3.5  肥水管理

　　3.5.1 肥水的來源

　　由于生態農田使用的肥料以有機肥為主，輔助以可降解的生物質肥料，使用化肥量很少，如果發展有機農田，則不允許使用化肥，生態農田中速效氮、速效磷和速效鉀的含量較低，往往會限制作物高產。為了破解這個問題，必須在肥水管理上下功夫。肥水是指包含各種速效成分及氨基酸等富營養化的液態肥料。動物糞便和秸稈發酵后的沼液，以及動物養殖場沖刷出來的液體，或雨后從養殖場里進入液態池內的廢水就是理想的肥水。需要指出的是生態養殖過程中需要對其進行嚴格管理，應當像管理工廠排污那樣，養殖場內的肥水不能含有重金屬，基本不含抗生素，才是理想的肥水來源。除了動物排泄物發酵形成的肥料，還有菌棒及秸稈綠肥等物質經過發酵也能作為優質的肥料供農業生產使用。有了肥水資源，再配合灌溉網絡，能很方便地將植物需要的養分和水分輸入生態農田中。生態農業中有機肥料的使用能夠改良土壤，培肥地力，促進植株生長，增加作物產量，顯著改善農產品品質，提高農業生產的經濟效益。同時，可增加土壤團粒結構，改善長期使用化學肥料所形成的土壤板結，增加土壤降雨滲入強度，減少地面徑流量，減輕農耕地水土流失量。

　　3.5.2 肥水的營養特點

　　肥水具有植物容易吸收的礦質元素及氨基酸等。科學利用肥水，既減少了環境中的易腐有機物污染，又提高了生態農田的作物產量。下面以沼液為例說明肥水的營養特點沼液是有機物在進行厭氧消化產生沼氣的同時得到的一種厭氧產物，含有豐富的礦物質、水解酶、B 族維生素、氨基酸、植物激素和腐殖酸等，是一種良好的有機液體肥料。沼液多為牛糞、兔糞、雞糞混合發酵而成，發酵后無味且發酵后的肥效是普通化學合成肥料的10倍以上。沼液渣肥的有機質含量比人糞尿高5～6 倍，氮素比例也略高（表 3-2）。水肥中可溶性養分多，但氮、磷、鉀含量較低，渣肥的養分含量高，含有豐富的有機質和較多的腐殖酸。沼液肥具有原料來源廣、成本低、養分全、肥效長、能改良土壤等特點。不過，沼液在使用過程中，如果把握不好用量會造成燒苗現象。

　　沼液的水質特性使作物吸收極快，既有速效性，又兼具緩效性。研究表明，常施沼液，會使作物生長健壯，葉片厚度和果實重量顯著增加，品質顯著提高，可提高產量 15%～35%，可溶性糖平均高 36%；對作物缺素癥，如西瓜病毒病有特效；同時改善抗寒生理，提高抗凍能力。沼液堪稱“肥中之王”，是目前世界上營養較全、較均衡、生產無公害綠色、高檔農產品的較佳肥料。沼渣沼液可分開使用，沼渣用于養蚯蚓，沼液則用于灌溉，這樣種植出來的作物或蔬菜品質非常好，也不會污染河湖環境。

　　以水稻為例，水稻在培育過程中利用沼渣培肥、沼液浸種，植株根系發達，白根多，分蘗強，秧苗質量好，移栽后返青分蘗快，經濟性狀好，具有顯著的增產作用（徐樹明和龔貴金，2018）。

　　3.5.3 肥水的防病蟲害效果

　　沼液不僅能代替部分化肥起到促進農作物生長發育的作用，還能對農作物的大部分病蟲害起到減輕或防治作用，而且效果非常顯著，與農藥相比具有無抗性、價格低、無殘留等優勢，是理想的化學農藥替代品（李建波，2018）。沼液具有驅蟲、殺蟲的功效，對幼蟲和蟲卵的致死率為90%以上，屬于綠色生物殺蟲劑。沼液所含有機酸中的丁酸和植物生長激素中的赤霉素、吲哚乙酸及維生素 B12 等，能夠破壞單細胞病菌的細胞膜和體內蛋白質，有效控制有害病菌的繁殖；沼液中的氨、銨鹽和抗生素，能抑制和封閉紅蜘蛛等害蟲的呼吸系統，從而達到驅蟲、殺蟲、殺菌的作用。對果樹腐爛病、輪紋病、干腐病、根腐病、斑點落葉病、霉心病、褐斑病、白粉病、黑點病、紅點病；梨樹黑星病；葡萄黑痘病、白腐病、灰霉病、霜霉病、炭疽病；櫻桃葉面穿孔病、葉斑病、流膠病；果樹蔬菜及大田苗期疫病、紋枯病等真菌、細菌病害均有明顯的控制作用。沼液對蚜蟲、紅蜘蛛、白蜘蛛、地蛆、食心蟲卵、菜青蟲、甜菜夜蛾、棉鈴蟲等蟲害均有顯著防效。常年使用沼液的作物能減少病蟲害防治次數（3 次以上），且無污染、無殘毒、無抗藥性，被稱為“生物農藥”。

　　3.5.4 肥水一體化系統

　　為了提高有機肥肥效，可以將有機肥溶解出來的速效成分與灌溉系統連用，既補充水分，又補充養分，這樣的技術已經非常成熟，肥水一體化智能灌溉系統就是這樣的系統。系統由軟件系統、區域控制柜、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合，實現智能化控制；智能化監測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監測灌溉狀況，當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時，電磁閥可以自動開啟；當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額后，可以自動關閉電磁閥系統。可根據時間段調度整個灌區電磁閥的輪流工作，并手動控制灌溉和采集墑情。肥水一體化管網系統可協調工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現節水、節電，減少勞動強度，降低人力成本。需要指出的是，化肥是容易溶于水的，而有機肥難溶于水，需要進行長時間發酵后，取上清液并通過過濾，按照一定比例進入管網系統施肥。每次的有機肥溶解液如沼液等，可根據同期施加的化肥，以純氮量進行折算。

　　1．用水量控制管理

　　實現兩級用水計量，通過監測出口流量作為農田用水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數據實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結合，實現每個閥門控制單元的用水量統計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制農田用水。

　　2．運行狀態實時監控

　　通過水位和視頻監控能夠實時監測滴灌系統水源狀況，及時發布缺水預警；通過水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網干管流量和壓力監測，能夠及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統維護人員，保障滴灌系統高效運行。

　　3．自動控制

　　通過對生態農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監測，采用無線或有線技術，實現閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據采集到的信息，結合當地作物的需水和灌溉輪灌情況制定自動開啟水泵、閥門，實現無人值守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。

　　4．運行與維護

　　日常運行與維護管理包括系統維護、狀態監測和系統運行的現場管理；實現農田用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發布等功能的遠程決策管理；對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統計和成本核算，對灌溉設備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現灌溉工程的精細化維護運行管理。節水灌溉自動化控制系統能夠充分發揮現有的節水設備作用，優化調度，提高效益，通過自動控制技術的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。

　　5．移動終端 App

　　為方便管理人員對肥水智能化灌溉系統進行遠程管理，有些設備與互聯網密切結合，通過手機等移動終端設備隨時隨地查看系統信息，并進行遠程操作。該系統的特點如下。①節水、節肥，高效水肥灌溉和精準調控；②省時省力，可迅速大面積灌溉和施肥；③智能控制，根據土壤水分等相關參數自動反饋控制灌溉；④提高產量，投運該系統可增產 30%～50%。

　　3.5.5 應用案例

　　1．臺灣屏東縣案例

　　臺灣在利用生物質廢棄資源做肥料方面進行了幾十年的實踐，大力推動了沼液沼渣再利用，取得了理想的效果。在臺灣屏東縣，肥水應用多采用沼液。土黃色的肥水，經過固液分離機，分成兩大部分，一部分為固體（沼渣），一部分為液體（沼液），沼渣用來養蚯蚓，沼液灌溉農田。有了肥水，大力發展了果樹種植與蔬菜種植。用沼液肥種植出來的香蕉、木瓜、檸檬等，口感好，也鮮有病蟲害發生。

　　在屏東縣大豐畜牧場，每個月產生大量的沼液沼渣和沼氣。沼液和沼渣用來發展生態農業，沼氣用來發電。他們用沼渣和沼液種出來的咖啡，透徹香醇，并進入了有機超市。據畜牧場場主介紹，自從有了沼液沼渣，施灌后改善了環境，心里很踏實，再也不用擔心河川污染。“肥水不落外人田”，改變傳統畜牧場方式，也意外開創了生態農業的一片新天地。

　　2．河南安陽市案例

　　在河南安陽市，本團隊指導的生態農場利用肥水管理技術，在有機模式下獲得了理想的增產效果，小麥和谷子等作物的產量超過化肥農業模式的作物產量。該基地位于河南省安陽市湯陰縣尚家庵，于2010 年成立，由河南省鑫貞德有機農業股份有限公司管理。該基地流轉土地7000 畝，打造以生態種植、養殖、資源循環利用為主導，以食品安全、環境友好為使命的農業高科技生態示范園區。

　　該園區聘請本團隊為技術指導，利用生態學原理，實現“高產、優質、高效、生態、安全”農業。該園區于 2014 年 4 月獲得國家認證認可監督管理委員會有機農業認可證書；該公司2017 年成功上市“新三板”。截至 2022 年，公司有基本農田 5 000 畝、一般農田 1 300 畝、建設用地 200 畝，整個園區已經全部停止農藥、化肥、地膜的使用。該園區建有散養雞舍3棟，養雞10 萬只；肥豬舍10棟和母豬存欄2 萬頭的種豬場，并進行自繁自育。另外，建有1000 立方米沼氣工程，動物排泄物進入了沼氣池，日處理量約為500 噸。肥水通過灌溉管網系統進入了生態農田。建筑面積 2 萬平方米，配置有智能溫室大棚、發酵床豬舍、特色植物種植區、有機肥料加工區等。該園區以有機種植為基礎，以生態養殖為導向，以可再生能源發電、科普康養、休閑體驗和技術創新為目標。在推動綠色農業發展、生態環境保護和生產經營模式創新方面，鑫貞德農場是一個值得學習和研究的案例。2018年 6 月，新華社-國內動態報道了該農場的實踐，獲得了黨和國家領導人的重視。

　　3．山東東平縣案例

　　本團隊在山東泰安市東平縣指導的生態農場位于東平縣梯門鎮西溝流村，名稱為泉靈生態農場。該農場有山坡地1200 畝，因位于東平湖水源地上游，不適合發展粗放式的化學農業，自2011 年后改為發展有機農業。該農場的設計為：種本團隊在山東泰安市東平縣指導的生態農場位于東平縣梯門鎮西溝流村，名稱為泉靈生態農場。該農場有山坡地 1 200 畝，因位于東平湖水源地上游，不適合發展粗放式的化學農業，自2011 年后改為發展有機農業。該農場的設計為：種養結合、山上養羊、山下種櫻桃；羊糞發酵后利用肥水進行灌溉，底肥用羊糞和剪枝剩余的廢棄物，經粉碎后埋進果樹周圍；利用物理＋生物方法控制蟲害；羊糞發酵液作為葉面肥同時防治蚜蟲與紅蜘蛛等害蟲；發展果園生草養地，利用機械設備剪草，同時將綠肥就地入土。

　　農場從建設之初就是高起點定位。在櫻桃樹的上方，全部安裝了噴灌設備，地下也鋪設了滴灌管道。羊尿等污水都流進沼氣池，發酵后，再利用沼液滴灌櫻桃。沼液除了肥效顯著，還有防蟲殺蟲的效果。1000 只羊的羊糞不夠用，還需要從外面購買部分有機肥。將傳統的肉羊圈舍地面養殖改為養殖床上養殖。新建養殖床高度為 1.8 米，工人完全可以在下面清掃羊糞，然后用水沖洗，最后糞污流到發酵池中。這樣能保持羊圈充分清潔。在傳統的地面圈養方式中，羊糞尿都混在一起，羊圈潮濕，容易誘發各種疾病。采用養殖床上養羊，羊糞尿落到地面上，養殖床上既干凈又干燥，有利于減少病害的發生，也能高密度養殖。自從 2011 年泉靈農場養羊以來，有效地解決了周邊村莊玉米秸稈處理難的問題。農場購進了玉米收割機械，秋收時，免費為周邊村民機收玉米，農場只要農民的玉米秸。對周圍農民來說，節省了玉米機收割的費用，也不用為處理玉米秸稈發愁，而農場則有了充足的飼料。

　　一到櫻桃上市時節，大批櫻桃收購商聯系到泉靈生態農場，表示愿意支付高于市場價200%～300%收購農場的櫻桃。由于櫻桃全部采用農場的羊糞種植，口感較甜，價格自然比普通櫻桃高。在該農場內，通過采用養羊與種櫻桃相結合的模式，既處理掉了羊糞、羊尿等糞污，又節約了果樹種植成本，同時提高了櫻桃品質。目前，櫻桃面積達到 1200 多畝，肉羊存欄量常年保持在1000 多只。銷售以線上與線下結合，自建冷庫，產品遠銷北京、上海、廣州等經濟發達城市。經過生態循環處理，該農場羊肥櫻桃甜，經濟效益大幅度提升，早春時僅櫻桃一項收入就達 300 萬元。

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