中國農業大學資源與環境學院教授 陳清

水肥一體化技術是利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農作物對水分和養分的需求，實現水肥同步管理和高效利用的節水農業技術。

水肥一體化在實現農業可持續層面具有重要的發展意義，具體來看，具有以下3大優勢：

1. 提高水肥利用效率：減少水分蒸發和流失，提高灌溉水利用效率。同時，根據作物需求和土壤條件，精確施肥可以最大限度地提高肥料利用率，減少養分流失和污染。    

2. 保護環境和水質：降低養分的過剩排放，減少對地下水和河流的污染。同時，通過控制灌溉水的使用量和時機，可以減少農藥和化肥的流失，并防止對水體造成進一步的污染。    

3. 提高農作物產量和質量：提高農作物的生長效率和產量。精確的灌溉技術可以避免水分的過度供給或不足供給，保證農作物生長的最佳水分狀態。同時，根據作物需求和土壤養分狀況進行精準施肥，可以提供適量而平衡的養分供應，促進農作物的健康生長和產量的提高。    

2023年中央一號文件中再次強調推進農業綠色發展，加快農業投入品減量增效技術推廣應用，推進水肥一體化。

新型農業經營主體的發展推動水肥一體化技術的發展。2013年，全國家庭農場達87.7萬個，農民專業合作社 82.8萬個；2022年全國家庭農場達到391.4萬家，農民合作社達到222.2萬家。

20世紀80年代—90年代傳統小農戶模式下大水漫灌和盲目施肥模式正在逐漸淡出，但所導致的肥料損失、作物品質下降、環境風險壓力和資源浪費問題突出。

傳統水肥一體化技術：將可溶肥料溶解到水里，棍棒或機械攪拌，通過田間放水灌溉、噴淋或田間管道均勻的進入田間土壤中，水肥被作物吸收利用。

2000-2010年水肥一體化技術的發展主要是體現在管道灌溉設備和管路系統的安裝設計和普及等方面。 

水肥一體化技術的普及推動了灌溉設備的發展，也推動了新功能肥料發展。

水肥一體化技術的新突破：自動精準灌溉施肥設備。近幾年國內外正在致力于研發水肥一體化精準灌溉施肥裝備、構建智能決策系統；開發基于物聯網技術的大田、設施作物精準灌溉施肥控制系統。

當前我國智能水肥一體化系統主要存在設備性能不過硬且不穩定、系統的智能化程度較低、不同企業的軟硬平臺兼容性差3個方面的突出問題。

現代水肥一體化技術通過實時自動采集作物生長環境參數和作物生育信息參數，通過模型構建耦合作物與環境信息，智能決策作物的水肥需求，通過配套施肥系統，實現水肥一體精準施入，大大提高灌水和肥料的利用效率。

物聯網智能化技術日趨成熟，為推廣水肥一體化技術、精確調控水肥管理奠定了基礎。

灌溉施肥決策系統四大優勢：

1. 根據作物生長模型水肥光氣溫全自動協同控制；

2. 適用于所有基質栽培模式；

3. 設備運行中三級預警機制；

4. AI模式識別追溯系統。

智能水肥一體化系統具有以下3大經濟社會效益：

1. 經濟效益：降本增資效果明顯。可以實現省水60%以上，省肥50%以上。保守計算按照省肥50%，水費忽略不計1/畝/年可節省肥料1500元。

2. 生態效益：實現土地高效利用。可以實現省工30%以上，保守估算，省工20%，50畝種植面積，5人管理降至4人管理，估算1人/年6.6萬元工時費，1/畝/年可節省人工1320元。

3.  社會效益：緩解農業種植的人力短缺。可以實現增產10%優選率提高10%，以設施口感番茄為例，1/畝/年產量12000斤，優選率80%，增產增質后每斤批發價6元計算，1/畝/年可提高經濟效益7200元。

水肥一體化設備的未來4大發展方向：

1. 智能化：隨著人工智能技術和大數據分析的發展，未來的水肥一體化設備能夠實現自主調節、自動控制和遠程監測等功能，提高農業生產效率和精準度。    

2. 信息化：通過互聯網、物聯網等技術實現與其他農業數字化設備的聯動，從而形成一個閉環的農業數字化生態系統。    

3. 精細化：能夠根據不同作物的需求、生長階段和環境因素等情況，實現精準施肥、精準灌溉和精準管理。   

4. 生態化：更加注重生態環境保護，通過精準施肥、精準灌溉和生態修復等措施，實現農業的可持續發展，同時保護生態環境。

水肥一體化技術的發展為水溶性肥料提出的基本要求：

• 溶液中養分濃度高，田間溫度條件下能迅速、完全地溶于灌溉水中；

• 不會阻塞過濾器和滴頭，不溶物含量低最小；

• 能與其它肥料混合，與灌溉水的相互作用很小；

• 不會引起灌溉水pH的劇烈變化，對控制中心和灌溉系統的腐蝕性小。

水溶肥是能夠完全溶解于水的多元素復合型肥料。水溶肥料的劑型一般多為水劑、粉劑、顆粒、片狀顆粒、柱形顆粒。它是一種速效性肥料，水溶性好、無殘渣，可以完全溶解于水中，且能被作物的根系和葉面直接吸收利用。

產品增效配方的信息不對稱，導致水溶性肥料被神秘化，小包裝，用肥價格居高不下！

為什么水溶性肥料產品需要增效？

• 因為傳統的肥料、農藥行業競爭激烈，經銷商對種植戶的服務不斷提高；

• 消費者對高品質的水果蔬菜有更高的需求，需要更多能保障種植安全的產品；

• 土地不斷集約化，專業種植戶越來越多，人工成本越來越高的情況下，飛防、新型噴施設備、滴灌等新設施的使用，省工省力；

• 氣候變化、惡劣天氣越來越多，需要功能性水溶性肥料來提高規避風險的能力；

• 提高養分利用率，減少肥料的施用量；

• 省水。

增效肥料的5大賣點：

1. 對作物生理作用產生影響、提高作物抗逆性（抗鹽堿、抗低溫、抗高溫、抗干旱等）；

2. 肥料產品速效養分長效化，控制養分轉化，如硝化抑制劑、脲酶抑制劑；

3. 肥料產品的高效化，功能性的增效物質（腐植酸、海藻酸、氨基酸、微生物菌劑等）；

4. 促進作物養分高效吸收利用的生物活性物質、活化土壤難溶養分，無效養分有效化；對養分在土壤中的運移或者分布產生作用。

功能液體水溶性肥料在加工過程中的活性增效處理：

• 保護劑:瓊脂包埋、糖蜜、海藻糖等；

• 增效劑:有機、無機營養等；

• 穩助劑：生長抑制劑等；

• 載體:發酵腐熟有機物料等。

• 絕大多數配方: 移除海藻的干物質，向提取物中添加其它活性成分。

為什么要研究生物活性物質的增效機制？

1. 增加植物抗逆性和抵御非生物因素的脅迫，促進根系發育；

2. 調節和改善植物體內水分，促進營養物質的吸收，運轉和使用，避免營養物質的滲出、流失或損失；

3. 提高農產品的質量屬性，包括糖度，顏色等。

4. 生物活性物質助于提高土壤的理化性質，促進土壤有益微生物的發展，保護和改善土壤健康，提高土壤保水效果。

目前大家都知道活性物質的功能，但卻不清楚其適宜的作用濃度。還有更多活性物質的功能沒有被挖掘。

一些液體水溶肥可加入灌溉助劑，有助于養分在土壤剖面中快速分布，減少水肥空間錯位對作物養分吸收的影響。提高養分利用效率的關鍵：增加灌溉濕潤區域和提高保水能力。

水溶性肥料的未來3大發展方向：

1. 從土壤改良到提升果實品質，從促生根系到控梢促花等，農戶對于肥料功能的多樣化需求趨勢明顯。多元功能的水溶性肥料在特定的種植戶基地發揮更大的作用，已經成為企業研發新品的重點方向之一。

2. 肥料產品正在朝著肥料增效化、功能多元化、營養全面化、作物專用化、施用輕簡化、藥肥一體化、水肥一體化、綠色低碳化的方向。

3. 能夠根據不同作物的需求、生長階段和環境因素等情況，實現精準施肥、精準灌溉和精準管理。

農戶需要什么服務？

肯定是根據農戶需求，發現針對本地作物生長和逆境下的各種生理需求，設計產品賣點和關鍵時期解決方案，進行原料和工藝的研發，經過不同地區的田間實地驗證和科研院校合作完善解決方案， 有足夠的耐心度過產品推廣的磨合期。

功能性產品配方需與作物生產需求密切結合，通過農化服務來實現創新型產品的推廣銷售，通過技術服務來實現種植戶的增產增收目標。

水肥一體化未來發展的要求：高效化、標準化、功能化、規模化、自動化、智慧化、生態化。規模化農業對肥料需求的實質是：“專業的產品組合”+“專業的技術服務”，即作物生產完全解決方案。

功能性水溶肥方向：

• 復合化：復合配方；套餐產品；配套設備、集成技術；

• 高效化：有效地滿足作物需要，省時、省工，提高工作效率；

• 功能化：改土、促根、抗倒、壯苗、除草、保花、保果；

• 低碳化：綠色生產，減少環境污染。

• 洞悉趨勢、把握未來：看到前景堅定決心；

產品：功能性水溶肥的大田化發展；

技術營銷專業服務：專業隊伍的建設，廣泛開展示范推廣；

建立合理利益鏈條，以規模創造效益。