麥收時節，北京市順義區趙全營鎮去碑營村3000畝糧食作物高效節水農業示范區的冬小麥進行了實打實收。結果顯示，采用噴灌機和微噴帶噴灌水肥一體化的地塊實收產量分別為553公斤/畝和535公斤/畝，與常規對照相比增產38.9%和 34.4%，水分生產力分別達到2.58公斤/方和2.50公斤/方。示范區實現了自動化灌溉和施肥，灌水細密，施肥均勻，平均畝灌水130方，較常規對照畝節水50方，節約化肥5公斤（純養分），節電25度，省工0.7個。
2010年以來，全國農業技術推廣服務中心（下稱全國農技中心）組織實施華北地區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—玉米一年兩季生產體系的水肥一體化模式，通過“三優”（優選設備選型、優化田間布設、優化水肥運籌）、“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、改常規復混肥為高效水溶肥），促進“三增”、“三節”和“三省”，取得了顯著成效。
發展現狀：規模擴大產品優化成本降低
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，近十年來迅猛發展，試驗、示范、推廣工作取得了很好的進展。
應用規模不斷擴大。2002年以來，農業部組織實施國家旱作節水農業項目，中央財政累計投資超過1億元，在全國10多個省（區、市）建立水肥一體化技術核心示范區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、市）推廣應用，由棉花、果樹、蔬菜等經濟作物擴展到小麥、玉米、馬鈴薯、大豆等糧食作物，每年推廣應用面積7000多萬畝。
技術模式不斷創新。按照因地制宜的原則，針對作物需水規律、水資源條件和設備特點，全國農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。按區域劃分，有干旱半干旱區膜下滴灌、丘陵山區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，相關技術產品不斷完善。一是研發了土壤墑情快速監測方法和儀器設備，能夠迅速、快捷地掌握土壤水分狀況，為農田水分精確化管理奠定了基礎。二是通過在不同區域、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，優化相關技術模式，編制《微灌施肥農戶操作手冊》、《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。三是各種噴滴灌管（帶）、過濾、施肥等設備產品日趨成熟，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展。四是在水溶肥料研發方面取得突破，面向微灌的水溶肥料品種不斷涌現，為水肥一體化技術推廣應用提供了配套農資。
推廣機制不斷優化。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。三是企業拉動模式，通過相關企業開展設備產品經銷活動，為農民提供產品服務，技物結合拉動推廣應用。四是農民專業合作組織帶動模式，以各類農民專業合作社為載體，推行組織化和規范化生產，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，優化水肥一體化系統設計，開發微灌用水溶肥料，基本實現水肥一體化相關設施、設備和產品的國產化，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展，從設施農業走向大田應用，從蔬菜、果樹、棉花等經濟作物發展到小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物。
增效機理：少量多次直供根區水肥耦合
與傳統模式相比，水肥一體化實現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，增產增效優勢集中體現。
少量多次澆水施肥，實現均勻持續供應。傳統的澆水和施肥方式，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，灌水和施肥次數增加，每次的灌溉和施肥量減少，可以根據作物需水需肥規律隨時供給，保證作物“餓了就吃，渴了就喝”、“吃飽不浪費”，水分養分均勻持續供應。
集中供應作物根區，水肥吸收直接快速。傳統土壤施肥，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，將水分和養分直接供應到作物根系集中分布的區域，根系直接對水分和養分進行吸收，利用率高。
保證中后期水肥供應，利于產量形成。傳統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分供應充足，利于產量形成。
實現水肥耦合，養分吸收全面高效。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，養分直接以水溶態供應給作物，不僅吸收速度快，而且易于根據作物生長狀況調節施肥比例，補充中微量元素，作物養分供應更加全面高效。
全國農技中心在北京市和河北省組織實施的試驗示范結果表明，與常規相比，冬小麥應用水肥一體化，成穗率提高，每畝有效穗數由40萬增加到50多萬，且穗大穗勻，單穗粒數增加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，同時很少出現空稈、凸尖等現象。
