土壤不仅是作物生长的载体，更为作物提供了必须的生活条件。土壤肥力是土壤的基本属性和本质特征，也就是供应与协调植物正常生长发育所需的水、肥、气、热条件的能力。在土壤肥力四大因子中，水和肥占据前两位。气、热因子与气候、地域条件关系密切，难以进行根本性改造，但可以通过水肥调节。因此，在农业生产中重点是通过调控农田水分和养分状况，达到增加产量、改善品质、提高效率的目的。这也就是通常所说的“有收无收在于水、收多收少在于肥”。科学合理地调控土壤水分和养分条件，是发展高产、优质、高效、生态、安全农业的根本性措施。
水肥耦合的新概念
长期以来，人们对水肥之间的相互作用十分关注。自20世纪60年代，发达国家开始推广应用灌溉施肥技术。灌溉施肥是将肥料配兑成肥液，借助压力灌溉系统，在灌溉的同时将肥料输送到作物根部土壤，适时适量地满足作物水分和养分需求的一种现代农业新技术。其特点是将灌溉与施肥有机结合，根据作物需水需肥规律进行少量多次的灌溉和施肥，水分和养分的供应与根生长的空间、时间保持协调一致，最大限度地减少水、肥的流失，提高水、肥利用率和生产效率。近两年，该项技术被称为“水肥一体化”，我们称之为狭义的水肥一体化或狭义的水肥耦合。
为适应节水农业的快速发展，推动水肥管理技术的深化，我们提出广义水肥一体化——水肥耦合的概念。水肥耦合是指对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理，以肥调水、以水促肥，全面提升水肥利用效率，促进农业增产增效。这里所说的水，既包括自然降水和灌溉水，也包括土壤水、地表水和地下水；水分管理既要考虑缺水的威胁，也要考虑渍涝的影响。水肥耦合，要综合利用自然降水、土壤水、地下水和灌溉水，使水和肥料在土壤中以优化的组合供应给作物利用，满足农业生产需要，不仅适用于灌溉区，也适用于旱作区和水田区，在全国范围内有广阔的发展空间。
水肥耦合的实践
近年来，在西北、华北、东北、西南等地区示范和推广的全膜覆盖集雨保墒、灌溉施肥、膜下滴灌、测墒灌溉等节水农业技术，实现水分、养分一体化管理，增产增收和资源节约的效益十分显著，为广义水肥一体化——水肥耦合理论做出了有益的探索和实践。
一是旱作区，在甘肃、陕西、宁夏、青海等地旱作区大面积示范推广全膜覆盖集雨保墒技术，配套施用长效肥料、缓控释肥料和有机肥料等，在300mm降水条件下，亩产达到600公斤以上，比农民常规方式（半膜覆盖、常规肥料）增产近50%。分析增产的根本原因，就是覆盖技术和长效肥料技术的有机结合，同时解决了长期困扰旱作区农业生产的干旱缺水和养分供应不足这两个问题，践行了水分、养分一体化解决的思路。全膜覆盖保墒技术能充分积蓄降水和降低蒸发损失，使降水利用率达到90%以上；长效肥料和缓控释肥料等能一次施肥，养分缓慢释放保证作物整个生育期的养分需求，解决了后期追肥困难导致的脱肥问题。实践证明，长效肥料、缓控释肥料等非常适合旱作区覆盖保墒技术模式，是旱作农业与施肥技术完美结合的典范。
二是精灌区，在微灌果树、蔬菜以及马铃薯、玉米、棉花等大田作物上开展灌溉施肥技术示范推广，将肥料溶于灌溉水中，通过喷滴灌系统，进行水肥一体化应用。如在吉林西部、黑龙江西部、内蒙古东部等地推广玉米膜下滴灌施肥技术，亩产由500公斤提高到800公斤，增产60%。在内蒙古、甘肃等地马铃薯上采用，平均亩产可达3000公斤以上，较常规水地增产1000公斤，增产50%。在山东番茄上，采用同样施肥量，亩产达到7500公斤，比传统沟灌冲肥亩增产2000多公斤。肥料利用率显著提高，氮、磷、钾分别达到59.8%、21.4%和69.4%，与沟灌冲肥相比，分别提高21.9、7.8和25.4个百分点。
三是水浇地，在华北平原冬小麦上，农民一般年景都要灌水4~5次，总灌水量达到300~400方/亩，不仅水资源浪费严重，肥料也随水流失，造成巨大浪费。采用测墒灌溉和因墒施肥，根据土壤墒情和降雨情况优化灌溉制度，配套施用长效肥料，实现水肥一体化应用，改饮种水为造墒水，灌溉次数减少为2~3次（含底墒水），亩节约灌水量120方以上，节约氮肥20%，亩产稳定达到500公斤以上。
四是水稻田，在四川、广西等地水稻上采用覆膜保墒节水技术，配套施用长效肥料，实现水肥一体化管理，平均亩产达到700公斤以上，比常规灌溉和施肥管理方式增产100公斤以上；灌水由2~3次减少为1次；每亩施肥由17公斤减少到12公斤（纯养分）；用工由18个减少到12个，经济效益效益十分显著。
水肥耦合是提高水肥利用效率的战略方向
我国水资源紧缺，总量仅占世界的6%，人均仅为世界平均水平的四分之一。当前，我国农业发展方式粗放、资源消耗过大等问题日趋突出，尤其是水、肥资源消耗巨大，浪费严重。
我国每年农业灌溉用水约3600亿方，占总用水量的60%左右，年缺口达300亿方以上，灌溉水生产效率1公斤/方，仅为美国、以色列等发达国家的一半左右；我国化肥年用量超过5400万吨（折纯），居世界首位，利用率平均只有30%左右，低于发达国家20个百分点以上。这种高耗低效的生产方式带来了资源浪费、生态退化和环境污染等系列问题，已经成为制约我国农业可持续发展的瓶颈。
随着我国经济社会的不断发展，耕地面积减少趋势不可逆转，水肥资源对农业发展的制约将更加突出。因此，发展高产、优质、高效、安全、生态农业，实现可持续发展，必须转变发展方式，走资源高效利用的路子，全面树立水肥耦合、科学管理的理念，大幅度提高水肥利用率。狭义的水肥一体化已经不能满足建设中国特色现代农业的要求，必须进一步创新理论，推动水肥一体化从狭义走向广义，从局部扩展到全国，使“水肥耦合”成为提高资源利用效率的战略性措施，成为建设“资源节约型、环境友好型”农业的“一号技术”。
水肥耦合技术推广工作重点
随着农业发展步入新的阶段，水肥耦合技术推广要做好以下四个方面的重点工作：
一是在旱作农业区，以发展旱作保墒、集雨补灌技术为核心，通过深松耕营造土壤水库留下天上水，地膜秸秆等覆盖保住土里墒，施用抗旱剂、保水剂增加抗旱抗逆能力，建设集水窖池，积极发展集雨补灌，推广抗旱保苗坐水种，使用长效肥料、缓控释肥料、有机肥料改善养分供应状况，大幅提高单产，达到提高自然降水生产效率的目标。
二是在设施农业、果园及适宜微灌的马铃薯、棉花、玉米等大田作物灌溉农业区，以高效经济园艺作物为重点，制定合理的灌溉施肥制度，充分利用喷滴灌技术，配合水溶肥料的应用，实现水、肥资源的科学精确利用。
三是在普通灌溉农业区，大力推广测墒灌溉、因墒施肥，肥料企业因水配肥，改善灌溉制度和肥料养分形态配比，提高农民科学用水施肥意识，提高水肥生产效率。
四是在水田种植区，推广湿润灌溉、覆膜保水、交替灌溉、垄沟灌溉等技术，调整肥料养分形态，调控农田水分循环，促进水肥耦合，提高肥料利用率，减轻环境污染。
