#湘农计划# 

2011年9月19日，CCTV-10《走近科学》播出——戈壁上的“输液管”， 这也是我刚刚开始水肥一体化研究工作的第一个年头，从那时候起来说我就一直在思考和探索“既然滴灌是戈壁滩上的输液管，那么什么才是作物的静脉呢？”

 

这个静脉，肯定无疑的是根系。在护士给我们输液的时候经常发现找不到血管的状况，甚至很多时候为了找到静脉，经常在头上和脚上找；可是相对于人体的静脉来说，深埋在土壤中的作物根系更难准确找到，而且我们的灌水器也很难深土壤去寻找作物根系。

 

那么退一步考虑，如果我们很难精准获取根系位置进行施肥，那么我们的水肥一体化应该如何施肥？肥料和水分应该集中分布在什么地方？

 

如果和传统施肥方法一样全层全位点施肥，我们水肥一体化的优势在哪里？对于这个问题，思考了十个年头，也一直在试验探索与理论思考相结合的自我知识更新。

 

几天前，第二次从以色列回来，这次的考察与学习中，证实了前期的一些研究和推测的结论“根区——水肥一体化的靶向和水肥主要分布区”。

实际上，这个工作从2013年申请本人的第一个自然科学基金开始，就围绕根系做文章；本人的博士主要工作也是围绕根水肥之间的关系在思考，在探索。

经过探索研究与思考，我们不难发现几个典型特征：

第一、滴灌施肥独特的水肥供应方式使玉米根区土壤环境、水肥吸收过程和运移机制表现出明显的差异；另外，滴灌独特的水盐运移特征，使整个玉米根区水盐分布的特征表现出明显差异。

 

第二、滴灌虽然灌水次数多，但湿润的作物根区土壤，湿润深度较浅[59]，而作物行间土壤保持干燥，形成了一个明显干湿界面特征；滴灌条件下作物根区表层（0-30cm）土壤含水量较高，与沟灌相比，大量有效水集中在根部。

 

第三、由于滴灌随水施肥的特点，养分也集中分布在由滴水形成的湿润体内，在土深50cm 以下养分含量显著降低；另外滴灌可适时适量灌溉施肥，“水分养分同时供应，少量多次，养分平衡”的施肥方式，有利于提高水肥利用效率。另外，滴灌不仅对水肥分布产生影响，与普通沟灌相比，其独特的水肥供应方式和灌溉量使作物的整个养分吸收过程和运移机制表现出明显的差异。

第四、根系是连接植物与土壤的桥梁，也是感知土壤环境的器官，对土壤环境变化极其敏感。滴灌土壤水肥分布的最大特点是浅层区域分布，由于根系生长趋水和趋肥的特点，应用滴灌技术进行灌溉，玉米根系将主要分布在滴头湿润峰到达的范围内，根系贴近地表分布生长。滴灌作物的根系主要分布在水平与垂直均相对较小的椭圆形范围内；普通沟灌玉米的根系主要分布在水平与垂直均大于滴灌的柱形范围内。

这是水肥一体化后的根系分布范围及根区水肥分布状况。

根系是作物吸收养分的主要器官，也是养分在植物体内运输的重要部位；根系获取土壤中矿质养分的方式主要有截获（根系生长中遇到养分）、质流（养分随着水分流动到根系附近）、扩散（土壤溶液中的养分离子，随着浓度梯度向根系运移）三种方式；施肥可以增加土壤溶液中的养分浓度，从而直接增加质流和截获的供应量，同时增强养分向根系的扩散势；因此合理施肥是提高土壤养分供应量、提高作物单产和扩大物质循环的保证。

 

作物生长离不开水肥，水肥对于作物生长同等重要，根系是吸收水肥的主要器官，肥料必须溶于水才能被根系吸收，施肥亦能提高水分利用，水或肥亏缺均对作物生长不利。

 

因此，植物通过根系吸收养分，然后通过木质部和韧皮部进行循环，这一点与人类血液循环中动静脉的关系一致。滴灌水肥一体化将养分施在土壤或者说是根区，依靠作物主动吸收参与作物的养分循环和累积，这一点与肌肉注射有很大的相似之处，漫灌、喷灌在这一方面可能不如滴灌，只能做到外敷。因此，水肥一体化只是相当于人类药学发展历程中的肌肉注射或者静脉注射。未来施肥的努力方向是什么？我个人认为：静脉施肥，做到根在哪，肥在哪，水在哪；未来努力的方向就是靶向施肥，做到根区～水区～肥区的三者统一。这是水肥一体化技术的理论与技术发展的关键所在。

 

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