水肥一体化研究与应用.docx

1、水肥一体化研究与应用水肥一体化研究与应用内容提要一、基本概念二、基本原理三、目的意义四、技术要求五、技术路线一、水肥一体化技术的概念利用低压管道系统， 按土壤养分含量和作物种类的需肥规律， 将 肥料溶液注入灌溉输水管道，通过灌水器将液体肥料均匀、定时、定 量直接提供给作物叶片或根区。具有节水，节肥，省劳力；同时改善 土壤理化性状，提高了土地利用率，提高单位面积产量。通常的方法：1、将肥料溶解后施用，包含淋施、浇施、喷施、管道施用等。2、与灌溉同时进行的施肥，将肥料的溶于灌溉水，通过低压管 道灌水器，将肥液直接提供给作物。由于滴灌施用延长了施肥时间， 效果最好，最节省肥料。二、基本原理（一）植物

2、吸收养分的过程1、扩散过程 肥料溶解后进入土壤溶液，靠近根表的养分被吸收，浓度降低， 远离根表的土壤溶液浓度相对较高， 结果产生扩散， 养分向低浓度的 根表移动，最后被吸收。2、质流植物在阳光下叶片气孔张开，产生蒸腾作用，导致水分损失，通 过根系不断地吸收水分供叶片蒸腾耗水。靠近根系的水分被吸收了， 远处的水就会流向根表， 溶解于水中的养分也跟着到达根表， 从而被 根系吸收。因此，肥料溶解后才能被植物吸收，不溶解的肥料不能利用。将 灌溉和施肥同时进行， 肥料得到充分溶解， 施入土壤的肥料被充分吸 收，肥料利用率大幅提高。（二）作物施肥的规律1、养分归还学说作物产量的形成有 40%80%的养分来

3、自土壤，为保证土壤有足 够的养分，必须通过施肥措施来实现。通过施肥，可以把作物吸收的 养分“归还”土壤，确保土壤能力。2、最小养分律作物生长发育需要吸收各种养分， 但存在限制作物产量的土壤中 相对含量最小的养分因素， 即使增加其他养分， 作物产量也难以提高。 只有提供作物所缺的各种养分，作物才会高产。3、同等重要律对作物来讲， 不论大量元素或微量元素， 都是同样重要缺一不可 的，即缺少某一种微量元素，尽管它的需要量很少，仍会影响某种生 理功能而导致减产，不能因为需要量少而忽略。4、不可代替律作物需要的各营养元素， 在作物内都有一定功效， 相互之间不能 替代。如缺磷不能氮代替，缺钾不能用氮、磷配

4、合代替。缺少什么营 养元素，就必须施用含有该元素的肥料进行补充。5、报酬递减律当施肥量超过适量时， 作物产量与施肥量之间的关系就不再是同 步增减模式，而呈抛物线模式了，单位施肥量的增产会呈递减趋势。6、因子作用律作物产量是由影响作物生长发育诸因子综合作用的结果。 施肥作 为主导限制因子， 必须与其他农业措施相配合， 才能发挥应有的功能； 同时，各种养分之间的合理平衡作用，才能发挥应有的功能。三、目的意义1、节肥。水肥一体化技术可平衡施肥和集中施肥，减少了肥料 挥发和流失，供肥及时、作物易于吸收、提高肥料利用率。与传统技 术施肥相比节省化肥 30%50%。能灵活、方便、准确地控制施肥时 间和数量

5、。通过滴灌系统施肥，可节肥至少 20%，减少病害，可节省 农药投入，一般增产 1030%。2、节水。水肥一体化技术可减少水分的下渗和蒸发，提高水分 利用率。在露地栽培条件下，与大水漫灌相比，节水率达 50%左右。保护地栽培条件下，与畦灌相比，节水率为 30%40%。3、改善生态环境。水肥一体化技术可降低棚内空气湿度 8.515个百分点。提高棚内温度24C，提高地温23C，改善土壤物理性 质，减少土壤养分淋失。提高灌溉水利用率达到80%以上，施氮肥当 季利用率达60%,与地面灌溉相比，节水30%50%,节肥25%30%, 减少了水向深层的渗漏，减轻了面源污染和对地下水的污染。4、 减轻病虫害发生

6、。空气湿度的降低，在很大程度上抑制了作物病害的发生，减少了农药的投入，每亩农药用量减少 15%30%，节省劳力1520个。5、 增加产量，改善品质。水肥一体化技术可促进作物产量提高 和产品质量的改善，设施栽培增产 17%28%。增产增收。四、水肥一体化技术要求（一）建立一套灌水系统根据地形、田块、单元、土壤质地、作物种植方式、水源特点等基本情况，设计管道系统的埋设深度、长度、灌区面积等。水肥一体化的灌水方式可采用管道灌溉、喷灌、微喷灌、泵加压滴灌、重力滴灌、渗灌、小管出流等，以双上孔软管滴灌较为实用。1、双上孔滴灌优点(1)供水均衡且节约用水目前设施蔬菜生产上，供水方法一般是沟灌、畦面浇灌和喷

7、灌， 用水量大且水量不易控制。采用软管滴灌方式，水直接滴在根际土壤， 浇水量可人为控制，减少了土壤水分渗漏及表土水分流失，节约灌溉 用水，对砂性土壤和盐碱土壤尤为重要 ，试验表明：采用软管滴灌比 沟灌节水 70%左右，而且灌水均衡。（2）降低湿度且减轻病害 软管滴灌水量易控制，土壤水分蒸发少，降低了棚内空气湿度， 控制了病害的发生程度。 黄瓜大棚栽培试验表明： 采用双上孔软管滴 灌方式，大棚空气湿度在 65-75，清晨无雾气， 黄瓜叶缘无水珠， 没有霜霉病发生， 整个生育期仅喷预防药 4 次。而对照沟灌大棚清晨 多雾气，叶缘水珠多并形成水膜， 2月下旬 4 月上旬伴有白粉病、 霜 霉病发生，全

8、生育期喷药 14 次，亩增加成本 42元。番茄大棚栽培试 验表明：空气相对湿度（ 3月 20日下午 2 时测定湿度）分别是 73% （软管滴灌大棚）和 80%（沟灌大棚），同样，沟灌大棚前期早疫病 和叶霉病明显增多，用药次数也明显增加。（3）改善环境且促进生长软管滴灌灌水均匀度达 80%90%以上，经实验表明：软管滴灌 比沟灌土壤溶重降低 0.08g/ cm3-0.15g/ cm3，孔隙度增加 0.44% -2.53，表层土壤中盐分积累少。 由于土壤物理性状好， 黄瓜根系横 纵向伸展度比对照各长 6.4厘米和 1 0 .2厘米，根毛数量明显多于对照， 黄瓜长势好。由于供水量得到有效控制，在冬季

9、棚室黄瓜栽培中， 10cm地温比沟灌提高2 C,气温提高1.5C。棚室番茄栽培中：早春 （3月20日）下午2时测定，5cm处地温分别是18.2C（软管滴灌） 和153C（沟灌），大棚内气温分别是217C（软管滴灌）和195C （沟灌）。4）性能可靠且操作方便双上孔软管滴灌有良好的抗堵性能， 对水质无特别要求， 水中杂 质粘度不超过0.8mg即可。在灌溉时，只须开关阀门，就能完成浇水 作业，操作方便，工效高。一般软管滴灌方式比对照节省用工约 20 个，大大减轻劳动强度。2、滴灌系统的组成（1）水源工程：根据各地水源情况设计灌溉面积， 一般情况微灌每次灌水定额为 8-20m3/亩左右。（ 2）首部

10、枢纽： 包括水泵、过滤器、施肥器、水表、压力表、进排气阀和控制设 备等。（ 3）田间管网和滴灌管线各级主支管道， 各种口径的管道压力控制阀门， 排污设备和管道 排水装置。田间滴灌管线及专用接头，压力测定装置。滴灌系统组成示意（1）水泵（ 2）压力传感器（3） 排气阀（4） 主阀（ 5）施肥系统（ 6）调节阀(8)过滤器(9)流量表(10)主管(11)小区阀(12)支管(13)滴灌带(14)支管连接件(15)管件(16)自动控制系统滴灌带一般采用抗老化塑料配方制成 PE软管，机械打孔，产品 结实耐用，一般可使用3年以上。该产品投资少、工作压力低（15 米水头）、抗堵塞性能好、对水源要求低、安装使

11、用方便，喷洒水冲 击力小，灌水均匀、不伤害作物，体积小、重量轻，移动储藏方便。管径一般为28mm,其上出水孔0.60.8mm,出水分开向上，微灌范 围大，滴灌带工作压力为 3060kPa。吸水口四周用40目以上纱网 围成过滤装置。滴灌带技术参数名称规格折径X单 层厚度mm工作压力kPa母卷长度m喷水孔类型微喷带N45X0.210-30200双孔或异步 孔主管N80X0.450-80100无孔三通 50X25X50四通 50X25X50X25滴灌带说明：1、 孔纵向间距在100-400mm之间；2、 孔横向间距在10-30mm之间3、 孔径为0.8mm4、 N45使用压力15m水柱（不超过50k

12、pa -5 m水柱），每米流量：双孔11.2-20.7升/时米，使用长度：（qv=10%）双孔 60米。水泵与主管相连，主管再用三通或四通与喷灌带相连。 主管和喷 灌带与接头连接时，先把管子的口用手拉伸扩大孔口，便可安装。提 水泵可选用175QJ32-65B型水泵5、灌水制度的确定根据土壤有效含水量、作物不同生育期需水量确定灌水定额。(1)不同作物种类需水不同1吸水力中等，水分消耗较大：黄瓜、白菜及绿叶蔬菜。2吸水力强，水分消耗中等：西瓜、甜瓜。3吸水力中等，水分消耗中等：茄果类、豆类等。4吸水力中等，水分消耗小：葱蒜类。(2)不同生育期需水不同黄瓜不同生育期水分要求生育期土壤水分负压PF灌水

13、要点出苗期2.02.3水分充足出苗后2.5适当控水定苗期1.7保持土壤湿润茎叶生长期2.12.2灌水量不宜过大结果期1.72.3需充足水分，勤灌水结果后期2.5适当控水(3)不同土壤条件的含水量(4)水分控制方法1水分控制田间试验，盆栽试验，模拟试验2需水量确定作物种类、品种、生育时期土壤质地和耕作层深度作物有害水分点土壤最适含水量3灌水指标确定形态指标土壤含水量（绝对含水量、相对含水量、土壤水分负压） 生理指标（组织吸水力、细胞渗透压、气孔开放程度） （二）建立一套施肥系统 根据水源、地形、种植面积、作物种类，选择不同的微灌施肥系 统。保护地栽培、 露地瓜菜种植、大田经济作物栽培一般选择滴灌

14、施 肥系统，施肥装置保护地一般选择文丘里施肥器、压差式施肥罐、注 肥泵或选择自动灌溉施肥系统。 在田间要设计为定量施肥， 包括蓄水 池和混肥池的位置、容量、出口、施肥管道、分配器阀门、水泵肥泵 等。同时，以养分归还学说、 最小养分律、同等重要律、 不可代替律、 报酬递减律和因子作用律等为理论依据， 以确定没养分的施肥总量和 配比为主要内容。 为了补充发挥肥料的最大增产效益， 施肥必须以选 用良种、肥水管理、种植密度、耕作制度和气候变化等影响肥效的诸 因素结合，形成一套完整的施肥技术体系。1、施肥设备选择（ 1）压差式施肥罐 由两根细管（旁通管）与主管道相连接，在主管道上两条细管接点之间设置一个

15、节制阀（球阀或闸阀）以产生一个较小的压力差（12m水压），使一部分水流流入施肥罐，进水管直达罐底， 水溶解罐中 肥料后，肥料溶液由另一根细管进入主管道，将肥料带到作物根区s I存甘屮爭.t胡（2）文丘里施肥器文丘里施肥器与微灌系统或灌区入口处的供水管控制阀门并联 安装，使用时将控制阀门关小，造成控制阀门前后有一定的压差，使 水流经过安装文丘里施肥器的支管，利用水流通过文丘里管产生的真 空吸力，将肥料溶液从敞口的肥料桶中均匀吸入管道系统进行施肥。 文丘里施肥器造价低廉，使用方便，施肥浓度稳定，无须外加动力等 特点，其缺点是压力损失较大，一般适于灌区面积不大的场合。薄壁 多孔管微灌系统的工作压力较

16、低，可以采用文丘里施肥器。(3)施肥机灌溉施肥机，可配置计算机控制系统，能按照用户的要求精确控 制施肥和灌溉水量。能将水与肥料在混合器中混合配制成作物生长所 需的营养液，通过用户设定的灌溉施肥程序，适时适量地供给作物。 尤其适用于无土栽培。2、施肥制度的确定根据种植作物的需肥规律、地块的肥力水平及目标产量确定总施 肥量、氮磷钾比例及底、追肥的比例。作底肥的肥料在整地前施入， 追肥则按照不同作物生长期的需肥特性，确定其次数和数量。不同菜山推苕的有机肥用虽離出新菜出；23年大十舛 老菜田髙UN祖杂 有机吧奏肥r堆肥堆肥隽肥*秸秆(hf 由8-105-73-53+24*5372心1+2实施微灌施肥技

17、术可使肥料利用率提高 40%-50%，故微灌施肥量为常规施肥的50%-60%。各地根据蔬菜种类，依据氮素营养需求 规律和氮素营养关键需求时期，以及灌溉管理措施来确定优化追肥次数。一般情况下，推荐追肥次数见下表，每次推荐氮肥（ N）量控制在 2-7 kg/亩。不同蔬荣及栽1咅滨溉模式下推荐追爬次数栽培力贰追肥次数睦灌谪灌叶菜类淅:也24设施3Y6-3果类蔬菜5-68-10一年两崔5-88-12一年-茬10-1215-153、施肥罐施肥时间确定（1） 电导率法：测定施肥时流出液的电导率的变化确定施肥罐 肥的施肥时间。将某种肥料倒入罐内约 1/3容积，称重，记录入水口 压力表读数，用电导率仪测量流出

18、液的电导率，记录施肥开始的时间。 施肥过程中每隔3分钟测量一次，直到电导率值与入水口灌溉水的电 导率值相等，此时表明罐内无肥，记录结束的时间。开始与结束的时 间差即为参考的施肥时间。（2） 试剂法：利用钾离子与铵离子能与2%的四苯硼钠形成白色沉淀来判断。做法同电导率法相似。试验肥料可用硝酸钾、氯化钾、 硝酸铵等含钾或铵的肥料。记录开始施肥的时间。每次用 50ml的烧杯取肥液35ml，滴入1滴四苯硼钠溶液，摇匀，开始施肥时变白 色沉淀，以后随浓度越来越稀而无反应。开始与结束的时间差即为施 肥时间。（3） 溶解度法：用上述两种方法都无法检测尿素的施肥时间。通过测定等量氯化钾的施用时间，根据溶解度来

19、推断尿素的施肥时间。如在常温下，氯化钾的溶解度为100g水溶解35g,而尿素为100g 水溶解100g。当氯化钾的施肥时间为30分钟时，因尿素的溶解度比 氯化钾更大，等量的尿素施肥完成时间同样也应为 30分钟。4、 肥料及配方的选择（1） 肥料种类 肥料品种必须是可溶性肥料。符合国家标准或行业标准的尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硫酸钾、氯化钾等，纯度较高，杂质较 少，溶于水后不会产生沉淀，均可用作追肥。（2） 肥料配方 通过田间试验是获得作物最佳施肥量、施肥时期、施肥方法等，探明土壤养分校正系数、 土壤供肥量、 作物需肥参数和肥料利用率等 基本参数。1土壤测试 通过开展土壤理化特性和养分测试

20、，了解土壤供肥能力状况。2配方设计。通过总结田间试验、 土壤养分数据等， 提出不同作物的施肥配方。3校正试验。以当地主要作物为对象， 对比配方施肥的增产效果， 校验施肥参 数，完善肥料配方。5、 配套技术实施水肥一体化技术要配套应用作物良种、 种植密度、耕作制度、 病虫害防治和田间管理技术。依据种植方式，采用地膜覆盖技术，形 成膜下滴灌等形式，充分发挥节水节肥优势，达到提高作物产量、改 善作物品质，增加效益的目的。（五）灌溉施肥操作1、首先确定需灌水的大棚，大棚所在的小区，打开每棚的阀门 和所在小区的阀门，每次灌水总的棚数根据压力表示值决定。2、开启泵房水磁，启动水泵前先检查泵房各阀门开关状态

21、，确 保无误。3、小区灌水量达到后，若需灌溉其它小区，先打其它小区阀门 和大棚阀门，再关闭刚灌完小区的阀门。4、若不需再灌水，关闭水泵和小区阀门。5、灌溉施肥的操作。（ 1）肥料溶解与混匀：施用液态肥料时不需要搅动或混合，一 般固态肥料需要与水混合搅拌成液肥， 必要时分离， 避免出现沉淀等 问题。（2）施肥量控制：施肥时要掌握剂量，注入肥液的适宜浓度大约为灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量为50m3/亩，注入肥液大约为 50 升 /亩；过量施用可能会使作物致死以及环境污染。（3）灌溉施肥的程序分 3 个阶段：第一阶段，选用不含肥的水 湿润；第二阶段，施用肥料溶液灌溉；第三阶段，用不含肥的水清洗

22、灌溉系统。（六）注意事项1 、水源（1）对泵站、蓄水池等应经常养护，保持工程完好。（2）对蓄水池沉积的泥沙、藻类等污物应定期排除洗刷。（3）灌溉季节结束后应排除所有管道中的存水，封堵阀门。2、水泵（1）运行前检查水泵与电机工作是否正常。（2）水泵和水管各部位有没有漏水和进气情况。（ 3）水泵停车前应先停启动器，后拉电闸。（ 4）停车后要擦净水迹，防止生锈。（ 5）在灌溉季节结束或冬季使用水泵时，停车后应打开泵壳下 的放水塞把水放净，防止锈坏或冻坏水泵。3、过滤器（1）肥料倒入施肥罐前先溶解过滤，滤网 6080目。如直接用 固体肥料，可将肥料罐安装在主管道的过滤器之前。（ 2）拆开过滤器，取出滤

23、网用刷子刷洗滤网上的污物并用清水 冲洗干净。（ 3）对滤网要经常检查，发现损坏应及时修复；灌溉季节结束 时，应取出过滤器滤网，刷洗晾干后备用。4、施肥施药装置（ 1 ）用压差式施肥罐进行施肥时，应注意肥液浓度随时间不断变化，当以轮灌方式向各个轮灌区施肥时，存在施肥不均匀的问题，应正确掌握各轮灌区的施肥时间（2）用注射泵进行施肥时，最重要的是确定化肥罐内须装多少 肥料与水混合，还要校核这些肥料是否能全部溶解在化肥罐的水中。（ 3）每次施完肥后，应对管道用灌溉水冲洗，将残留在管道中的肥液排出。一般滴灌系统2030分钟，微喷灌1015分钟。5、 管道系统（1）管道在首次使用时，应打开干管、支管和所有

24、毛管的尾端 进行冲洗。冲洗后关闭干管上排水阀，然后关闭支管排水阀，最后封 堵毛管尾端。以后每工作一段时间冲洗一次。保证阀门启闭自如，管 道和管件完整无损。（ 2）每年灌溉季节结束，必须对管道进行一次全面检查维修， 将地面毛管卷成盘状，做好标记存放。（3）滴灌带堵塞的预防，经常检查灌水器工作状况并测定其流 量，加强水质检测，保证水质清洁。6、 灌溉季节结束后维护（1）全系统高压清洗，将管道内的污物冲洗干净。然后把堵头 装回。（ 2）施肥系统：在进行维护时，关闭水泵，开启与主管道相连 的注肥口和驱动注肥系统的进水口， 排去压力。 仔细清洗罐内残液并 晾干保存。7、 灌溉季节开始前维护检查所有的末端竖管， 是否有折损或堵头丢失。 检查所有的阀门与压力调节器及其连接微管，关闭主支管道上的排水阀门五、技术线路