2010年以來(lái)，全國農業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心（下稱(chēng)全國農技中心）組織實(shí)施華北地區糧食作物水肥一體化技術(shù)模式集成項目，在北京、河北、河南3省市10縣開(kāi)展5個(gè)方面20多項次田間試驗，示范面積6500多畝，集成、示范小麥—玉米一年兩季生產(chǎn)體系的水肥一體化模式，通過(guò)“三優(yōu)”（優(yōu)選設備選型、優(yōu)化田間布設、優(yōu)化水肥運籌）、“三改”（改水肥分開(kāi)為水肥同步、改1次追肥為4~5次隨水追肥、改常規復混肥為高效水溶肥），促進(jìn)“三增”、“三節”和“三省”，取得了顯著(zhù)成效。
發(fā)展現狀：規模擴大產(chǎn)品優(yōu)化成本降低
我國水肥一體化技術(shù)應用起步于上世紀70年代，改革開(kāi)放后有了長(cháng)足進(jìn)步，近十年來(lái)迅猛發(fā)展，試驗、示范、推廣工作取得了很好的進(jìn)展。
應用規模不斷擴大。2002年以來(lái)，農業(yè)部組織實(shí)施國家旱作節水農業(yè)項目，中央財政累計投資超過(guò)1億元，在全國10多個(gè)?。▍^、市）建立水肥一體化技術(shù)核心示范區50多萬(wàn)畝，集中開(kāi)展試驗示范和技術(shù)集成，覆蓋20多種作物，有效帶動(dòng)了各地水肥一體化技術(shù)的推廣應用。目前，該項技術(shù)已在近30個(gè)?。▍^、市）推廣應用，由棉花、果樹(shù)、蔬菜等經(jīng)濟作物擴展到小麥、玉米、馬鈴薯、大豆等糧食作物，每年推廣應用面積7000多萬(wàn)畝。
技術(shù)模式不斷創(chuàng )新。按照因地制宜的原則，針對作物需水規律、水資源條件和設備特點(diǎn)，全國農技中心組織開(kāi)展技術(shù)集成，形成了系列水肥一體化技術(shù)模式。按區域劃分，有干旱半干旱區膜下滴灌、丘陵山區重力滴灌水肥一體化、平原微噴水肥一體化等模式。按設備劃分，有移動(dòng)式微灌水肥一體化模式、全自動(dòng)智能水肥一體化模式、小型簡(jiǎn)易自助式水肥一體化模式等。按設施條件分，有普通大田水肥一體化模式、溫室膜面集雨水肥一體化模式等。
技術(shù)產(chǎn)品不斷完善。隨著(zhù)水肥一體化技術(shù)的推廣應用，基礎工作不斷夯實(shí)，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品不斷完善。一是研發(fā)了土壤墑情快速監測方法和儀器設備，能夠迅速、快捷地掌握土壤水分狀況，為農田水分精確化管理奠定了基礎。二是通過(guò)在不同區域、不同作物開(kāi)展系列試驗研究，取得大量微灌條件下灌溉和施肥技術(shù)參數，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)模式，編制《微灌施肥農戶(hù)操作手冊》、《微灌施肥實(shí)用技術(shù)》等技術(shù)資料，為水肥一體化技術(shù)推廣應用提供科學(xué)依據。三是各種噴滴灌管（帶）、過(guò)濾、施肥等設備產(chǎn)品日趨成熟，適用范圍不斷擴大，耐用性不斷提高，有力地支撐了水肥一體化發(fā)展。四是在水溶肥料研發(fā)方面取得突破，面向微灌的水溶肥料品種不斷涌現，為水肥一體化技術(shù)推廣應用提供了配套農資。
推廣機制不斷優(yōu)化。在多年的試驗示范推廣工作中，探索了水肥一體化技術(shù)系列推廣機制。一是政府推動(dòng)模式，通過(guò)政府立項投入和技術(shù)補貼推動(dòng)推廣應用。二是技術(shù)驅動(dòng)模式，通過(guò)技術(shù)推廣部門(mén)開(kāi)展技術(shù)展示示范與培訓交流驅動(dòng)推廣應用。三是企業(yè)拉動(dòng)模式，通過(guò)相關(guān)企業(yè)開(kāi)展設備產(chǎn)品經(jīng)銷(xiāo)活動(dòng)，為農民提供產(chǎn)品服務(wù)，技物結合拉動(dòng)推廣應用。四是農民專(zhuān)業(yè)合作組織帶動(dòng)模式，以各類(lèi)農民專(zhuān)業(yè)合作社為載體，推行組織化和規范化生產(chǎn)，帶動(dòng)技術(shù)推廣應用。
投入成本大幅降低。通過(guò)集中攻關(guān)相關(guān)設備，優(yōu)化水肥一體化系統設計，開(kāi)發(fā)微灌用水溶肥料，基本實(shí)現水肥一體化相關(guān)設施、設備和產(chǎn)品的國產(chǎn)化，大幅降低了投入成本。設施設備投入已從每畝2000~3000元大幅降低到每畝800~1000元，高效水溶肥料從每噸2萬(wàn)多元降低到1萬(wàn)元左右，水肥一體化開(kāi)始由高端貴族技術(shù)向平民應用發(fā)展，從設施農業(yè)走向大田應用，從蔬菜、果樹(shù)、棉花等經(jīng)濟作物發(fā)展到小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物。
增效機理：少量多次直供根區水肥耦合
與傳統模式相比，水肥一體化實(shí)現了水肥管理的革命性轉變，即渠道輸水向管道輸水轉變、澆地向澆莊稼轉變、土壤施肥向作物施肥轉變、水肥分開(kāi)向水肥一體轉變，增產(chǎn)增效優(yōu)勢集中體現。
少量多次澆水施肥，實(shí)現均勻持續供應。傳統的澆水和施肥方式，作物往往在“饑餓”和“過(guò)飽”兩個(gè)極端之間反復，不能均勻地“吃喝”。而采用微灌水肥一體化，灌水和施肥次數增加，每次的灌溉和施肥量減少，可以根據作物需水需肥規律隨時(shí)供給，保證作物“餓了就吃，渴了就喝”、“吃飽不浪費”，水分養分均勻持續供應。
集中供應作物根區，水肥吸收直接快速。傳統土壤施肥，氮肥常因淋溶、反硝化等而損失，磷肥和中微量元素容易被土壤固定，浪費嚴重的同時(shí)，作物養分供應不足。應用水肥一體化技術(shù)，可將濕潤深度控制在40厘米，將水分和養分直接供應到作物根系集中分布的區域，根系直接對水分和養分進(jìn)行吸收，利用率高。
保證中后期水肥供應，利于產(chǎn)量形成。傳統模式注重前期忽視中后期，注重底墑水和基肥，作物中后期的灌溉和施肥由于勞動(dòng)力成本增加或操作不便等原因難以落實(shí)。如小麥適時(shí)澆好灌漿水能保根、護葉、延長(cháng)葉片功能、防止早衰、提高粒重，但傳統灌溉方式往往難以滿(mǎn)足。夏玉米大喇叭口期后，田間封行封壟，常規條件下難以進(jìn)行施肥、灌水。采用水肥一體化，人員無(wú)需進(jìn)入田間，通過(guò)管道就可以方便地進(jìn)行灌水施肥，能夠保證中后期水分養分供應充足，利于產(chǎn)量形成。
實(shí)現水肥耦合，養分吸收全面高效。在水肥一體化模式下，肥料溶解在水中通過(guò)管道以微灌的形式直接輸送到作物根部，養分直接以水溶態(tài)供應給作物，不僅吸收速度快，而且易于根據作物生長(cháng)狀況調節施肥比例，補充中微量元素，作物養分供應更加全面高效。
全國農技中心在北京市和河北省組織實(shí)施的試驗示范結果表明，與常規相比，冬小麥應用水肥一體化，成穗率提高，每畝有效穗數由40萬(wàn)增加到50多萬(wàn)，且穗大穗勻，單穗粒數增加4~5粒，粒重增加3~5克。玉米密度由每畝4000株增加到5000株，棒子大、長(cháng)且均勻，同時(shí)很少出現空稈、凸尖等現象。
農民需求迫切推廣條件成熟
“十八大”以來(lái)，中央對資源高效利用與農業(yè)可持續發(fā)展越來(lái)越重視。近年中央1號文件強調“人多、地少、水缺”是我國農業(yè)面臨的基本國情，將水缺與人多地少并列。習近平總書(shū)記在山東考察時(shí)指出，“要以解決好地少水缺的資源環(huán)境約束為導向，深入推進(jìn)農業(yè)發(fā)展方式轉變”。水肥一體化技術(shù)能夠在節水40%、節肥20%的基礎上大幅增產(chǎn)，實(shí)現資源節約利用和糧食穩產(chǎn)高產(chǎn)的雙重目標。在我國水資源總量不足、分布不均，干旱缺水影響越來(lái)越大，地下水超采日趨嚴重的嚴峻形勢下，大力發(fā)展水肥一體化，已成為實(shí)現糧食持續穩定增產(chǎn)、水肥資源高效利用、緩解地下水超采危機的迫切需要，是突破資源環(huán)境約束、促進(jìn)農業(yè)可持續發(fā)展的戰略選擇。
隨著(zhù)我國農業(yè)和農村經(jīng)濟的發(fā)展，廣大農民對水肥一體化技術(shù)的需求日趨迫切，接受能力逐步提高，大力推進(jìn)水肥一體化發(fā)展的條件已經(jīng)成熟。近年來(lái)，國家實(shí)施東北4省區“節水增糧”行動(dòng)，投資380億元推廣滴灌水肥一體化技術(shù)3800萬(wàn)畝。去年又啟動(dòng)華北地下水超采區綜合治理試點(diǎn)，將水肥一體化列為骨干技術(shù)，在河北省進(jìn)行大面積推廣。據專(zhuān)家研究，華北地區適宜應用各種模式水肥一體化技術(shù)的面積超過(guò)2億畝，如果推廣普及水肥一體化技術(shù)，一年兩季平均畝節水110方，每年可節水200億方，相當于北京市6年用水量，接近南水北調規劃總調水量的一半（448億方）。畝節肥5~10公斤(折純)，每年可節肥（折純）300萬(wàn)噸,相當于10個(gè)大型化肥廠(chǎng)年產(chǎn)量。所以說(shuō)，水肥一體化技術(shù)發(fā)展前景十分廣闊。
水肥一體化發(fā)展也存在一些問(wèn)題，如支持政策不夠全面、技術(shù)產(chǎn)品不夠配套、技術(shù)服務(wù)不夠到位、地區發(fā)展不夠平衡等。今年，中央下發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設的意見(jiàn)》、印發(fā)《全國農業(yè)可持續發(fā)展規劃（2015—2030年）》，進(jìn)一步推進(jìn)節水農業(yè)工作，水肥一體化迎來(lái)了快速發(fā)展的大好機遇。
三增三節三省
水肥一體化是將肥料溶解在水中，借助管道灌溉系統，灌溉與施肥同時(shí)進(jìn)行，適時(shí)適量地滿(mǎn)足作物對水分和養分的需求，實(shí)現水肥一體化管理和高效利用的節水農業(yè)技術(shù)，多年、多地、多作物推廣應用效果明顯。
增產(chǎn)增收增效內蒙古、吉林、黑龍江等地應用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，玉米畝增產(chǎn)200~300公斤，馬鈴薯畝增產(chǎn)1500公斤。河北、山東、河南等地應用微噴水肥一體化技術(shù)，冬小麥畝增產(chǎn)100公斤，玉米畝增產(chǎn)150公斤，馬鈴薯畝增產(chǎn)1000公斤，增產(chǎn)幅度在15%~50%，增收效果顯著(zhù)。與傳統灌溉方式相比，水分生產(chǎn)力達到2公斤/方，提高20%～50％，肥料利用率提高15％以上，實(shí)現了水肥資源高效利用。
節水節肥節地河北冬小麥應用水肥一體化技術(shù)，沙質(zhì)土壤畝節水100~150方，壤質(zhì)土畝節水50~60方，平均畝節水80方以上，節水40%左右，節約化肥5~9公斤(純養分，下同)，節肥10%~25%。夏玉米畝節水40~60方，節水30%~50%。畝節肥8~10公斤，節肥15%~25%。采用微噴水肥一體化，實(shí)現管道輸水、噴灌，不再需要壟溝和畦背，比傳統灌溉方式節地10%左右，增加了有效種植面積。
省工省時(shí)省力在北京、河北等地的試驗示范結果表明，應用水肥一體化，農民僅需開(kāi)關(guān)閥門(mén)就能進(jìn)行田間灌溉和施肥，省去了清壟溝、扒畦背、扒邊埂、撒化肥等繁重的田間操作，老人、婦女都可輕松完成，小麥玉米兩茬平均每畝省工1.2個(gè)。由于灌水效率提高，灌水量減少，每個(gè)灌溉周期可省時(shí)3~5天。