滴灌水肥一体化技术发展与思考

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0252

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (35): 147-155.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0252

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滴灌水肥一体化技术发展与思考

王昕¹(), 朱长宽²(), 谢云超², 姜瑶¹, 金冉冉², 张俊鹏¹^,²

¹ 山东省水利科学研究院/山东省水网调度与水资源高效利用重点实验室，济南 250013
² 山东农业大学水利土木工程学院/山东省农业节水技术与装备重点实验室，山东泰安 271018

收稿日期:2025-03-31 修回日期:2025-08-27 出版日期:2025-12-11 发布日期:2025-12-11
通讯作者:
朱长宽，男，1999年出生，山东泰安人，硕士研究生，研究方向：节水灌溉新技术研究。通信地址：271018 山东省泰安市泰山区岱宗大街61号山东农业大学水利土木工程学院，E-mail：zck3941@163.com。
作者简介:
王昕，女，1970年出生，山东济南人，研究员，硕士，研究方向：农业水资源高效利用研究。通信地址：250013 山东省济南市历下区历山路125号山东省水利科学研究院，E-mail：skywangxin@shandong.cn。
基金资助:
山东省重大科技创新工程“变化环境下引黄灌区标准化智能节水灌溉技术与示范”(2024CXGC010912); 山东省水资源与水环境重点实验室开放基金项目“咸水灌溉农田土壤环境变化机制”(2024-06)

Development and Thinking of Drip Irrigation Water and Fertilizer Integration Technology

WANG Xin¹(), ZHU Changkuan²(), XIE Yunchao², JIANG Yao¹, JIN Ranran², ZHANG Junpeng¹^,²

¹ Water Resources Research Institute of Shandong Province/ Shandong Key Laboratory of Water Network Dispatching and Efficient Utilization, Jinan 250013
² College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shandong Agricultural University/ Shandong Key Laboratory of Agricultural Water-Saving Technology and Equipment, Tai’an, Shandong 271018

Received:2025-03-31 Revised:2025-08-27 Published:2025-12-11 Online:2025-12-11

摘要/Abstract

摘要：

面对日益严峻的水资源短缺和农业可持续发展双重挑战，水肥一体化技术作为一种高效节水施肥模式，其重要性日益凸显。为深入探讨滴灌水肥一体化技术在发展过程中面临的问题和挑战，本研究通过系统性文献分析，综述了滴灌水肥一体化的发展历程与现状，归纳概括了滴灌水肥一体化技术对土壤理化性质、作物产量、水肥利用效率的影响以及滴灌水肥一体化设备、智能化的研究进展。在此基础上，指出了目前面临的主要问题，如灌溉制度不完善、设备堵塞、田间管道设计布置不合理等，建议未来应因地制宜制定科学合理的灌溉制度并优化田间规划，构建更完善的水肥管理指标体系，加强技术设备的智能化发展。研究旨在为滴灌水肥一体化技术的应用和创新提供理论依据，推动农业生产力提升和水资源可持续利用。

关键词: 滴灌, 水肥一体化, 土壤理化性质, 产量, 水肥利用效率, 智能化

Abstract:

Faced with the dual challenges of increasingly severe water scarcity and sustainable agricultural development, the importance of integrated water and fertilizer management as an efficient water-saving fertilization model is becoming increasingly prominent. To further analyze the problems and challenges encountered during the development of drip irrigation water and fertilizer integration technology, this study employed a systematic literature analysis, summarized the development history and current status of drip irrigation water and fertilizer integration technology, and synthesized its effects on soil physicochemical properties, crop yield, and water- and fertilizer-use efficiency, as well as research progress on drip fertigation equipment and system intelligent technologies. On this basis, the main existing problems are pointed out, such as imperfect irrigation scheduling, equipment clogging, and unreasonable design and layout of field pipelines. It is suggested that future efforts should focus on formulating scientific and rational irrigation schedules tailored to local conditions, optimizing field planning, establishing a more comprehensive index system for water and fertilizer management, and strengthening the intelligent development of technical equipment. The research aims to provide a theoretical basis for application and innovation of drip irrigation water and fertilizer integration technology and to promote agricultural productivity enhancement and sustainable use of water resources.

Key words: drip irrigation, water and fertilizer integration, soil physical and chemical properties, yield, water and fertilizer use efficiency, intellectualization

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WANG Xin, ZHU Changkuan, XIE Yunchao, JIANG Yao, JIN Ranran, ZHANG Junpeng. Development and Thinking of Drip Irrigation Water and Fertilizer Integration Technology[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(35): 147-155.

图/表 4

参考文献 62

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分类	优点	缺点
地表滴灌水肥一体化技术	节水省工，操作简单，成本相对较低，便于观察及维护	水分蒸发损失较大，冬季易发生冻害，地表铺设，不利于田间农事活动，如翻耕、播种、除草等
膜下滴灌水肥一体化技术	节水保墒，减少水分蒸发及地表径流，调节土壤温度，减少土壤热量散失	成本增加，残留覆膜易产生白色污染，破坏土壤环境，影响作物水肥吸收，增加农业机械作业难度
浅埋滴灌水肥一体化技术	浅埋于土壤中，减少了地表蒸发和径流损失，降低了空气湿度，减少了病原菌滋生及传播，病虫害发生率降低	工作量增加，不利于设备维护，滴灌带浅埋于土壤中，受土壤酸碱度、微生物等影响，使用寿命降低，不利于回收利用
深埋滴灌水肥一体化技术	有利于田间耕作、播种、除草等农业机械类活动，可避免人为、动物等因素的损坏，供给土壤深层水分养分，减少了杂草生长	施工难度增加，工作量较大，对地形、土壤质地要求较高，管道损坏维修及回收利用难度较高

分类	优点	缺点
地表滴灌水肥一体化技术	节水省工，操作简单，成本相对较低，便于观察及维护	水分蒸发损失较大，冬季易发生冻害，地表铺设，不利于田间农事活动，如翻耕、播种、除草等
膜下滴灌水肥一体化技术	节水保墒，减少水分蒸发及地表径流，调节土壤温度，减少土壤热量散失	成本增加，残留覆膜易产生白色污染，破坏土壤环境，影响作物水肥吸收，增加农业机械作业难度
浅埋滴灌水肥一体化技术	浅埋于土壤中，减少了地表蒸发和径流损失，降低了空气湿度，减少了病原菌滋生及传播，病虫害发生率降低	工作量增加，不利于设备维护，滴灌带浅埋于土壤中，受土壤酸碱度、微生物等影响，使用寿命降低，不利于回收利用
深埋滴灌水肥一体化技术	有利于田间耕作、播种、除草等农业机械类活动，可避免人为、动物等因素的损坏，供给土壤深层水分养分，减少了杂草生长	施工难度增加，工作量较大，对地形、土壤质地要求较高，管道损坏维修及回收利用难度较高

土壤性质	影响效应	参考文献
物理性质	降低>0.25 mm团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径、大团聚体的分形维数、土壤结构破坏率和不稳定团粒指数，抑制土壤结构退化，增强土壤团聚体稳定性；提高表层土壤温度及饱和导水率，改善土壤硬度及入渗性能；降低0~40 cm土壤容重，增加土壤疏松程度，提高土体蓄水保水能力	[16-19,22]
化学性质	降低土壤盐分，有利于盐分淋洗和减少蒸发；提高全氮、速效磷、速效钾、有机碳和活性有机碳含量，增强土壤固碳能力	[19,23-24]
生物性质	提高土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性，增加土壤微生物生物量碳；促进微生物繁育，增加微生物群落多样性，提高土壤氮和钾相关微生物群落丰富度	[20-21,25]

土壤性质	影响效应	参考文献
物理性质	降低>0.25 mm团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径、大团聚体的分形维数、土壤结构破坏率和不稳定团粒指数，抑制土壤结构退化，增强土壤团聚体稳定性；提高表层土壤温度及饱和导水率，改善土壤硬度及入渗性能；降低0~40 cm土壤容重，增加土壤疏松程度，提高土体蓄水保水能力	[16-19,22]
化学性质	降低土壤盐分，有利于盐分淋洗和减少蒸发；提高全氮、速效磷、速效钾、有机碳和活性有机碳含量，增强土壤固碳能力	[19,23-24]
生物性质	提高土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性，增加土壤微生物生物量碳；促进微生物繁育，增加微生物群落多样性，提高土壤氮和钾相关微生物群落丰富度	[20-21,25]

作物	增产效果	作用机理	参考文献
玉米	比漫灌条件下产量增加了47.1%	有效改善玉米灌浆特性，延长灌浆时间并且提高灌浆速率	[26]
玉米	玉米产量均在12000 kg/hm²以上	增加灌浆期前茎和叶中氮素积累量，进而增加籽粒中氮素积累量	[28]
冬小麦	增产2.51%~9.15%	优化冬小麦群体结构，延缓灌浆期上三叶衰老速度，提高干物质积累量和氮、磷、钾养分含量及其对籽粒灌浆进程的贡献	[31]
	增产14.29%~18.96%	改善水肥的协调供应，增加小麦最大分蘖数及株高，提高成穗率和千粒重	[32]
	较畦灌常规施肥增产12.3%	促进小麦穗粒发育，增加千粒重；改善土壤水氮分布，优化作物根系形态，促进水肥吸收利用	[33]
	较大水漫灌增产3.35%	促进灌浆期籽粒发育，千粒重和穗粒数分别提高11.78%、9.10%	[34]
蔬菜、果树	提高蔬菜和水果产量7.99%、6.71%	在作物关键生育期及时补充氮含量，调节氮代谢强度，以及提高氮代谢酶活性，从而促进作物产量	[29]
番茄	较传统灌溉施肥方式，提高番茄产量9.41%~18.75%	促进番茄果实中氮、磷、钾养分积累，改善土壤理化性质，对番茄生长发育有积极作用	[30]
花生	较漫灌处理花生产量增加817.2 kg/hm²，增产17.8%	改善土壤结构，增加土壤含水率及有机质含量，促进花生植株各器官的营养物质积累，提高肥料的农学效率	[23]

滴灌水肥一体化技术发展与思考

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作物	节水效果	节肥效果	参考文献
棉花	平均节水率53.96%，比沟灌提高159.7%	提高氮肥利用率13.9%	[41,51]
棉花	较漫灌灌溉水生产效率提高7.27%	肥料利用率提高11.4%	[52]
玉米	作物水分利用效率提高11%，水分利用效率增加15%，田间蒸散量降低7%	较传统施氮量氮肥偏生产力提高37.5%	[43,47]
	较漫灌施肥节水60%	氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥生理利用率较漫灌施肥提高46.9%、175.2%、27.7%	[26]
	提高水分利用效率0.83 kg/m³，提高水分生产效率0.30 kg/m³	较当地常规灌溉施肥显著提高氮肥利用率，促进玉米对氮、磷元素吸收	[45,48]
冬小麦	田间水分利用效率达90%，灌溉量较常规灌溉减少62.2%	较沟灌平均氮素回收率提高16.5%	[44,49]
冬小麦	较大水漫灌耗水量减少41.64%，水分利用效率提高77.09%	显著提高氮、磷、钾肥偏生产力，氮、磷、钾肥利用率比畦灌高49.48%、4.01%、18.07%	[34,53]

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