先进微灌施肥技术发展及应用现状

张钟毓徐州市农机技术推广站2017.12.222什么叫微灌施肥？•微灌施肥就是借助微灌系统，将微灌和施肥结合起来，利用微灌系统中的水为载体，在灌溉的同时进行施肥，实现水和肥一体化利用和管理，使水和肥料在土壤中以优化的组合状态供应给作物吸收利用。•在我国微灌施肥又称为“水肥一体化技术”。3一、国内外微灌发展概况国外微灌技术发展•上世纪60年代初随着塑料工业的发展，以色列开始发展滴灌。60年代末开始应用灌溉施肥技术。目前以色列果园、温室、农田、绿化已全面应用。•从世界范围看，微灌技术在干旱缺水国家以及经济发达国家应用比较广泛。柑橘园温室草莓温室花卉施肥装置大田露地草莓庭院宾馆前世界各国微灌面积占灌溉面积的比例69.754.745.516.916.812.98.695.14.913.973.973.152.961.691.441.391.251.10.460.3701020304050607080以色列约旦塞浦路斯南非西班牙澳大利亚法国美国哥伦比亚葡萄牙中国台湾埃及意大利墨西哥泰国摩洛哥中国巴西印度日本1.5%世界平均8有关我国最早的微灌设备资料•1972年墨西哥总统埃切维里亚访华决定向中国政府赠送滴灌设备。•1974年赠送一批滴灌设备，安装在大寨、河北遵化县沙石峪村和北京密云水库下属的果园。•设备为以色列耐特菲姆生产，面积5公顷。9我国微灌发展历程0.00060.44.615.2621.5427.876701020304050607080197019751980198519901995200020052010年份万公顷引进、试点时期引进、研发快速发展时期自行研制缓慢发展时期73引自李光永10我国已形成的微灌技术应用模式•长江以南：大棚微灌为主，其次为果树微灌11•华北、东北：温室蔬菜、果树微灌并重12西北：以棉花、果树为主，其次为荒漠化治理、荒山和道路绿化江苏主推模式•1、设施蔬菜单井单棚滴灌施肥模式首部安装文丘里或压差式施肥罐，筛网或叠片过滤器。适合分散农户、浅水井。•2、设施蔬菜恒压变频滴灌施肥模式首部安装恒压变频设备、叠片过滤器，分棚施肥。适合大棚集中、深井供水区，组织管理健全。•3、设施蔬菜重力滴灌施肥模式棚内建水池或安装蓄水桶二次供水、重力（加压）适合分散农户、供水存在问题的。•4、果园轮灌微灌（滴灌、微喷）施肥模式首部安装注肥泵、过滤器。适合规模种植大户或园艺场。•5、果树微灌（滴灌、微喷）施肥模式首部安装文丘里或压差式施肥罐，筛网或叠片过滤器。适合分散农户面积较少的果园。（细分为压力补偿和非压力补偿2种）17二、先进微灌施肥技术的特点18难以调控作物生长要素光照水分养分空气温度人可以调控养分管理传统的灌溉和施肥是分开进行的作物处于“过饱”“饱”“饥饿”的循环之中。20常规条件下土壤水的运动2121灌溉+施肥（水肥一体化）营养生长生殖生长（座果期）2222灌溉作物根部而非灌溉土壤其它灌溉方式滴灌2323微灌施肥的优点1.直接将水和营养送到作物根部，利于吸收；2.蒸发率低，防止水土流失，深层渗透；3.能更有效的、准确地提供水与养分，植株获得等量的水和营养；4.按作物的生长与收获计划提供水与营养，提高产量和品质，是实现农产品标准化的重要手段；5.操作简单，节水节肥和节约能源，节省大量劳动力等生产成本；6.防止土壤侵蚀、盐碱化；24微灌施肥技术特点相当于地面灌溉而言，微灌条件下的土壤水肥运行规律与大水漫灌条件下有很大的不同，其灌溉和施肥的理论及方法发生了革命性的变化，成为一种全新的灌溉和施肥技术，其主要特点表现为：•小流量、长时间、高频率•局部灌溉25改“浇地”为“浇作物”25土壤有效养分示意图212.化学有效养分1.生物有效养分33.无效养分把化学肥料溶解于灌溉系统(灌溉水)中，植物根系可以同时得到水和养分供应的过程。KNP26微灌施肥应用中存在的主要问题现状：微灌面积占灌溉的1.25%，灌溉施肥面积仅占微灌的1/4，远远落后于发达国家（以色列为80%，美国为65%）。1、灌溉技术与施肥技术脱节。2、微灌施肥技术研究与技术培训不足。3、缺乏复合型技术人员。4、不成功的先例影响普及推广。5、缺乏专业公司与技术部门的参入。我国主要作物肥料利用率单位：%NP205K2011980年代30-3515-2035-5021999-200021.818.159.932001-200526.1-28.310.7-13.130.3-32.44测土配方施肥25.9-3412-16.919-385果树25.45.542.36露地蔬菜15-3012-1526.937保护地蔬菜10-151025微灌施肥技术的优点•节水：节约水资源，有利于保护环境，通常节水30-40%。•节肥：提高化肥利用率，节省肥料30-50%。可准确的控制养分比例、施肥数量。有利于应用微量元素。•增产：提高作物产量，改善农产品品质，增加农民收入。•省工：节省施肥、灌溉劳动力。•不影响土壤的通气性，不明显影响土壤温度。可加快作物生长，使大棚作物提早上市。•不需要平地，不影响田间管理与收获活动。•可以使作物在边际土壤条件下正常生长。•提高作物抵御风险的能力，有利于实现标准化栽培。果实均匀商品性好节地--充分利用土地利用自然地形种植戈壁膜下滴灌西瓜微灌施肥土壤水分特点•1、土壤的湿润深度、湿润面积减少。（蔬菜常规湿润深度0.5m以上，果树1-1.5m。微灌蔬菜0.2-0.3m，果树0.8-1.2m，蔬菜湿润面积60-90%，果树30-60%。）•2、灌水均匀度大为提高，可达到80-90%以上。•3、土壤含水量变化幅度少，维持在作物适宜含水量的时间长。（常规为田持的100-50%，微灌95-60%。）微灌施肥土壤养分特点•1、养分的淋洗和深层渗漏减少。氮素在地面灌溉条件下蔬菜0.5-0.8m深度的土壤碱解氮含量是耕层含量的67%，而微灌0.5-0.8m深度的土壤碱解氮含量仅为耕层含量的30-50%。•2、磷素和钾素在主要根系活动层的上下分布趋于一致。蔬菜地亚耕层有效磷含量仅为耕层的37%，速效钾含量为耕层的61%，而微灌条件下亚耕层有效磷、速效钾含量与耕层差异很少，基本一致。•3、作物主要根系活动层的土壤养分能够保持一定的供应水平和时间。农户调查结果•农户最满意的是省工省时，方便田间作业•（省浇水、打药、整地人工，每亩省25多个）•“原来浇一次水得两个人忙活半天多，灌水后两三天不能进棚干活，浇水能省工20多个”•蔬菜种植大户：“番茄种植期9月到次年5月，通常每7天打一次药，共打32次，应用滴灌施肥技术每10-12天打一次药，共打药24次，减少打药次数8次，减少1/4。”•农民认可增产、节肥效果•农民肯定病害少、果实整齐、上市早微灌施肥的局限性•一次性投资较大。•对管理和技术要求较高。•对肥料有较高要求。•长期应用微灌施肥，容易造成湿润区边缘的盐分积累。•施肥通常只湿润部分土壤，根系生长可能只局限在湿润区域，可能造成限根效应。农户调查结果•不足之处•1、农民对滴灌设施节水性能不感兴趣，因灌水费用按照水泵的耗油量或耗电量计算，水成本低，灌水量随意确定。•2、农户对肥料搭配和施肥量把握不准，部分农户滴灌设施节肥技术效果没达到最理想水平。•3、担心滴灌设施的使用年限太短。•4、滴灌专用肥价格高，农户更喜欢采用优质复合肥和冲施肥代替滴灌专用肥。•5、灌水器堵塞现象较多。•不采用的原因•1、受前几年应用微灌效果不好的负面影响。•2、一次性投入偏高。推广中存在的主要问题•1、灌溉技术与施肥技术脱节。•2、微灌施肥技术研究与技术培训不足。•3、缺乏复合型技术人员。•4、不成功的先例影响普及推广。•5、滴灌专用肥价格高。•6、微灌施肥设备市场购买渠道少。技术服务不到位使用不当的后果三、灌溉施肥系统灌溉施肥系统的组成高进灌溉施肥系统的组成1.水源系统2.首部枢纽系统3.肥料罐4.输配水管网系统5.阀门系统6.灌水器灌溉施肥系统的组成部分1.水源系统江河、渠道、湖泊、井、水库均可作为水源。要考虑的主要因素有:水源种类;相对高差;安排轮灌区;施肥要求;日常维护要求;能源的可利用性;2.首部枢纽系统包括水泵、施肥器、过滤器、控制阀、进排气阀、压力及流量测仪表等。其作用是从水源取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。2.首部枢纽系统过滤系统过滤系统考虑的因素有：水源类型；水质；流量；灌水器的类型；日常维护的要求；2.首部枢纽系统介质过滤系统离心过滤系统叠片过滤系统网式过滤系统过滤系统的主要类型有：2.首部枢纽系统介质过滤系统过滤系统砂石介质过滤器的过滤罐通常做成圆柱状，罐直径一般为0.4—1.2m。它以特殊加工的砂石作为过滤的介质和载体，通常滤料的厚度约25—50cm。砂石介质过滤系统通常为多罐联合运行，以便用一组罐中滤后的水来反冲其它罐中的杂质，过流量越大需要并联运行的罐也越多。砂石介质过滤器主要用来处理水中有机杂质和藻类，主要适用于开放性水源如：水库、池塘及渠道水的初级过滤，一般在其后面配备叠片式过滤器作为二级过滤。2.首部枢纽系统离心过滤系统过滤系统离心式砂石分离器是由高速旋转水流产生的离心力，将砂粒和其它较重的杂质从水体中分离出来，它没有可拆卸的部件，保养维护方便。其底部的集沙罐必须定时冲洗，以防止已分离的泥沙再次被带入系统。针对有机物或比水轻的杂质，砂石分离器的分离效果很差。它主要适用于井水或含沙量较大的渠道水的初级过滤，一般在其后面配备叠片式过滤器作为二级过滤。2.首部枢纽系统叠片式过滤系统过滤系统叠片式过滤器是由一定数量的圆形叠片重叠起来，并锁紧形成一个圆柱形滤芯。每个叠片的两面分布有一定规格和深度的倾斜的沟纹，当两个叠片被压紧时，交错的沟纹就形成了过滤的单元，将水中的有机和无机杂质阻挡在过滤器滤芯的一侧，过滤后的洁清水从过滤器的滤芯的另一侧流出。叠片式过滤器清洗简单方便，过流能力大，过滤效果非常好，并且易于控制。通常作为二级过滤。耐特菲姆公司的滴灌产品一般要求120目的过滤器。2.首部枢纽系统网式过滤系统过滤系统网式过滤器是由一层或者双层尼龙或者不锈钢网组成的过滤系统，单层过滤，过滤效果一般，但使用维护简单，常用于水质较好，或者二级过滤的情况下。A12.首部枢纽系统过滤系统总结：WaterSource过滤器类型井水水库水河水介质过滤器不用可用可用叠片过滤器可用可用可用网式过滤器可用不用不用*Hydrocyclonemaybeadded.2.首部枢纽系统施肥系统：施肥系统是将肥料或农药通过该套系统施到作物根系附近的装置。它分为施肥罐，文丘里注肥器和水动泵式注肥器，施肥机等几种。2.首部枢纽系统施肥系统：文丘里注肥器文丘里注肥器采用现有管道压力进行工作，无活动部件，范围广,可一直达到1800L/H,使用简单方便，运行可靠,可方便调整肥料和化学元素的注入量，只需开启肥料阀门即可进行自动施肥，无须人员值守看护。可适用于各种灌溉系统施肥。高质量的原材料可耐受化学肥料的多年腐蚀不致泄漏。2.首部枢纽系统施肥系统：施肥罐施肥罐是采用压差式原理进入施肥，无活动部件，使用简单方便，运行可靠，只需开启肥料阀门即可进行自动施肥，无须人员值守看护。特别适用于大田与果园的滴灌系统施肥。罐体为金属材质，内外均匀烤漆，可耐受化学肥料的多年腐蚀不致泄漏。使用寿命为15年2.首部枢纽系统施肥系统：水动泵式注肥器它是采用液压活塞泵式注肥器，配合肥料罐，可实现不同品种肥料的混和施加。施肥装置直接利用管道内的水压力作为动力进行活塞泵的机械运动，将肥料直接注入系统管道内。施肥器管路上安装有进/排气阀，防止输肥管路中的气体对施肥量精确度的影响。施肥泵和肥料罐材质均是工程塑料，极耐化学腐蚀，使用年限超过15年，可与控制器相连。特别适用于大田与果园的滴灌系统精确施肥。2.首部枢纽系统施肥系统：水动泵式注肥器2.首部枢纽系统保护/控制系统：快速释压阀；减压阀；持压阀；空气阀；防波涌阀；2.首部枢纽系统保护/控制系统：快速释压阀；减压阀；持压阀；空气阀；防波