庞福强，宋士清 *，李向丽

（1 河北科技师范学院园艺科技学院，河北秦皇岛 066600；2 昌黎县嘉诚蔬菜种植专业合作社）

水肥一体化技术是一项可以实现水肥同步灌施的农业新技术，又称“水肥耦合”技术。水肥一体化技术是借助压力系统（或地形自然落差），根据土壤养分状况和作物不同生长发育期的水肥需求规律科学地制定水肥灌施方案，将事先混溶好的肥液在水流的带动下通过管道和滴头均匀、定时、定量地输送到作物根系吸收区[1]。

1974 年，我国从墨西哥引进了水肥一体化技术，经过科研人员的辛勤研究，1980 年，我国自主研发的第一代滴灌设备研发成功，随后国家不断进行试点应用与进一步研究[2]；2002 年，原农业部开始大力推广水肥一体化技术，建立水肥一体化技术核心示范区，集中开展试验示范和技术集成[3]；2010 年，朱农业部印发了《全国农田节水示范活动工作方案》，将水肥一体化列为主推技术，强化技术集成和示范展示[4]；2012 年，国务院印发了《国家农业节水纲要（2012-2020 年）》，强调积极发展水肥一体化[5]；2013 年，原农业部印发了《水肥一体化技术指导意见》，强调充分发挥水肥一体化技术优势[6]；2016 年，原农业部印发了《推进水肥一体化实施方案（2016-2020 年）》，推广普及水肥一体化技术，提出到2020 年推广面积要达到1 万hm2[7]。水肥一体化技术已经由过去的局部示范发展到现在的全面推广应用，截至2016 年，应用面积达467 万hm2，辐射华北、西北、东北和华南地区，覆盖设施栽培、无土栽培、果树栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田经济作物等多种栽培模式和作物，特别是西北地区膜下滴灌施肥技术处于世界领先水平[8-10]。

近几年，河北省政府高度重视水肥一体化技术，在全省范围内进行大力推广示范，主要推广技术模式有：小麦玉米微灌水肥一体化技术模式、设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化技术模式、露地蔬菜膜下滴灌水肥一体化技术模式、果树小管出流水肥一体化技术模式等，截至2014 年，河北省在小麦、玉米粮食作物上推广应用1333 多hm2，在蔬菜上推广应用42 万hm2[9]。

1 基本情况

以昌黎县嘉诚蔬菜种植专业合作社基地（位于昌黎县新集镇小营村）为例，对水肥一体化技术的应用现状进行了深入调研。

昌黎县嘉诚蔬菜种植专业合作社基地现拥有高效节能日光温室120 座。在昌黎县农业技术推广部门的大力推动下，基地自2014 年建成以来就全部应用了水肥一体化技术，截至2018 年，基地完成水肥一体化技术推广示范面积66.67hm2，主要应用在黄瓜、番茄、西葫芦、辣椒、茄子等蔬菜作物的生产上，此技术一经推广，深受广大农户的欢迎，但同时也存在诸多问题亟待解决。

2 SWOT 分析

2.1 优点分析

2.1.1 节约资源。①节约水肥，提高利用效率。相比传统的水肥灌施，水肥一体化技术是以水运肥，全程封闭运输、缓慢均匀，减少了水肥的无效蒸发与渗漏，水肥直接被运送至作物根系吸收区。研究表明，水资源利用率可提高40%～60%，肥料利用率可提高30%～50%[10]。②节省人力，提高劳动效率。在实际走访与调查中发现，农户安装的水肥一体化系统采用最多的是文丘里施肥器施肥法和泵吸式施肥法2 种。每次施肥时，只需将计算好用量的肥料与水在施肥罐中充分混匀，打开开关直接吸施，操作简单、灵活、方便，实现了半自动化水肥管理。相比传统开沟施肥与畦灌，劳动强度大大降低，劳动效率可提高2～5 倍[11]。

2.1.2 保护土壤。①防止土壤板结。运用水肥一体化技术，肥水一滴滴缓慢匀速下渗，降低了水对土壤的冲刷与压实，土壤可保持疏松透气的结构，不易板结，为土壤微生物提供了良好的湿热环境和透气空间，有利于土壤微生物的活动，从而提高有机营养物质积累，更有利于植物根系生长发育[12]。②减少土壤盐渍化。高效节能日光温室中水肥一体化技术往往结合地膜覆盖技术一起应用，水分蒸发量少，而且肥水适时适量供给，根系吸收快，盐分积累少，有效防止了土壤盐渍化的发生[13]。

2.1.3 调温控湿。①减少病虫害发生。水肥一体化技术利用管道运输水肥，不产生地表径流，可降低室内湿度，减少病虫害发生与传播。②抑制杂草生长。由于水肥一体化技术独特的水肥局部供应特点，作物株间及行间干燥且养分稀缺，从而抑制了杂草的生长。③提高土壤保温能力。冬季地下水温比室内表层土壤温度低很多，传统灌溉方式极易导致室内表层土壤温度快速下降，使用水肥一体化技术，局部缓慢灌水，不会产生大面积明水覆盖土壤的表层从而迅速降低土壤温度的情况，再结合地表覆膜更能提高土壤升温和保温能力。

2.1.4 减少污染。传统施肥技术缺乏科学性，造成肥料大量浪费，而且还污染土壤和地下水源，大量氮肥挥发还会造成大气污染。水肥一体化技术高效的水肥利用效率，避免了肥水深层下漏，解决了传统施肥方式造成的污染问题；同时，有效地调温控湿减少病害发生率，大大减少了农药的使用，起到保护环境的作用。

2.1.5 增加收入。水肥一体化技术可节水节肥减药，省工省时省力，维持土壤健康，有效调温控湿，减少病虫害的发生几率，促进作物良好生长发育，既提升了农产品质量，又增加了农民收益。

2.2 缺点分析

2.2.1 故障频率高。实际走访过程中，农户都反映水肥一体化设备经常发生滴头堵塞、接口脱扣、滴灌带老化破裂等问题。水质差、肥料溶解度差、混溶方法不当等都极易造成滴头堵塞。我国从事水肥一体化设备生产的小厂家有很多，大都存在生产标准不完善、生产不规范的问题，此类小厂家的产品质量差、使用年限低[14]。

2.2.2 肥料要求严。水肥一体化技术体系对肥料的水溶性有较高要求。有农户反映，使用品质低劣的水溶肥容易造成滴头堵塞和管路腐蚀，但市场上的专用水溶肥价格过高，而且质量参差不齐，不易选购。

2.2.3 管理技术强。水肥一体化技术是一项专业性较强的水肥管理技术，强调的是按需、适时、适量、精准供水供肥，要求管理者掌握不同作物的生长发育规律及肥水需求规律，再结合定期的测土配方技术从而制定科学合理的水肥制度，管理者要经过专业的水肥一体化技术培训，掌握一定的肥料混配和专业检修知识，这样才能发挥出水肥一体化技术的最佳效益[15]。

2.2.4 投入成本大。标准的水肥一体化技术，设备造价高，前期一次性投资较大，每年设备运行、更新维护也需要一定费用，而且必须选用高质量或专用的水溶肥。对于大部分分散经营的农户来说都是很难负担的，所以有一定的推广难度。在实际调查与走访中了解到，农户为了减少投资，而省去很多重要的设备，这样的水肥一体化技术达不到标准技术应用的要求，技术效果大大降低。

2.3 机遇分析

2.3.1 应用规模不断扩大。1974 年墨西哥赠送给我国3套水肥一体化滴灌设备，自此我国水肥一体化技术的研究开始起步，2002 年，原农业部组织实施旱作节水农业项目，建立多个水肥一体化核心示范区，我国至此开始了水肥一体化技术的大面积推广应用。2012 年以来，昌黎县农业局以昌黎新集镇的小营村和昌黎县靖安镇的马芳营村共86.67hm2设施黄瓜、番茄种植区为水肥一体化核心示范区，向周边辐射666.7hm2大力推广水肥一体化技术，有效带动了昌黎县水肥一体化技术的推广应用，水肥一体化技术已成为推动昌黎县设施农业走向现代化的必要技术[16]。

2.3.2 技术模式不断创新。水肥一体化技术的研究、推广与应用具有一定的区域性，我国农业种植情况复杂，不同地区自然气候条件、地理状况、作物种植种类及种植方式等存在一定差异，所以随之就会创造出许多符合当地生产状况的技术模式，如压差施肥罐、移动式灌溉施肥机、重力自压施肥系统、泵吸施肥法、膜下滴灌施肥技术、小白龙喷水带微喷施肥技术、覆膜沟灌施肥技术、痕量灌溉施肥技术等。多年来昌黎县农业局以秦皇岛嘉诚现代农业示范基地为载体，结合本土区域特点，遵循作物需水规律和水肥一体化设备特点，将多种施肥设备和技术，包括文丘里施肥器施肥法、泵吸式施肥法、膜下滴灌或微喷施肥法等进行试点示范，进行技术熟化和本土化并大力推广。

2.3.3 投入成本不断降低。通过科技人员的努力研发与设计，水肥一体化相关配套设施、设备和产品不断完善，基本实现国产化，降低了对国外产品的依赖，大幅降低了投入成本。设施设备投入已从2000～3000 元/667m2大幅降到800～1000 元/667m2，水溶肥料品种不断涌现，高效水溶肥料从2 万元/t 降低到1 万元/t，水肥一体化开始由高端贵族技术向平民应用发展[17]。

2.3.4 高新技术不断应用。随着物联网、信息感知等高新技术的快速发展，我国水肥一体化技术逐渐走向智能化道路，实现了环境参数自动采集，并可以通过指标决策或模型决策控制系统进行智能灌溉施肥，通过对土壤水肥的精确监测实现水肥一体精准施入，大大提高灌水和肥料的利用效率。

2.3.5 政策支持力度不断加大。为推进水肥一体化技术的发展，近年来国家相继出台并印发了一系列政策与文件：《全国农田节水示范活动工作方案》《关于实行最严格水资源管理制度的意见》《国家农业节水纲要（2012-2020 年）》《水肥一体化技术指导意见》《推进水肥一体化实施方案（2016-2020 年）》等，以上这些政策都体现了国家对水肥一体化技术发展的大力支持，同时也为水肥一体化技术发展与应用带来很多机遇[17]。

2.4 挑战分析

2.4.1 设备及配套产品质量差。1974 年，我国从墨西哥引进了水肥一体化技术，经过科研人员的辛勤研究，1980 年，我国自主研发的第一代滴灌设备研发成功，经过了近40 年的发展，很多先进的水肥一体化设备还需进口发达国家的产品，我国的水肥一体化设备及配套产品的质量及性能仍然无法满足实际生产的需求。在实际调查与走访过程中了解到，农户安装的水肥一体化设备故障频繁，经常出现脱扣漏水、堵塞等问题；水溶肥品牌繁多，质量参差不齐，以次充好现象频发，真假难辨，且造价过高。

2.4.2 应用水平有待升级。目前国内先进的水肥一体化技术应用在规模较大的园区或基地生产中较多，很多都是为了立项而应用先进的水肥一体化技术。对于占比较大的分散经营小农户来讲应用高端水肥一体化技术是可望而不可及的，政府扶持资金有限，加之分散经营的小农户无法独立承担建设水肥一体化技术的投入，从而导致我国水肥一体化技术应用水平比较低。经实际调查走访发现，农户安装的水肥一体化设备过于简化，有的农户为了减少投资，省去过滤器、流量计、压力表、止逆阀等重要设备环节，导致水肥一体化设备性能不稳定，故障频繁，无法发挥水肥一体化技术应有的效益。

2.4.3 农民专业素养差。在实际调查与走访过程中发现，农户年龄偏大，接受新技术新知识能力有限；虽然安装了水肥一体化设备，但仍然沿用传统大水大肥的经验进行水肥管理，科学的灌溉施肥制度形同虚设或根本没有科学的水肥管理制度；重建设轻维护、重形式轻技术等现象频繁。

2.4.4 技术服务不到位。缺少专业技术推广人员，技术推广人员往往身兼多职，对用户的技术培训、后期服务跟不上，造成建设和使用环节脱节，出现问题无人帮助解决，严重影响了滴灌技术应用效果。

3 SWOT 发展矩阵及发展战略选择

通过对水肥一体化技术的SWOT 分析可以发现，虽然水肥一体化技术在实际生产中的优点明显，但其自身的缺点也很突出。在面临机遇与挑战时，如何统筹好S、W、O、T 4 个方面的关系，制定并选择好推进水肥一体化技术推广与发展的战略显得尤为重要。根据水肥一体化技术SWOT 分析结果绘制发展矩阵（如表1），进一步制定水肥一体化技术发展战略，明确其发展重点及方向。

3.1 水肥一体化技术SWOT 发展矩阵

根据水肥一体化技术SWOT 分析结果，做出水肥一体化技术SWOT 发展矩阵图，如表1。

3.2 水肥一体化技术SWOT 发展战略选择

根据水肥一体化技术SWOT 分析结果，列举水肥一体化技术的优点、缺点、机遇、挑战，并进行交叉做出矩阵，得出4 种战略：SO（优点-机遇战略），指发挥好水肥一体化技术在实际生产中的优点，同时抓住机遇进行迅速发展的扩张型战略；WO（缺点-机遇战略），指明确水肥一体化技术自身的缺点，利用机遇消除其自身的缺点的防守型战略；ST（优点-挑战战略），指发挥好水肥一体化技术自身优点，迎接挑战面临的挑战，主动出击的进攻型战略；WT（缺点-挑战战略）明确水肥一体化技术自身缺点，规避挑战，以整体大局为重、着眼存活问题，属于求生型战略。

表1 水肥一体化技术的SWOT 发展矩阵

综上所述，水肥一体化技术自身的确定及外部挑战是其发展战略选择的着眼点，因此，应着重考虑WO、WT 战略，利用机遇消除水肥一体化技术的缺点，充分发挥其优点，提高农户积极性。

4 对策及建议

4.1 加强基地示范，推进水肥一体化技术全面升级

依靠政府引导，充分发挥示范基地标准示范作用，积极引进并优化适合当地的水肥一体化技术模型，总结科学合理的管理制度及操作规程，将其大力推广；示范基地还要承担技术培训工作，通过理论培训+现场观摩的方式，提高农民专业水平，激发农户应用标准水肥一体化技术的积极性，引导农户对低水平水肥一体化技术进行改造升级；建立专业的服务队伍，做好技术跟踪服务，帮助农户解决实际生产中的困难，促进水肥一体化技术健康持续发展。

4.2 拓宽技术培训，助力水肥一体化技术持续发展

政府技术推广部门应加强技术推广人员的专业化培养，全面提高技术推广人员的专业水平，让其成为水肥一体化技术深入农户的桥梁；组织专业技能培训班和知识讲座，努力提高农户的专业知识水平和认知，教会或帮助农民制定科学合理的水肥施灌方案，多下基层进行现场考察与指导；联合水肥一体化设备厂商，对农户进行技术培训，要求厂家做好后期技术跟踪服务。

4.3 加深科学研究，支撑水肥一体化技术高效应用

加强水肥一体化基础机理的研究，联合科研单位、高等院校的相关部门对水肥一体化技术基础机理进行深入研究，根据当地物气候环境、土壤条件等制定适合的灌溉施肥制度、设备管理制度及配套栽培管理方案；提高企业水肥一体化设备的生产工艺与自主研发水平，提高水肥一体化技术产品的质量与性能的稳定性，加大水溶肥的研发，增加水溶肥的种类，尤其是功能性肥料，降低成本；将物联网、信息感知、数据处理等技术与水肥一体化相结合，实现自动采集分析环境数据，自动决策精准灌溉施肥，提高水肥一体化技术的智能化水平。

4.4 增强资金扶持，促进水肥一体化技术广泛推广

标准的水肥一体化技术，一次性投入较大，而且部分设备需要每年维修更换、水溶性肥料较普通肥料投入大，普通农户负担大，为了降低成本，往往过分简化设备，购买低劣水溶肥，造成不良后果，挫伤了积极性，对水肥一体化推广极其不利，所以政府应放宽补贴政策，将小农户自购水肥一体化设备纳入补贴范围，加大对小农户扶持力度，建立长效水肥一体化政策性补助机制，这样才能促进水肥一体化技术快速推广与深入发展。