycopersiconesculentumL.)[J].EuropeanJournalofAgronomy,2003,19(2):327-340.張承林，郭彥彪.灌溉施肥技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.ZotarelliL,DukesMD,ScholbergJMS,etal.Tomatonitrogenaccumulationandfertilizeruseefficiencyonasandysoil,asaffectedbynitrogenrateandirrigationscheduling[J].AgriculturalWaterManagement,2009,96(8):1247-1258.何進(jìn)宇，田軍倉.旱作水稻水肥耦合模型及經(jīng)濟效應(yīng)[J/OL].排灌機械工程學(xué)報,2015,33(8):716-723.Hou乙LiP,LiB,etal.EffectsoffertigationschemeonNuptakeandNuseefficiencyincotton[J].PlantandSoil,2007,290(1-2):115-126.嚴(yán)程明，張江周,石偉琦，等.滴灌施肥對菠蘿產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2014,20(2):496-502.樊兆博.滴灌和漫灌施肥栽培體系下設(shè)施番茄產(chǎn)量和水氮利用效率的評價[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.周麗群，李宇虹,高杰云，等?果類蔬菜專用水溶肥的應(yīng)用效果分析[J].北方園藝,2014(1):161-164.石玫莉，陸興倫,賓士友，等.馬鈴薯水肥一體化技術(shù)應(yīng)用試驗研究[J].廣西農(nóng)學(xué)報,2012,27(2):11-14.周皓蕾，買自珍,袁丕成.馬鈴薯膜下滴灌水肥一體化栽培研究[J].寧夏農(nóng)林科技2011,52(10):1-2.[28]李彬,妥德寶,程滿金，等.水肥一體化條件下內(nèi)蒙古優(yōu)勢作物水肥利用效率及產(chǎn)量分析[J/OL].水資源與水工程學(xué)報,2015,26(4):216-222.林阿典，黃玉芬,黃沛深，等.廣東冬種馬鈴薯水肥一體化技術(shù)研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)2012,39(7):46-47.吳曉紅，曾路生,李俊良，等?膜下滴灌不同施肥處理對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)及肥料利用率的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2016,31(5):193-198.蔣德賞，王世杰,全洪友，等.水肥一體化在冬種馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用效果[J].廣西農(nóng)學(xué)報,2011,26(4):42-45.陳昱利，楊平，鞏法江，等.不同栽培方式對馬鈴薯塊莖生長的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2015(12):77-79.楊平，陳昱利,鞏法江，等.不同栽培方式對馬鈴薯干物質(zhì)積累、分