我国灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前，全国灌溉水利用率约为40%，大大低于发达国家灌溉水利用率80%，通过采用现代节水灌溉技术改造传统园林灌溉，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现代意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广智能化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以降低运行使用成本。

智能自动控制灌溉系统将灌水开始时间、灌水延续时间和灌水周期作为控制参量，实现整个系统的自动灌水。其基本组成包括∶控制器、电磁阀，还可选配土壤水分传感器、降雨传感器及霜冻传感器等设备。其中控制器是系统的核心。灌溉管理人员可根据需要将灌水开始时间、灌水延续时间、灌水周期等设置到控制器的程序当中，控制器既通过电缆向电磁阀发出信号，开启或关闭灌溉系统。

控制器的种类很多，可分为机电式和混合电路式，交流电源式和直流电池操作式等。其容量有大有小，最小的控制器只控制单个电磁阀，而最大的控制器可控制上百个电磁阀。

电磁阀一般为交流24伏隔膜阀，通过电缆与控制器相连。电磁阀启闭时有一定时间的延迟，这一特性可有效防止管网中的水击现象，保护系统安全。

智能灌溉系统有如下优势∶

自动根据现场实时的气候、植物和土壤情况进行适时、适量地灌溉。2、通过智能控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量。3、将使灌溉更加科学，方便、提高管理水平。

柑橘的水肥一体化施肥技术适宜的设施灌溉方式有微喷灌和滴灌。由于微喷灌系统对压力的调节比较复杂，对于地形复杂的果园，用压力补偿滴灌可以解决灌溉的均匀问题。

对柑橘类果树应用灌溉系统施肥，可以根据植株的长势和叶片特征（如大小、光泽、厚度、数量等）、梢的质量、果实生长情况以及往年的施肥经验，采用“少量多次”，有机肥、化肥和叶面肥结合施用的原则，制订较为合理的施肥计划。

如广东省梅州市平远县八尺镇九香果业合作社枫树湾脐橙基地采用水肥一体化施肥技术，运用压力补偿滴灌系统，可以保证田间每株树滴头出水和施肥均匀，一年运行后效果良好，使用满意，没有发生过堵塞和爆管漏水现象，系统设计和安装科学合理。

采用自压重力施肥模式，施肥浓度均衡，系统耐用；采用沼液过滤模式，可通过滴灌系统施用有机肥料，操作简单可行，两种模式均适合于山地果园推广。

实施“水肥一体化”的示范区增产效果显著，示范区脐橙每亩平均产量为2063千克，果实商品率为96%，果实可溶性固形物为12.4%，分别比对照区增产25%，提高果实商品率5个百分点，增加果实可溶性固形物0.9个百分点。

示范区比对照区每亩节水80米，节省化肥成本150元，节省劳动力成本280元，总节本增效达1906元。脐橙水肥一体化施肥技术成熟、实用、可行，节本增效显著，有很好的推广应用价值。

随着“菜篮子”工程的实施，近年来我国的蔬菜产业发展迅猛，在中国经济发展特别是在农业结构调整过程中有重要的地位。目前，我国年人均蔬菜占有量已达311.10kg，大大超过世界人均105.00kg的水平。施肥和灌溉是蔬菜生产中两项重要的田间作业，肥料成本是生产成本的重要组成，灌溉水资源的利用与保护，关系到农业的可持续发展和生态保护。长期以来，蔬菜灌溉施肥模式的落后与肥料的过度滥用，不仅制约了我国蔬菜生产的长期健康发展，也导致食品安全危机、环境污染等一系列严重问题的产生。

广义的水肥一体化是指根据作物需求，对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理，以水促肥、以肥调水，实现水肥耦合，全面提升农田水肥利用效率。狭义的水肥一体化是将肥料溶解在水中，借助管道灌溉系统，使灌溉与施肥同时进行，适时适量地满足作物对水分和养分的需求，实现水肥一体化管理和高效利用。研究表明，地表灌溉的利用率仅为45%，喷灌为75%，而滴灌高达95%，还可节约60%以上的肥料，节省80%以上的用工。随着农业部对水肥一体化应用范围以及重视程度不断加大，蔬菜水肥一体化进程得到了有效推广。推广水肥一体化技术就是将灌溉施肥效益最大化。

1、蔬菜高效灌溉的主要模式

一套典型的高效灌溉系统通常由首部枢纽、控制系统、供水管网及灌水器等组成。首部枢纽一般包括取水口、提水增压泵、过滤系统、施肥系统；控制系统包括电器控制柜或程序控制器、电磁阀或闸阀、传感器、控制线路等；供水管网包括总管、干管、支管和毛管；灌水器是整个系统末端的灌水装置，分为滴灌、微喷和喷灌系列。

（1）滴灌

滴灌是按照作物的需水要求，通过整体式的滴灌带、滴灌管，将安装在毛管上的滴箭、滴头或者其它孔口式灌水器把水或者肥料均匀而又精准地滴入作物根系区附件土壤中的灌水方法。滴灌不会破坏土壤结构，可以使土壤内部水、肥、气、热等经常保持在适宜作物生产的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流及深层渗漏。由于具有精准、微量、可控等特点，滴灌系统是高效水肥一体化灌溉中应用最多的载体。

（2）微喷

微喷是利用折射、旋转或辐射式等微型喷头，或微喷带等灌水器，将水或肥料均匀喷洒到作物表面或根区的灌水形式，微喷的工作压力低、流量小，与滴灌一起均属于微灌范畴。按用途不同分为以灌溉和调节小气候为目的2种，适用于所有适合叶面灌溉的蔬菜。

（3）喷灌

喷灌是借助专业的喷头将具有一定压力的水喷洒到空中，散成细密均匀的水滴后降落到地面或作物叶面的灌水方法。因材质不同，喷灌喷头通常有塑料、合金和全铜等类型；从喷洒角度上来分，有全圆和可控角喷头；从安装形式上通常分为移动式、半固定式和固定式喷灌系统。常用的摇臂式喷头喷洒半径可从几米到数十米。喷灌具有覆盖范围大、投资较低、安装使用方便等特点，广泛用于大面积种植的露天蔬菜基地。

（4）潮汐灌溉

潮汐灌溉是一种针对盆栽植物的营养液栽培和为容器育苗所设计的底部给水的先进灌溉方式。潮汐灌溉系统由营养液循环系统、控制系统、栽培床、栽培容器组成。该方式利用落差原理，实现定时给水与施肥。将种植盆置于营养种植槽内，营养液定期循环流动，需定期检测和调节营养液。

2、主要蔬菜适宜的高效灌溉模式

水为蔬菜的生长提供必要条件，水、肥、气、热等基本要素中，水最为活跃。蔬菜是需水量较大的作物，与其他农作物相比，蔬菜对水分尤为敏感。蔬菜生长期间灌水较为频繁，灌水及时与否对产量的高低和质量好坏有明显影响。

1、根际微生物的影响

许多研究结果表明，连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响，尤以植物残体与病原微生物的分解产物，对植物有致毒作用，并影响植物根系分泌物正常代谢。土壤微生物和酶是土壤生态系统的重要动力，土壤中所进行的一切生物学和化学过程都要由微生物和酶作用才能完成。研究表明，大棚蔬菜连作土壤随着连作年限的增加而减少，真菌的种类和数量减少，但有害真菌的种类和数量增加；细菌的种类和数量随着连作年限的增加而减少。研究了日光温室栽培蔬菜条件下土壤微生物的变化，发现日光温室土壤中氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量比露地都有所增加，真菌表现为腐霉数量增加，木霉数量降低，放线菌数量随温室使用年限增加而降低。研究发现∶花生种植年限对土壤微生物区系的变化有显著的影响，真菌数量随连作年限的增加呈上升趋势，细菌数量随连作年限的增加呈下降趋势。连作3年后根际土壤中细菌数量减少了73%；土壤中细菌的变化直接影响着速效磷和速效钾的变化，二者呈显著正相关关系。发现，采用营养基质栽培黄瓜，连作第5茬黄瓜产量显著高于其他茬次，微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指标及对单一碳源的高利用碳源数均在各茬中最高；在连作第11茬后微生物碳代谢能力显著下降，微生物多样性水平显著降低。综上所述，微生物对根分泌作用的影响，包括4个方面∶1、影响根细胞渗透性；2、影响根的代谢能力；3、对根分泌的某些化合物吸收与转化；4、改变根际营养物质对植物的有效性。

在农业生产过程中，存在多种自然风险和市场风险。遵循自然规律和经济规律，按照以防为主、防治并举的原则，采取综合措施，进一步防范和减轻农业风险，既有利于建立农民收入稳步增长的长效机制，也有利于粮食安全、食品安全、生物安全和生态安全，还有利于保护城乡广大农产品消费者的利益，具有重要的现实意义和战略意义。 　　（一）自然灾害对农业和农民的影响 　　农业是受自然灾害影响较大的产业，外部自然环境条件的好坏及其变化在很大程度上存在不可预测性，直接影响到农业生产的效率和农业生产经营者的收益。中国是一个农业大国，也是自然灾害发生较为频繁的国家。由于我国农业基础薄弱，抗御自然灾害能力较差，各种自然灾害经常给农业生产造成很大的损失。 　　为抗御自然灾害，长期以来我国投入大量资金和人力、物力，建设了一批防御自然灾害的工程，为粮食等农作物生产能力的持续提高，起到了重要的基础性作用。但从总体上看，我国农业目前还属于“靠天吃饭”的产业。每年都有大量的农田受到旱灾、涝灾、洪灾、风灾、雹灾、火灾、病虫害、鼠害等自然灾害的影响。以2006年为例，农业受灾面积达到4109.1万公顷，占全国总播种面积的26.2%，其中旱灾2073.8万公顷，洪涝灾800.3万公顷，造成农作物绝收面积近500万公顷。另外还有大量农作物种植面积和草原，遭受了病虫害、鼠害等灾害的影响。 　　（二）采取综合措施防范和减轻自然灾害 　　1、工程措施 　　针对我国目前农业基础设施依然薄弱的特点，今后要把农业的“高产、优质、高效、生态、安全”作为出发点和归宿，进一步提高农业设施装备水平，重点是以下几个方面： 　　一是加强水利工程建设。《中共中央国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》（以下简称2007年中央一号文件）提出，要用现代物质条件装备农业，提高农业水利化、机械化和信息化水平。“水利是农业的命脉”，要进一步加强灌区续建配套和节水改造、排涝泵站等工程建设，提高抗旱排涝能力和水资源的利用效率。要加大病险水库除险加固的力度，提高防洪和供水能力。要重视江河堤防加固和蓄洪区安全建设，提高江河防洪标准。要加强水土保持工程建设，减轻水土流失。在水资源比较丰富的流域和地区，要建设一批新的水库和灌区，扩大灌溉面积。在水资源短缺的流域和地区，要搞好节水增效工程建设，在水资源利用上，要防止过度利用地表水和地下水，以免对下游生态和地下水环境造成不利影响。 　　二是加快耕地质量建设。通过实施大型商品粮生产基地工程、优质粮食产业工程、农业综合开发工程、沃土工程等项目，在多方面改善农业生产基础条件，建设旱涝保收、高产稳产的高标准农田。通过实施有机肥积造和水肥一体化设施建设，改善水、肥、气、热等要素在农田的耦合条件。积极推广保护性耕作，鼓励农民实施秸秆还田和增施有机肥，提高耕地质量。 　　三是积极发展农业机械化。农业机械在降低劳动强度、提高生产效率、防御自然灾害等方面，都具有重要作用。今后，要走符合国情、符合各地实际的农业机械化发展道路，不断提高机耕、机播、机管、机收、机运水平。为适应规模化生产的发展，要重点发展大中型拖拉机、多功能运用型高效联合收割机及各种专用农机产品。同时，要加快农机行业技术创新和结构调整，大力发展适应节水节肥、水稻插秧、土地深松、化肥深施、秸秆粉碎还田和气化等新技术的农业机械。 　　四是提高农业可持续发展能力。当前要重点加强天然林资源保护、退耕还林（主要是巩固成果）、京津风沙源治理、防护林体系、湿地保护与修复、石漠化地区综合治理、三江源和青海湖生态等林业生态工程建设。同时，要加强草原生态治理工程建设。 　　五是提高动植物病虫害防治水平。积极实施植保工程、动物防疫体系等工程建设，加快完善动植物病虫害监测预警、检验监督、控制扑灭、技术支撑以及物资保障系统。积极有效防控蝗虫、稻飞虱、小麦条锈病等病虫害，以及高致病性禽流感等畜禽疫病和人畜共患病。也要控制重大水生动植物病害。同时还要有效阻止和控制外来检疫性有害生物传入和蔓延。 　　2、农业保险 　　由于农业面临的风险种类多、发生频率高，一些自然灾害损失程度严重，以及农户居住分散、生产规模小、多为野外作业等原因，使得农业保险的承保、定损、理赔难度大，而且农业保险的风险和成本相对较高，如果没有必要的政府支持，仅靠市场机制难以较快发展保险业务。 　　农业保险在一定程度上具有公共产品的性质。农业保险使生产风险减少，有利于农户扩大生产规模和增加农作物产量。发展和完善农业保险，对于建立农民增收的长效机制，促进我国农业和农村经济发展，保障国家粮食安全乃至经济安全，都具有非常重要的作用。 　　国务院颁布的《关于保险业改革发展的若干意见》（国发［2006］23号）中指出，逐步建立政策性农业保险与财政补助相结合的农业风险防范与救助机制，探索中央和地方财政对农户投保给予补贴的方式、品种和比例，对保险公司经营的政策性农业保险适当给予经营管理费补贴。 　　2007年中央一号文件要求“积极发展农业保险，按照政府引导、政策支持、市场运作、农民自愿的原则，建立完善农业保险体系。扩大农业政策性保险试点范围，各级财政对农户参加农业保险给予保费补贴，完善农业巨灾风险转移分摊机制，探索建立中央、地方财政支持的农业再保险体系。鼓励龙头企业、中介组织帮助农户参加农业保险”。 　　近几年来，我国政策性农业保险试点正稳步推进，2006年为农业、农村、农民提供风险保障700多亿元，同比增长一倍多。2007年，国家进一步加强了支持力度，一些地方也积极试点，探索经验，比如：财政部下发了《中央财政农业保险保费补贴试点管理办法》，并于今年首度安排约10亿元支农资金，用于补贴农民购买保险，采取“自主自愿、市场运作、共同负担、稳步推进”原则，在内蒙古、吉林、江苏、湖南、新疆和四川六省区试点。四川省成都市，在8个区（市）县开展水稻保险试点工作，首批参加水稻保险试点的种植面积约2万亩，成都市、县两级政府给予了6.2元/亩的保费补贴，农民自己只需要出1元/亩的保费，这种水稻保险的实施，对防范风险、促进生产、保障种粮农民的利益，非常有利。为有效降低能繁母猪养殖风险，鼓励能繁母猪生产，2007年7月，国家决定建立能繁母猪保险制度，保费由政府负担大头，养殖户（场）负担小头。中央财政对西部地区给予差额补贴。今后要在总结能繁母猪保险工作经验的基础上，逐步开展生猪保险，并建立保险与补贴相结合的制度。为有效保障奶牛养殖安全，2007年9月，国家又决定建立奶牛政策性保险制度。政府对参保奶农给予一定的保费补贴，中央财政对西部地区给予补助。 　　3、科技创新 　　新的时期，我国农业正逐渐向着生产规模化、品种专业化、经营产业化、服务社会化的方向发展。生物技术在农业上的应用已取得重大进展，为种质创新、生态保护、农业灾害防治等创造了新的条件。3S技术、网络技术等信息技术的使用，为农业生产向“精准化”发展提供了新的技术。进一步加快农业科技创新，将大大提高农业生产水平，降低农业生产风险。 　　当前，以育种技术、基因工程技术、生物信息技术等现代生物技术为支撑的现代生物农业发展很快。一些技术已进入大规模产业化阶段，如全球转基因农作物种植面积10年间增长了50倍，2005年达到9000万公顷。我国人口多，人均资源少，贯彻落实科学发展观，客观上要求我们必须抓住机遇，又好又快地发展生物农业。根据《生物质产业发展“十一五”规划》，“十一五”期间，要紧紧围绕保障粮食安全和促进农产品结构调整，加速生物农业技术的研发及广泛应用，提升农业生产效益。要重点加强农业良种、林业新品种、绿色农用生物产品以及海洋生物资源等方面的科技研发与应用。 　　4、加强农业气象工作 　　农业与气象关联度高。要坚持把气象资源作为基础性自然资源、战略性经济资源和公共性社会资源来利用，不断完善服务内容，改进服务方式，提高服务质量。 　　第一，积极开展农业气象服务工作。在天气和气候预测预报、粮食产量评估和预报等方面，近年来取得了很好的效果，应该总结经验，完善设施，提高水平。同时，在做好农作物重大病虫害气象监测预测实时服务，利用卫星遥感和相关技术开展旱情监测和预测预报等方面，也很有必要和大有潜力，应该进一步提高设施和服务水平。开展气候变化研究，积极应对极端天气气候事件对农业生产带来的危害，既是当务之急，也是战略性任务，在与其他业务结合的同时，要根据需要和可能，充实、完善设施和创新机制。为科学指导农业生产，还应进一步加强对地区农业气候资源网格的细化工作。 　　第二，积极开展人工影响天气工作。在干旱缺水地区，要积极开展飞机、火箭和高炮增雨作业，大力开发利用空中云水资源。同时，要进一步完善防雹作业布局，加强人工防雹工作。在遇到森林草原火灾等重大突发事件时，要充分利用有利的天气条件，开展人工影响天气应急作业

植物根系主要吸收养分离子，离子存在于水中，所以所有肥料都必须溶解于水后才能被根系吸收利用。除部分悬浮肥料作基肥施用外，其他的液体肥料都要兑水施用。具体用法有叶面喷施、浸种、蘸根、注射施用、淋施、浇施、喷灌施、滴灌施等。在农业发达国家，液体肥料通过灌溉系统施用是最主要的施肥方法。

液体肥料的产生与灌溉技术的发展有着密切的关系。通过灌溉管道施肥又称灌溉施肥技术，现在也称为水肥一体化。通常是将肥料溶液通过压力作用注入灌溉水管，然后再通过灌水器将肥液喷洒到作物上或滴入根区。灌溉施肥技术是现代农业生产的一项重要技术，具有显著的节水、节肥、省工、高效的优点。我国正在大力推广这一技术。液体肥料是灌溉施肥系统最好的肥料，在所有肥料中成为首选肥料。肥料只有全部溶解，才不会堵塞过滤器和滴头，从而保障灌溉系统安全运行。由于液体肥料的施用方法是随水施用，施肥非常均匀，使用浓度方便调节，对苗期作物使用安全，不会引起烧苗等后果。灌溉施肥技术在我国正处于快速发展阶段，主要为喷灌和滴灌。

通过灌溉系统施用液体肥料有多种方法，常用的方法有旁通罐、文丘里施肥器、泵吸肥法、泵注肥法、自压重力施肥法、比例施肥器等。选择何种施肥方法与田块大小、系统压力、水源、施肥均匀度、投资额度等有关。具体的选择可参见有关专业书籍介绍。国外由于劳动成本的原因，基本采用自动化设备。