2010年以來，全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心(下稱全國農(nóng)技中心)組織實施華北地區(qū)糧食作物水肥一體化技術模式集成項目，在北京、河北、河南3省市10縣開展5個方面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“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”(改水肥分開為水肥同步、改1次追肥為4~5次隨水追肥、改常規(guī)復混肥為高效水溶肥)，促進“三增”、“三節(jié)”和“三省”，取得了顯著成效。
發(fā)展現(xiàn)狀：規(guī)模擴大產(chǎn)品優(yōu)化成本降低
我國水肥一體化技術應用起步于上世紀70年代，改革開放后有了長足進步，近十年來迅猛發(fā)展，試驗、示范、推廣工作取得了很好的進展。
應用規(guī)模不斷擴大。2002年以來，農(nóng)業(yè)部組織實施國家旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)項目，中央財政累計投資超過1億元，在全國10多個省(區(qū)、市)建立水肥一體化技術核心示范區(qū)50多萬畝，集中開展試驗示范和技術集成，覆蓋20多種作物，有效帶動了各地水肥一體化技術的推廣應用。目前，該項技術已在近30個省(區(qū)、市)推廣應用，由棉花、果樹、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多萬畝。
技術模式不斷創(chuàng)新。按照因地制宜的原則，針對作物需水規(guī)律、水資源條件和設備特點，全國農(nóng)技中心組織開展技術集成，形成了系列水肥一體化技術模式。按區(qū)域劃分，有干旱半干旱區(qū)膜下滴灌、丘陵山區(qū)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，有移動式微灌水肥一體化模式、全自動智能水肥一體化模式、小型簡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。
技術產(chǎn)品不斷完善。隨著水肥一體化技術的推廣應用，基礎工作不斷夯實，相關技術產(chǎn)品不斷完善。一是研發(fā)了土壤墑情快速監(jiān)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(nóng)田水分精確化管理奠定了基礎。二是通過在不同區(qū)域、不同作物開展系列試驗研究，取得大量微灌條件下灌溉和施肥技術參數(shù)，優(yōu)化相關技術模式，編制《微灌施肥農(nóng)戶操作手冊》、《微灌施肥實用技術》等技術資料，為水肥一體化技術推廣應用提供科學依據(jù)。三是各種噴滴灌管(帶)、過濾、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(xiàn)，為水肥一體化技術推廣應用提供了配套農(nóng)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系列推廣機制。一是政府推動模式，通過政府立項投入和技術補貼推動推廣應用。二是技術驅動模式，通過技術推廣部門開展技術展示示范與培訓交流驅動推廣應用。三是企業(yè)拉動模式，通過相關企業(yè)開展設備產(chǎn)品經(jīng)銷活動，為農(nóng)民提供產(chǎn)品服務，技物結合拉動推廣應用。四是農(nóng)民專業(yè)合作組織帶動模式，以各類農(nóng)民專業(yè)合作社為載體，推行組織化和規(guī)范化生產(chǎn)，帶動技術推廣應用。
投入成本大幅降低。通過集中攻關相關設備，優(yōu)化水肥一體化系統(tǒng)設計，開發(fā)微灌用水溶肥料，基本實現(xiàn)水肥一體化相關設施、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2萬多元降低到1萬元左右，水肥一體化開始由高端貴族技術向平民應用發(fā)展，從設施農(nóng)業(yè)走向大田應用，從蔬菜、果樹、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(qū)水肥耦合
與傳統(tǒng)模式相比，水肥一體化實現(xiàn)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、水肥分開向水肥一體轉變，增產(chǎn)增效優(yōu)勢集中體現(xiàn)。
少量多次澆水施肥，實現(xiàn)均勻持續(xù)供應。傳統(tǒng)的澆水和施肥方式，作物往往在“饑餓”和“過飽”兩個極端之間反復，不能均勻地“吃喝”。而采用微灌水肥一體化，灌水和施肥次數(shù)增加，每次的灌溉和施肥量減少，可以根據(jù)作物需水需肥規(guī)律隨時供給，保證作物“餓了就吃，渴了就喝”、“吃飽不浪費”，水分養(yǎng)分均勻持續(xù)供應。
集中供應作物根區(qū)，水肥吸收直接快速。傳統(tǒng)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，作物養(yǎng)分供應不足。應用水肥一體化技術，可將濕潤深度控制在40厘米，將水分和養(yǎng)分直接供應到作物根系集中分布的區(qū)域，根系直接對水分和養(yǎng)分進行吸收，利用率高。
保證中后期水肥供應，利于產(chǎn)量形成。傳統(tǒng)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力成本增加或操作不便等原因難以落實。如小麥適時澆好灌漿水能保根、護葉、延長葉片功能、防止早衰、提高粒重，但傳統(tǒng)灌溉方式往往難以滿足。夏玉米大喇叭口期后，田間封行封壟，常規(guī)條件下難以進行施肥、灌水。采用水肥一體化，人員無需進入田間，通過管道就可以方便地進行灌水施肥，能夠保證中后期水分養(yǎng)分供應充足，利于產(chǎn)量形成。
實現(xiàn)水肥耦合，養(yǎng)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管道以微灌的形式直接輸送到作物根部，養(yǎng)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(jù)作物生長狀況調(diào)節(jié)施肥比例，補充中微量元素，作物養(yǎng)分供應更加全面高效。
全國農(nóng)技中心在北京市和河北省組織實施的試驗示范結果表明，與常規(guī)相比，冬小麥應用水肥一體化，成穗率提高，每畝有效穗數(shù)由40萬增加到50多萬，且穗大穗勻，單穗粒數(shù)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、長且均勻，同時很少出現(xiàn)空稈、凸尖等現(xiàn)象。
