長期以來,，水肥在農(nóng)業(yè)種植中扮演著不可或缺的角色,。我國地域廣闊，種植的農(nóng)作物種類多,、栽培方式多樣、栽培季節(jié)性差異明顯,。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量灌溉施肥導致水肥資源浪費,、土壤酸化和水體環(huán)境污染等問題突出，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全生產(chǎn)帶來了嚴峻的挑戰(zhàn),。

大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),，實施化肥使用量零增長行動，推廣普及水肥一體化等農(nóng)田節(jié)水技術,，全面提升農(nóng)田水分生產(chǎn)效率和化肥利用率成了保障國家糧食安全,、發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水型農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《到2020年化肥使用量零增長行動方案》提出：到2020年，機械施肥將占主要農(nóng)作物種植面積的40%以上，提高10個百分點,；水肥一體化推廣面積1.5億畝,，增加8000萬畝。

水肥一體化主要根據(jù)土壤特性和作物生長規(guī)律,，同時進行灌溉與施肥，適時,、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求,。作為將施肥技術與灌溉技術相結(jié)合的一項新技術，水肥一體化是精確施肥與精確灌溉相結(jié)合的產(chǎn)物,，在灌溉技術中占有重要地位,。

傳統(tǒng)水肥一體化技術將可溶肥料溶解到水里，棍棒或機械攪拌,，通過田間放水灌溉或田間管道,，更進一步地還通過滴灌或微噴灌等裝置均勻的進入田間土壤中，被作物吸收利用的技術,。

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

施肥設備根據(jù)其自身特征及灌溉施肥要求安裝在首部或灌水器前端,，是水肥一體化系統(tǒng)的關鍵設備，其性能的優(yōu)劣直接影響著灌溉與施肥的質(zhì)量,。目前常用的水肥一體化施肥設備有文丘里施肥器,、比例施肥泵、全自動注肥設備,、壓差施肥罐等,。不同的施肥器運作技術與特點如下：

文丘里施肥器一般與灌溉進口處的閥門并聯(lián)安裝，水流通過文丘里管的時候,，利用漸縮管處產(chǎn)生的壓差將液態(tài)肥料從敞口的肥料罐吸入管網(wǎng)中,，通過匹配不同口徑的吸肥管可以調(diào)節(jié)注入肥料的濃度。其特點是造價低廉,，使用方便,，無須電力，但是其壓力損失較大,，多用于灌溉面積較小的區(qū)域,。

另一種采用文丘里結(jié)構的施肥器為目前市場上較先進的智能施肥機,，該類型智能施肥機可以通過EC／pH值及流量監(jiān)控裝置在可編程控制器控制下，通過機器上的一組文丘里施肥器準確地把肥料養(yǎng)分或其他物質(zhì)注入灌溉主管網(wǎng)中,，用戶可通過物聯(lián)網(wǎng)進行可視化監(jiān)測及控制,。與此同時，該類型智能施肥機也可與氣象站,、土壤溫濕度,、蒸發(fā)量、降雨量和太陽輻射等傳感器相連接,，實現(xiàn)全自動智能調(diào)節(jié)和控制灌溉施肥,。但該類型智能施肥機造價昂貴，不適用于一般用戶,。

 基于“物聯(lián)網(wǎng)”技術的水肥一體化智能裝備架構圖   圖源：《中國水肥一體化裝備的分類及發(fā)展方向》

壓差施肥罐主要由肥料罐,、節(jié)流閥門以及連接管組成，通過在罐體間形成壓差,，利用水流將罐中的肥液壓入灌溉管網(wǎng)中,。其特點是加工制造簡單、使用方便,，可適用于大田灌溉,，但肥液的濃度會隨施肥時間而變化，無法控制施肥濃度,，不利于精確施肥,，且罐體容積有限，需要多次添加肥液,。

目前中國已經(jīng)能夠生產(chǎn)各種規(guī)格的壓差施肥罐,，但出口肥液濃度隨時間衰減的問題至今尚無較好的解決方法。因此,，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,，精確變量施肥已成為當下農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一，國內(nèi)已有學者開始呼吁逐步淘汰壓差施肥罐,，進而采用施肥濃度恒定且可調(diào)的施肥設備,。

比例施肥泵是一種先進的水肥一體化施肥裝備，其通過水壓驅(qū)動內(nèi)部吸液活塞的運動來向管網(wǎng)中定比地添加肥液,。與其他施肥設備相比,，比例施肥泵的施肥精度高,，且注入比例可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié),。

還有主要由攪拌器、肥液桶及柱塞泵組成的施肥設備,，該類型施肥設備主要配套平移式噴灌機及圓形噴灌機等大型噴灌機使用,。此外,，施用固體肥料的大田移動式精量配肥灌溉施肥一體機，集成了灌溉施肥時間分配模型和母液濃度動態(tài)調(diào)控方法,，可實現(xiàn)母液濃度精準調(diào)控和全自動灌溉施肥,。

與傳統(tǒng)的施肥方式相比，采用水肥一體化技術施肥具有諸多優(yōu)點,，如大幅減少肥料使用量,，減少養(yǎng)分流失，降低面源污染,，靈活調(diào)控以滿足不同區(qū)域或作物對肥料的需求,，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，以及降低生產(chǎn)成本,。

自20世紀60年代,，發(fā)達國家已大范圍推廣應用灌溉施肥技術。如荷蘭,、以色列和日本等發(fā)達國家自20世紀60年代開始推廣應用水肥一體化技術,，如今技術已相當成熟。發(fā)達國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗表明,，推廣水肥一體化技術是“控水減肥”的重要途徑,，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

中國的水肥一體化技術自1974年由墨西哥引進滴灌設備算起,，已有40多年的發(fā)展歷史,。但是，中國現(xiàn)代化設施栽培中采用的先進灌溉設備幾乎都引自農(nóng)業(yè)發(fā)達國家,，系統(tǒng)設備成本較高,，并且，以作物生長模型為設備的控制策略,，難以適應中國作物的種類,、栽培模式、區(qū)域,、季節(jié)多樣化的復雜生長特點,。

為推進國內(nèi)水肥一體化技術發(fā)展，國家近年來相繼出臺了一系列政策：《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》提出“一控兩減三基本”目標,；2017年中央“一號文件”明確指出要大規(guī)模實施農(nóng)業(yè)節(jié)水工程,，與此同時還要加大水肥一體化等先進農(nóng)藝節(jié)水技術的推廣力度；2019年發(fā)布的《〈國家節(jié)水行動方案〉分工方案》指出,，要大力推進水肥一體化技術,，每年發(fā)展水肥一體化面積133.3萬hm2（2000萬畝）。

 水肥一體化相關政策

在政策加持下,，大力發(fā)展水肥一體化的氛圍已經(jīng)形成,，并且物聯(lián)網(wǎng)智能化技術日趨成熟,，為推廣水肥一體化技術、精確調(diào)控水肥管理奠定了基礎,。近些年,，中國也自主開發(fā)了一些自動化灌溉與施肥控制系統(tǒng)，通過水肥一體化技術試驗示范,，在不同區(qū)域,、不同作物開展系列試驗研究，全國形成了多種適用技術模式,。

水肥一體化技術在節(jié)水壓采,、渤海糧倉、蔬菜提質(zhì)增效等重大工程實施中發(fā)揮著至關重要的作用,。與此同時,，以水肥一體化技術為核心的，集灌溉設施設備,、水溶肥及智能施肥裝置,、信息化與智能控制、配套農(nóng)機具等于一體的特色產(chǎn)業(yè)已悄然興起,。

 國內(nèi)種企清單（排名不分先后,，未統(tǒng)計入內(nèi)的企業(yè)可聯(lián)系作者添加）

成立于1999年的大禹節(jié)水打造了高效節(jié)水信息化系統(tǒng)，其采用智能化灌溉控制系統(tǒng),、可視化系統(tǒng)以及各灌片下的各輪灌組細部控制器件結(jié)合,，通過互聯(lián)網(wǎng)PC端和手機APP客戶端，控制田間自能閥門的開閉,，同時客戶端能隨時收集到各個控制閥門傳送回來的水量,、水壓、流速等數(shù)據(jù),，以此達到精準控制各灌片實際用水量的目的,。

可視化系統(tǒng)以及各灌片下的各輪灌組細部控制器件，精準灌溉的標準衍生到每一個輪管組甚至每一株作物,，通過視頻監(jiān)控農(nóng)作物生長狀態(tài),、嚴格控制不同作物生長周期內(nèi)的用水量，通過水肥一體化系統(tǒng)控制不同作物生長周期內(nèi)的追肥,、追藥的計量,，再根據(jù)經(jīng)年統(tǒng)計的農(nóng)作物施水等數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)庫）進行分析，逐步優(yōu)化農(nóng)作物的水肥施用比例甚至調(diào)整農(nóng)作物的種植結(jié)構,。

又如,，捷佳潤成立于2008年，專注于智能水肥一體化技術、農(nóng)藝技術,、信息化技術研發(fā)、集成和服務,。

捷佳潤水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)通過集成全球先進水肥一體化設備,，引入以色列先進灌溉技術，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)遠程控制,、GIS地理信息系統(tǒng),、氣象墑情監(jiān)測等信息技術，創(chuàng)新性地構建了一套完整的“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)灌溉管理”服務體系,。系統(tǒng)能實現(xiàn)作物生長環(huán)境全程監(jiān)控,、遠程水肥灌溉控制、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)采集等功能,，指導農(nóng)作物全生育期的標準化作業(yè),。

 系統(tǒng)優(yōu)勢  圖源：捷佳潤官網(wǎng)

再如，無錫愷易物聯(lián)網(wǎng)成立于2010年,，致力于將物云大,、人工智能等新一代信息技術服務于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。其打造的水肥一體化系統(tǒng)依托部署在農(nóng)作物種植現(xiàn)場的各種傳感節(jié)點（環(huán)境溫濕度,、土壤水分等）,、水肥一體化設備和無線通信網(wǎng)絡實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預警,、智能決策,、智能分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供準確化種植,、可視化管理,、智能化決策。

智能水肥一體化系統(tǒng)

圖源：無錫愷易物聯(lián)網(wǎng)官網(wǎng)

相關行業(yè)領域在技術,、資金,、人才等方面不斷加大投入，為該產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了活力,。然而,，目前國內(nèi)應用的眾多灌溉施肥裝備由于缺乏水肥的智能決策及配套系統(tǒng)技術，且基于時間控制策略與作物環(huán)境相關性不強,，水肥決策的智能水平低,，普及性并不樂觀，尤其針對規(guī)?；a(chǎn)的水肥管理,，尚缺少大型園區(qū)或基地水肥綜合管理系統(tǒng)。

精確灌溉與施肥是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向,，在國家大力發(fā)展可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)背景下,，亟需結(jié)合作物區(qū)域種植特點,，創(chuàng)新發(fā)展多種先進施肥設備及技術，建立節(jié)水節(jié)肥技術管理體系,，切實,、有效地提高水肥利用率。未來,，水肥一體化發(fā)展呈現(xiàn)出兩大趨勢,，一是施肥設備趨向多功能、低能耗及精準化,，二是水肥一體化系統(tǒng)更加信息化與智能化,。

2021年12月3日-5日，在IFAE 2021博覽會上,，35斗將邀請該創(chuàng)新領域的企業(yè)參會,，并將推出一張重要榜單。35斗長期關注,、鏈接行業(yè)上下游,，為農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展助力，也期待從事水肥一體化研究的創(chuàng)新企業(yè)聯(lián)系我們,，共赴這場行業(yè)盛會,，攜手助力品牌和行業(yè)發(fā)展。

全球農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)業(yè)在技術創(chuàng)新,、貿(mào)易環(huán)境變化,、競爭要素轉(zhuǎn)變的大環(huán)境下正迎來劇變，原有成功經(jīng)驗被證偽,、新模式新渠道快速崛起,，急需從底層技術、行業(yè)應用,、產(chǎn)業(yè)集群的視角總結(jié)全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢,，厘清行業(yè)面臨的關鍵挑戰(zhàn)，清晰刻畫行業(yè)格局和競爭象限,。

未來農(nóng)業(yè)蘊藏在一片神秘之中,。于此，IFAE 2021國際未來農(nóng)業(yè)食品博覽會應運而生,，將于2021年12月3-5日精彩亮相江蘇白馬,！

IFAE 2021將是一場聚焦全球前沿技術的博覽會，看數(shù)字化技術集群,、生命科學技術集群,、新材料及智能制造技術集群如何革新農(nóng)業(yè)；IFAE 2021將是一場關注中國應用的博覽會，尋找適宜中國的特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化路徑,；IFAE 2021將是一場連接農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的博覽會,，從技術到應用，從產(chǎn)品到渠道,，從農(nóng)田到餐桌,，挖掘全產(chǎn)業(yè)鏈價值增量。

參考資料： 

聲明：本文來自35斗