2010年以來(lái)，全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心（下稱(chēng)全國(guó)農(nóng)技中心）組織實(shí)施華北地區(qū)糧食作物水肥一體化技術(shù)模式集成項(xiàng)目,，在北京,、河北、河南3省市10縣開(kāi)展5個(gè)方面20多項(xiàng)次田間試驗(yàn),，示范面積6500多畝,，集成、示范小麥—玉米一年兩季生產(chǎn)體系的水肥一體化模式,，通過(guò)“三優(yōu)”（優(yōu)選設(shè)備選型,、優(yōu)化田間布設(shè)、優(yōu)化水肥運(yùn)籌）,、“三改”（改水肥分開(kāi)為水肥同步,、改1次追肥為4~5次隨水追肥、改常規(guī)復(fù)混肥為高效水溶肥）,，促進(jìn)“三增”,、“三節(jié)”和“三省”，取得了顯著成效,。
發(fā)展現(xiàn)狀：規(guī)模擴(kuò)大產(chǎn)品優(yōu)化成本降低
我國(guó)水肥一體化技術(shù)應(yīng)用起步于上世紀(jì)70年代,，改革開(kāi)放后有了長(zhǎng)足進(jìn)步,，近十年來(lái)迅猛發(fā)展，試驗(yàn),、示范,、推廣工作取得了很好的進(jìn)展。
應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大,。2002年以來(lái),，農(nóng)業(yè)部組織實(shí)施國(guó)家旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，中央財(cái)政累計(jì)投資超過(guò)1億元,，在全國(guó)10多個(gè)?。▍^(qū)、市）建立水肥一體化技術(shù)核心示范區(qū)50多萬(wàn)畝,，集中開(kāi)展試驗(yàn)示范和技術(shù)集成,，覆蓋20多種作物，有效帶動(dòng)了各地水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用,。目前,，該項(xiàng)技術(shù)已在近30個(gè)省（區(qū),、市）推廣應(yīng)用,，由棉花,、果樹(shù)、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物擴(kuò)展到小麥,、玉米,、馬鈴薯、大豆等糧食作物,，每年推廣應(yīng)用面積7000多萬(wàn)畝,。
技術(shù)模式不斷創(chuàng)新。按照因地制宜的原則,，針對(duì)作物需水規(guī)律,、水資源條件和設(shè)備特點(diǎn)，全國(guó)農(nóng)技中心組織開(kāi)展技術(shù)集成,，形成了系列水肥一體化技術(shù)模式,。按區(qū)域劃分，有干旱半干旱區(qū)膜下滴灌,、丘陵山區(qū)重力滴灌水肥一體化,、平原微噴水肥一體化等模式。按設(shè)備劃分,，有移動(dòng)式微灌水肥一體化模式,、全自動(dòng)智能水肥一體化模式,、小型簡(jiǎn)易自助式水肥一體化模式等,。按設(shè)施條件分，有普通大田水肥一體化模式,、溫室膜面集雨水肥一體化模式等,。
技術(shù)產(chǎn)品不斷完善。隨著水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用,，基礎(chǔ)工作不斷夯實(shí),，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品不斷完善。一是研發(fā)了土壤墑情快速監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)備,，能夠迅速,、快捷地掌握土壤水分狀況，為農(nóng)田水分精確化管理奠定了基礎(chǔ),。二是通過(guò)在不同區(qū)域,、不同作物開(kāi)展系列試驗(yàn)研究，取得大量微灌條件下灌溉和施肥技術(shù)參數(shù),，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)模式,，編制《微灌施肥農(nóng)戶(hù)操作手冊(cè)》、《微灌施肥實(shí)用技術(shù)》等技術(shù)資料,，為水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù),。三是各種噴滴灌管（帶）,、過(guò)濾、施肥等設(shè)備產(chǎn)品日趨成熟,，適用范圍不斷擴(kuò)大,，耐用性不斷提高，有力地支撐了水肥一體化發(fā)展,。四是在水溶肥料研發(fā)方面取得突破,，面向微灌的水溶肥料品種不斷涌現(xiàn)，為水肥一體化技術(shù)推廣應(yīng)用提供了配套農(nóng)資,。
推廣機(jī)制不斷優(yōu)化,。在多年的試驗(yàn)示范推廣工作中，探索了水肥一體化技術(shù)系列推廣機(jī)制,。一是政府推動(dòng)模式,，通過(guò)政府立項(xiàng)投入和技術(shù)補(bǔ)貼推動(dòng)推廣應(yīng)用。二是技術(shù)驅(qū)動(dòng)模式,，通過(guò)技術(shù)推廣部門(mén)開(kāi)展技術(shù)展示示范與培訓(xùn)交流驅(qū)動(dòng)推廣應(yīng)用,。三是企業(yè)拉動(dòng)模式，通過(guò)相關(guān)企業(yè)開(kāi)展設(shè)備產(chǎn)品經(jīng)銷(xiāo)活動(dòng),，為農(nóng)民提供產(chǎn)品服務(wù),，技物結(jié)合拉動(dòng)推廣應(yīng)用。四是農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作組織帶動(dòng)模式,，以各類(lèi)農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社為載體,，推行組織化和規(guī)范化生產(chǎn)，帶動(dòng)技術(shù)推廣應(yīng)用,。
投入成本大幅降低,。通過(guò)集中攻關(guān)相關(guān)設(shè)備，優(yōu)化水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),，開(kāi)發(fā)微灌用水溶肥料,，基本實(shí)現(xiàn)水肥一體化相關(guān)設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化,，大幅降低了投入成本,。設(shè)施設(shè)備投入已從每畝2000~3000元大幅降低到每畝800~1000元，高效水溶肥料從每噸2萬(wàn)多元降低到1萬(wàn)元左右,，水肥一體化開(kāi)始由高端貴族技術(shù)向平民應(yīng)用發(fā)展,，從設(shè)施農(nóng)業(yè)走向大田應(yīng)用，從蔬菜,、果樹(shù),、棉花等經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展到小麥、玉米,、馬鈴薯等糧食作物,。
增效機(jī)理：少量多次直供根區(qū)水肥耦合
與傳統(tǒng)模式相比,，水肥一體化實(shí)現(xiàn)了水肥管理的革命性轉(zhuǎn)變，即渠道輸水向管道輸水轉(zhuǎn)變,、澆地向澆莊稼轉(zhuǎn)變,、土壤施肥向作物施肥轉(zhuǎn)變、水肥分開(kāi)向水肥一體轉(zhuǎn)變,，增產(chǎn)增效優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn),。
少量多次澆水施肥，實(shí)現(xiàn)均勻持續(xù)供應(yīng),。傳統(tǒng)的澆水和施肥方式,，作物往往在“饑餓”和“過(guò)飽”兩個(gè)極端之間反復(fù)，不能均勻地“吃喝”,。而采用微灌水肥一體化,，灌水和施肥次數(shù)增加，每次的灌溉和施肥量減少,，可以根據(jù)作物需水需肥規(guī)律隨時(shí)供給,，保證作物“餓了就吃，渴了就喝”,、“吃飽不浪費(fèi)”,，水分養(yǎng)分均勻持續(xù)供應(yīng)。
集中供應(yīng)作物根區(qū),，水肥吸收直接快速,。傳統(tǒng)土壤施肥，氮肥常因淋溶,、反硝化等而損失,，磷肥和中微量元素容易被土壤固定,，浪費(fèi)嚴(yán)重的同時(shí),，作物養(yǎng)分供應(yīng)不足。應(yīng)用水肥一體化技術(shù),，可將濕潤(rùn)深度控制在40厘米,，將水分和養(yǎng)分直接供應(yīng)到作物根系集中分布的區(qū)域，根系直接對(duì)水分和養(yǎng)分進(jìn)行吸收,，利用率高,。
保證中后期水肥供應(yīng)，利于產(chǎn)量形成,。傳統(tǒng)模式注重前期忽視中后期,，注重底墑水和基肥，作物中后期的灌溉和施肥由于勞動(dòng)力成本增加或操作不便等原因難以落實(shí),。如小麥適時(shí)澆好灌漿水能保根,、護(hù)葉,、延長(zhǎng)葉片功能、防止早衰,、提高粒重,，但傳統(tǒng)灌溉方式往往難以滿(mǎn)足。夏玉米大喇叭口期后,，田間封行封壟,，常規(guī)條件下難以進(jìn)行施肥、灌水,。采用水肥一體化,，人員無(wú)需進(jìn)入田間，通過(guò)管道就可以方便地進(jìn)行灌水施肥,，能夠保證中后期水分養(yǎng)分供應(yīng)充足,，利于產(chǎn)量形成。
實(shí)現(xiàn)水肥耦合,，養(yǎng)分吸收全面高效,。在水肥一體化模式下，肥料溶解在水中通過(guò)管道以微灌的形式直接輸送到作物根部,，養(yǎng)分直接以水溶態(tài)供應(yīng)給作物,，不僅吸收速度快，而且易于根據(jù)作物生長(zhǎng)狀況調(diào)節(jié)施肥比例,，補(bǔ)充中微量元素,，作物養(yǎng)分供應(yīng)更加全面高效。
全國(guó)農(nóng)技中心在北京市和河北省組織實(shí)施的試驗(yàn)示范結(jié)果表明,，與常規(guī)相比,，冬小麥應(yīng)用水肥一體化，成穗率提高,，每畝有效穗數(shù)由40萬(wàn)增加到50多萬(wàn),，且穗大穗勻，單穗粒數(shù)增加4~5粒,，粒重增加3~5克,。玉米密度由每畝4000株增加到5000株，棒子大,、長(zhǎng)且均勻,，同時(shí)很少出現(xiàn)空稈、凸尖等現(xiàn)象,。
農(nóng)民需求迫切推廣條件成熟
“十八大”以來(lái),，中央對(duì)資源高效利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展越來(lái)越重視。近年中央1號(hào)文件強(qiáng)調(diào)“人多、地少,、水缺”是我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨的基本國(guó)情,，將水缺與人多地少并列。習(xí)近平總書(shū)記在山東考察時(shí)指出,，“要以解決好地少水缺的資源環(huán)境約束為導(dǎo)向,，深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變”。水肥一體化技術(shù)能夠在節(jié)水40%,、節(jié)肥20%的基礎(chǔ)上大幅增產(chǎn),，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約利用和糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的雙重目標(biāo)。在我國(guó)水資源總量不足,、分布不均,，干旱缺水影響越來(lái)越大，地下水超采日趨嚴(yán)重的嚴(yán)峻形勢(shì)下,，大力發(fā)展水肥一體化,，已成為實(shí)現(xiàn)糧食持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)、水肥資源高效利用,、緩解地下水超采危機(jī)的迫切需要,，是突破資源環(huán)境約束、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇,。
隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，廣大農(nóng)民對(duì)水肥一體化技術(shù)的需求日趨迫切，接受能力逐步提高,，大力推進(jìn)水肥一體化發(fā)展的條件已經(jīng)成熟,。近年來(lái)，國(guó)家實(shí)施東北4省區(qū)“節(jié)水增糧”行動(dòng),，投資380億元推廣滴灌水肥一體化技術(shù)3800萬(wàn)畝,。去年又啟動(dòng)華北地下水超采區(qū)綜合治理試點(diǎn)，將水肥一體化列為骨干技術(shù),，在河北省進(jìn)行大面積推廣,。據(jù)專(zhuān)家研究，華北地區(qū)適宜應(yīng)用各種模式水肥一體化技術(shù)的面積超過(guò)2億畝,，如果推廣普及水肥一體化技術(shù),，一年兩季平均畝節(jié)水110方,，每年可節(jié)水200億方,，相當(dāng)于北京市6年用水量，接近南水北調(diào)規(guī)劃總調(diào)水量的一半（448億方）,。畝節(jié)肥5~10公斤(折純),，每年可節(jié)肥（折純）300萬(wàn)噸,相當(dāng)于10個(gè)大型化肥廠(chǎng)年產(chǎn)量。所以說(shuō)，水肥一體化技術(shù)發(fā)展前景十分廣闊,。
水肥一體化發(fā)展也存在一些問(wèn)題,，如支持政策不夠全面、技術(shù)產(chǎn)品不夠配套,、技術(shù)服務(wù)不夠到位,、地區(qū)發(fā)展不夠平衡等。今年,，中央下發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見(jiàn)》,、印發(fā)《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》，進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)工作,，水肥一體化迎來(lái)了快速發(fā)展的大好機(jī)遇,。
三增三節(jié)三省
水肥一體化是將肥料溶解在水中，借助管道灌溉系統(tǒng),，灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行,，適時(shí)適量地滿(mǎn)足作物對(duì)水分和養(yǎng)分的需求，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù),，多年,、多地、多作物推廣應(yīng)用效果明顯,。
增產(chǎn)增收增效內(nèi)蒙古,、吉林、黑龍江等地應(yīng)用膜下滴灌水肥一體化技術(shù),，玉米畝增產(chǎn)200~300公斤,，馬鈴薯畝增產(chǎn)1500公斤。河北,、山東,、河南等地應(yīng)用微噴水肥一體化技術(shù)，冬小麥畝增產(chǎn)100公斤,，玉米畝增產(chǎn)150公斤,，馬鈴薯畝增產(chǎn)1000公斤，增產(chǎn)幅度在15%~50%,，增收效果顯著,。與傳統(tǒng)灌溉方式相比，水分生產(chǎn)力達(dá)到2公斤/方,，提高20%～50％,，肥料利用率提高15％以上，實(shí)現(xiàn)了水肥資源高效利用,。
節(jié)水節(jié)肥節(jié)地河北冬小麥應(yīng)用水肥一體化技術(shù),，沙質(zhì)土壤畝節(jié)水100~150方,，壤質(zhì)土畝節(jié)水50~60方，平均畝節(jié)水80方以上,，節(jié)水40%左右,，節(jié)約化肥5~9公斤(純養(yǎng)分，下同),，節(jié)肥10%~25%,。夏玉米畝節(jié)水40~60方，節(jié)水30%~50%,。畝節(jié)肥8~10公斤,，節(jié)肥15%~25%。采用微噴水肥一體化,，實(shí)現(xiàn)管道輸水,、噴灌，不再需要壟溝和畦背,，比傳統(tǒng)灌溉方式節(jié)地10%左右,，增加了有效種植面積。
省工省時(shí)省力在北京,、河北等地的試驗(yàn)示范結(jié)果表明,，應(yīng)用水肥一體化，農(nóng)民僅需開(kāi)關(guān)閥門(mén)就能進(jìn)行田間灌溉和施肥,，省去了清壟溝,、扒畦背、扒邊埂,、撒化肥等繁重的田間操作,，老人、婦女都可輕松完成,，小麥玉米兩茬平均每畝省工1.2個(gè),。由于灌水效率提高，灌水量減少,，每個(gè)灌溉周期可省時(shí)3~5天,。