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水肥一体化助力节水绿色农业

2018-11-30 19:20:55

水肥一体化:助力节水绿色农业

农谚有云:有收无收在于水,收多收少在于肥。 作为一项能实现现代化农业灌溉和高效施肥的技术,滴灌水肥一体化在一些农业发达国家已相当成熟,但在国内仍处于起步发展阶段。荣获2014年度国家科技进步二等奖的滴灌水肥一体化专用肥料及配套技术研发与应用项目改变了这一现状。采访时了解到,该技术由新疆农垦科学院开发,节水节肥增产效果明显,农田实验结果表明,使用后可节水30%~50%,节肥30%左右,增产20%以上。

水肥亟须合理利用

我国淡水资源仅占世界总量的6%,是淡水资源严重紧缺的13个国家之一。同时,我国耕地面积不到全世界总量的10%,但化肥施用量占全球1/3以上,肥料利用率仅有33%。而且,由过度施肥造成的土壤板结、通透性变差、养分失调、盐渍化严重、水体富营养和环境污染等问题,已经威胁到我国的土壤健康和农业发展。我国农业发展方向亟须从大水大肥粗放型生产转变为合理利用资源的集约型生产。

滴灌水肥一体化技术是按照作物需水需肥要求,通过低压管道系统与安装在毛管上的滴头,将水肥溶液均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤。灌溉水以水滴的形式进入土壤,延长灌溉时间,更好地控制灌水量。滴灌施肥不会破坏土壤结构,土壤内部水肥气热保持适宜作物生长的状态,渗漏损失小。因此可以达到保护土壤、节水节肥的效果。

新技术节水节肥增产

滴灌水肥一体化是近年来我国农业重点扶植项目,但也存在着成本高,基础设施薄弱、节水灌溉系统与用肥不匹配、水肥一体化系统不适应当地情况等一系列问题,这些问题的解决都有赖于自有技术的创新和改善。

据新疆农垦科学院研究员尹飞虎介绍,项目组以解决困扰肥料水溶性的关键———磷的水溶性及元素间的防拮抗等问题为切入点,历经16年研究,率先在国内攻克了技术难题。在此基础上,项目组还先后开发出无机、有机-无机、生物-有机、复合微量元素等4类80余种配方的滴灌专用系列肥及生产工艺,创建了主要大田作物水肥一体化高效利用技术体系。

尹飞虎告诉,在滴灌水肥一体化技术中,高水溶性磷的制备和固体滴灌专用肥中元素间的拮抗作用是两个技术难点。经过反复的思路创新和实验分析,研发人员开创性地用热法磷酸工艺替代传统磷肥生产的湿法磷酸工艺,使磷肥产品中水溶性磷由70%左右提高到99.5%以上;并结合自主研发的贫泥磷回收和液氨原料兼做冷媒的冷却结晶技术,提高了磷资源利用率和生产效率,使产品成本降低20%。经32P同位素示踪和放射性自显影研究验证,该技术产品中的磷在土壤中的运移范围比传统技术产品高出19.1%,磷元素的利用率提高24.7%,从根本上解决了传统磷肥产品中杂质多、水溶性差、成本高、利用率低等问题。

另外,针对肥料中元素间的拮抗作用,他们发明了一种新型农用微量元素复合型络合剂及相应的共体———分步络合技术,解决了固体滴灌专用肥生产中磷与多种金属微量元素结合时易形成沉淀的难题。经权威部门测试,该技术络合的微量元素Fe、Cu、Zn、B、Mn、Mo总含量不小于26%,络合值比常用络合剂高出35%~160%,产品价格还降低了17%~46%。

他们在实验积累中还开发出了适应于不同条件的滴灌水肥一体化灌水施肥装置。研制出适应于大田作物滴灌施肥的敞口式施肥器,克服了压差式施肥器加肥不便、肥料进入管道浓度不均匀的问题;开发出适应设施园艺作物的全自动灌溉施肥过滤一体化机,实现了水肥信息自动采集、自动灌溉与精确施肥;发明了滴灌输水稳流装置,提高水肥施入均匀度5%以上,设备造价比同类进口产品低20%~40%。

尹飞虎表示,针对我国西北、华北、东北地区不同生态特点和多年来对滴灌条件下主要作物灌溉、施肥制度等方面的研究,他们已经创建起水肥一体化高效利用技术模式,制订了标准化田间管理技术规程,开发出灌溉、施肥、管理专家决策系统。实验效果表明,众多的科研成果应用后对农作物的节水节肥、增产效果显着,其中较普通的农田灌溉可节水30%~50%,节肥30%左右,增产20%以上。

成果惠及13省区

据了解,目前该项目已获国家授权专利32件,其中发明专利6件;获国家重点新产品2项、软件着作权5项;发表论文83篇,其中SCI/EI20篇;出版专着3部;制订国家、行业标准2项。在国内建滴灌肥厂5家,年生产规模30万吨,并辐射带动一批滴灌肥生产厂,生产总规模200余万吨;建水肥一体化设备厂2家,年生产能力40万件。技术成果已在国内新疆、河北、内蒙古、广东等13省(区)大面积推广应用,2011~2013年在滴灌棉花、滴灌小麦、滴灌玉米、滴灌番茄等作物上应用面积6471.27万亩,新增效益58.05亿元;并辐射哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和安哥拉等国。

新疆农垦科学院多年研究的成果将助力我国节水绿色农业的发展,肥料和塑料行业同样有可能受益。如果滴灌水肥一体化项目在农业领域得到大面积推广应用,那么势必会带动相应肥料和PVC管材的市场需求,对化解产能过剩,加速行业转型升级大有裨益。

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