在农业生产中，科学的水肥管理是提高作物生产力、保障产量和品质的关键环节之一[1-2]。常规水肥管理模式面临水肥利用率低、存在面源污染风险等问题，难以满足现代农业可持续发展的需求。在此背景下，水肥一体化技术作为一种现代节水农业创新模式，逐渐成为农业生产转型的关键支撑。该技术是借助管道灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配成的肥液，随灌溉水均匀、精准输送至作物根部土壤的综合管理技术[3-4]。其核心优势在于可依据作物全生育期水肥需求规律，实现水分和养分的适时、适量、精准供给，显著提升水肥利用效率[5-6]。该技术不仅能通过优化水肥协同促进作物增产提质，还可减少化肥淋溶与农药施用量，对保障粮食安全、促进农业生产提质增效、保护生态环境等具有积极作用[7]。此外，应用该技术能通过均匀供水降低田间湿度进而抑制病虫害发生，减少农药投入，有利于保障农产品质量安全[8-9]。该技术的推广受区域地形、种植结构、经营主体能力等因素影响，实际应用中存在覆盖不均衡、设备适配性不足等问题。本研究通过实地走访调研，了解该技术在安徽黄山地区的应用情况及制约因素，并提出相应发展策略，为进一步推动该地区水肥一体化技术的推广应用提供参考。
1 水肥一体化技术应用现状
1.1 应用规模扩大
水肥一体化技术的应用模式呈现多样化特征，包括滴灌、喷灌、半固定喷灌、微喷灌和喷滴灌组合等多种形式。在研究区，该技术已实现了一定规模的推广与应用，尤其在经济作物示范区域取得了良好效果。据相关数据统计（表1），截至2023年9月，研究区水肥一体化技术应用面积达777.77 hm2，其中蔬、果、茶、菊经济作物应用面积644.41 hm2，占总面积的82.9%；水稻、玉米和大豆等粮食作物应用面积83.27 hm2，占总面积的10.7%。该技术在各县域均有推广应用，但规模不均衡。该技术在研究区域内仍有较大发展空间，特别是在蔬菜、瓜果、食用菌、茶叶等设施栽培作物上，其推广潜力巨大。
表1 研究区不同作物水肥一体化技术推广应用面积统计 (hm2) |
| 区域 | 粮食作物 | 蔬菜 | 瓜果类 | 果树 | 茶叶 | 食用菌 | 花卉 | 苗木 | 菊花 | 油茶 | 合计 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 合计 | 83.27 | 259.47 | 30.09 | 184.68 | 119.86 | 10.67 | 0.67 | 5.33 | 80.40 | 3.33 | 777.77 |
| 屯溪区 | 32.00 | 64.20 | 10.80 | 33.47 | 13.33 | 3.33 | 157.13 | ||||
| 黄山区 | 0.27 | 14.07 | 13.77 | 8.27 | 0.33 | 0.67 | 37.38 | ||||
| 徽州区 | 2.67 | 5.52 | 13.33 | 28.67 | 0.67 | 5.33 | 69.07 | 125.26 | |||
| 歙县 | 46.33 | 31.67 | 23.53 | 47.20 | 4.47 | 11.33 | 164.53 | ||||
| 休宁县 | 2.67 | 14.22 | 51.54 | 13.33 | 2.00 | 83.76 | |||||
| 黟县 | 100.67 | 44.67 | 4.00 | 3.20 | 152.54 | ||||||
| 祁门县 | 2.00 | 31.97 | 9.87 | 13.33 | 57.17 |
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1.2 作物产量和品质提升
1.3 投入品减少
汪庆南[12]研究表明，相较常规施肥技术，水肥一体化技术可节约肥料用量30%～50%，节省用工成本75%以上，同时能够满足作物生长需求。该技术还能有效降低肥料挥发损耗，缓解地表施肥引发的环境污染问题，对环境保护起到积极作用[13-14]。据测算，研究区水肥一体化技术促进化肥平均利用率由42%提升至60%～70%，农药投入减少30%以上，综合节本效益突出。例如，某葡萄园采用该技术，其浇水施肥次数明显减少，单次及全园年度用工成本均显著降低；草莓种植采用无土栽培喷滴灌技术，按需精准施肥，大幅减少了肥料损失，同时采用物理隔离防虫手段，有效减少了驱虫农药的施用量，既保障了草莓品质安全，又维护了生态环境。
1.4 栽培管理流程简化
2 水肥一体化技术应用待提升的环节
2.1 技术应用覆盖
调查显示，研究区水肥一体化技术应用当前主要集中于果、蔬经济作物，2023年应用面积444.15 hm2，占推广应用面积的57.1%；粮油作物应用面积83.27 hm2，占比10.7%，推广应用规模偏小。存在这一差异的主要原因在于果蔬等经济作物的效益更高，且高频次的浇水、施肥、施药需求与水肥一体化的技术优势高度契合；而粮油作物需机播机收，作业前需将设备管网、管带拆解搬移，操作烦琐耗工。例如，某生态农业科技公司开展贡菊—玉米套种，种植面积10 hm2，通过喷灌设备对贡菊进行浇水、追肥及施药，但收获后秸秆处理困难，次年贡菊种植前需拆解搬离喷灌设备。
2.2 地区间技术推广
调研发现，水肥一体化硬件设备在研究区各区县及经营主体间存在较大差异，暂缺乏针对特色农产品的持续性扶持政策，现有项目资金（如绿色种养循环、农业产业化）与技术推广未形成有效联动；标准化不足导致推广困难；区域差异化需求未被满足。例如，某茶业公司的水肥一体化设备智能化程度高，可实现全程远程遥控操作；某家庭农场现有水肥一体化设备难以匹配种植规模扩大的需求，设施有待升级改造；某种植专业合作社配备扦插式滴灌与反插式悬喷滴灌系统，能够精准向葡萄根部输送养分，有效提升了肥料利用效率；某生态农业公司铺设大田喷灌管网并建设提水蓄水塔进行贡菊规模化种植，但设备先进性不足，使用过程中存在肥药损失的情况，实际应用效果不佳。
2.3 普通农户积极性
首先，水肥一体化技术体系复杂，前期资金投入大，且专用水溶肥价格高，后期维护成本也较高，仅依靠农业经营主体特别是普通农户自筹资金难以解决高投入问题。其次，使用成本与客观条件是影响技术推广的重要因素。马瑞东[17]研究指出，灌溉系统依赖电力或其他能源，能源价格波动会直接影响灌溉成本。此外，设备设施使用过程中电费支出大、水源不足、交通不便利等客观条件，也会影响种植主体的应用意愿。最后，农产品上市销售受主体自身市场开拓能力和市场波动的影响，普通农户缺乏市场营销能力和应对市场高风险的韧性，这也制约了水肥一体化技术在农户群体中的推广应用。
2.4 基础设施
水肥一体化技术应用须保证水、电、路配套完善。除了需确保农田平整、道路畅通和农电配套，还需保证用电高峰期的电压稳定以及水源充足。在实地考察中发现，部分喷滴灌设备受供电稳定性、地形条件、气候条件等外部因素影响较大，导致灌溉不均匀、设备故障频发以及使用寿命缩短等问题存在，这些因素降低了农户应用该技术的积极性。此外，草莓、葡萄等作物种植中使用的喷滴灌设备对灌溉水质要求较高，实际应用中易出现管道或喷头堵塞以及设备损坏等情况，在一定程度上影响了水肥一体化技术的大面积推广。
2.5 设备与肥料适配性
2.6 专业复合型人才
宋召丽[10]研究指出，高效应用水肥一体化技术需由经过系统培训的专业技术人员操作维护。此外，多数设备生产厂家及承建单位较为重视设备的设计、销售和安装环节，而忽视了后续的技术指导。水肥一体化技术所需人才须具备水利灌溉、土壤肥料、作物栽培等多领域知识。然而，目前基层技术推广部门的水肥一体化系统性培训覆盖不足，导致基层农技人员专业知识储备薄弱，复合型专业技术人才缺乏，应用推广工作多依赖土肥技术人员，影响水肥一体化技术的推广应用。
3 水肥一体化技术应用推广策略
3.1 加强粮食作物水肥一体化技术应用
3.2 完善政策与技术规程体系
于舜章等[22]研究建议，水肥一体化技术的推广需从顶层设计到基层实践构建多层级政策与技术规程体系。结合研究区实际，建议省级农业部门制定并出台扶持水肥一体化发展的延续性政策，可结合绿色种养循环、地标性绿色农产品基地建设以及农业产业化发展项目资金，重点支持地标性特色农产品水肥一体化示范区建设。市级层面，立足本地农业生产布局及发展特点，坚持因地制宜原则，针对果、蔬、茶、菊等经济作物，按区域制订水肥一体化示范试验方案，推动技术规模化应用。区县层面，进一步细化市级推广方案，重点研究区域、不同作物的灌溉施肥制度、水肥耦合等关键参数，推广符合本区域实际的水肥一体化应用模式。此外，结合示范试验数据进一步修订或补充不同区域、不同作物的水肥一体化应用标准，同步完善水溶肥生产规范及灌溉设备安装、维护技术规程。
3.3 构建协同推广运行机制
鼓励和支持企业、合作社、种植大户等有条件、有积极性、有发展潜力的农业经营主体加大投入，吸引社会资本参与水肥一体化配套工程建设。构建“业务管理+推广机构+科研教学+生产企业+农户组织”的协同推广机制。具体而言，发挥高校等科研单位技术创新引领作用，聚焦水肥一体化关键技术和设备研发，为推广提供技术支撑；依托技术优势强化技术培训，提高各级农业技术人员的专业技术水平和能力；发挥市、县、镇技术队伍服务水平，强化服务意识，主动为种植主体提供上门指导服务，邀请专家解决实际问题；发挥设备、肥料生产企业的服务主体作用，提供灌溉设备、专用水溶肥料等优质产品及配套系统维护、技术指导等服务；发挥示范带动作用，引导本地小家庭农场等主体参与，推动适宜本区域的水肥一体化模式向规模化和标准化发展。在服务体系构建方面，建立“政府+企业+合作社”三级服务体系，提供水质检测、设备维护等专业化服务，降低设备故障率，为技术应用提供保障。
3.4 优化基础设施建设
在基础设施配套方面，一是在农业园区配置专用变压器和稳压设备，保障电力稳定供应；二是结合高标准农田建设规划，推进水源工程和输水管网改造，推广模块化蓄水池建设，确保供水稳定，参考浙江安吉县通过“电力助农”工程实现农业园区双回路供电等做法，有效保障灌溉设备的稳定运行。在设备技术优化方面，开发适配山地、丘陵地形的低压微灌系统，推广自压式滴灌技术；鼓励企业生产智能过滤设备，配套安装水肥监测装置[23]，将过滤装置维护纳入农机补贴目录，降低农户使用成本。
3.5 推动设备、肥料、农艺相融合
“肥水耦合”是水肥一体化技术的核心，需通过设备、肥料、农艺、管理等各个环节的系统研究与技术集成实现协同增效[24]。具体而言，结合地域气候、土壤、地形、农田环境特点，研发适配本地需求的技术设备和配套产品；建立企业联合研发机制，聚焦推广过程中设备、产品和技术共性问题协同攻关，充分发挥技术叠加效应；加强田间技术指导及设备安装、维护、管理等售后服务，重点关注肥料和设备的适配性问题，及时向生产企业反馈，推动技术迭代升级；加强设备生产厂家与肥料生产企业之间的协作，合力攻关“肥水耦合”关键技术，重点解决由肥料溶解度差导致的灌溉带、喷头堵塞及损坏等问题，以延长设备使用年限，降低生产经营成本。
3.6 强化技术指导与人员培训
卯钰箫[1]研究指出，水肥一体化技术对操作人员的理论知识和专业技能要求较高，操作不规范将直接影响设备功能的发挥。因此，需构建多层次、多主体的培训体系。具体而言，发挥各级农业部门的主体作用，围绕技术应用原理、设备操作规范、使用注意事项及维修养护等核心内容，组织设备生产技术专家开展现场指导，及时解决技术推广中的实际问题。针对农技人员、设备经销商及经营主体等不同群体，采用线上专家授课、线下报告会答疑、资料印发、现场观摩等形式，系统开展设备使用、管护等理论和技术培训。针对复合型人才培养，农业科研院校与农业技术推广部门需将水肥一体化理论知识和实践技能融入课程教学中，并与作物栽培等相关专业课程相融合，培养具备多领域知识的复合型技术人才。
综上，本研究以黄山地区为对象，分析其水肥一体化应用现状及制约因素，并提出推广策略。黄山地区水肥一体化技术已形成一定应用规模，针对该技术在应用中存在的作物覆盖不均衡，区域间及经营主体间设施差异较大等问题，提出加强粮食作物水肥一体化技术应用，构建政策与技术规程体系，构建协同推广运行机制，优化基础设施配套与技术服务体系，推动设备、肥料、农艺融合，强化技术指导与人员培训等对策，为黄山及同类区域水肥一体化技术规模化推广应用提供参考。