節(jié)水灌溉 Water Saving Irrigation ISSN 1007-4929,CN 42-1420/TV 節(jié)水灌溉網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文 題目： 設(shè)施番茄輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)的應(yīng)用 作者： 岳煥芳，周孝秋，安順偉，胡瀟怡，劉杰，孟范玉，徐厚成 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期： 2020-02-21 引用格式： 岳煥芳，周孝秋，安順偉，胡瀟怡，劉杰，孟范玉，徐厚成設(shè)施番茄輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)的應(yīng)用節(jié)水灌溉. http:/kns.cnki.net/kcms/detail/42.1420.tv.20200221.1031.004.html 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)：在編輯部工作流程中，稿件從錄用到出版要經(jīng)歷錄用定稿、排版定稿、整期匯編定稿等階段。錄用定稿指內(nèi)容已經(jīng)確定，且通過(guò)同行評(píng)議、主編終審?fù)饪玫母寮?。排版定稿指錄用定稿按照期刊特定版式（包括網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)版式）排版后的稿件，可暫不確定出版年、卷、期和頁(yè)碼。整期匯編定稿指出版年、卷、期、頁(yè)碼均已確定的印刷或數(shù)字出版的整期匯編稿件。錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)稿件內(nèi)容必須符合出版管理?xiàng)l例和期刊出版管理規(guī)定的有關(guān)規(guī)定；學(xué)術(shù)研究成果具有創(chuàng)新性、科學(xué)性和先進(jìn)性，符合編輯部對(duì)刊文的錄用要求，不存在學(xué)術(shù)不端行為及其他侵權(quán)行為；稿件內(nèi)容應(yīng)基本符合國(guó)家有關(guān)書(shū)刊編輯、出版的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正確使用和統(tǒng)一規(guī)范語(yǔ)言文字、符號(hào)、數(shù)字、外文字母、法定計(jì)量單位及地圖標(biāo)注等。為確保錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)的嚴(yán)肅性，錄用定稿一經(jīng)發(fā)布，不得修改論文題目、作者、機(jī)構(gòu)名稱和學(xué)術(shù)內(nèi)容，只可基于編輯規(guī)范進(jìn)行少量文字的修改。 出版確認(rèn)：紙質(zhì)期刊編輯部通過(guò)與中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）電子雜志社有限公司簽約，在中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）出版?zhèn)鞑テ脚_(tái)上創(chuàng)辦與紙質(zhì)期刊內(nèi)容一致的網(wǎng)絡(luò)版，以單篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊發(fā)論文的錄用定稿、排版定稿、整期匯編定稿。因?yàn)橹袊?guó)學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）是國(guó)家新聞出版廣電總局批準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連續(xù)型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以簽約期刊的網(wǎng)絡(luò)版上網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文視為正式出版。 設(shè)施 番茄輕簡(jiǎn)式 智能灌溉 施肥機(jī) 的 應(yīng)用 岳煥芳 1 周孝秋 2安順偉 1胡瀟怡 1 劉杰 2孟范玉 1*徐厚成 1 （ 1 北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029； 2 北京市弘科農(nóng)場(chǎng)，北京 102446） 摘要： 基于自主研發(fā)的輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)，嵌入依據(jù)光輻射智能灌溉系統(tǒng)，在 土 壤栽培番茄上進(jìn)行田間效果試驗(yàn)，結(jié)果表明：施肥機(jī)管理的番茄土壤060cm 土層的土壤含水量保持在 30%40%之 間 ，保證了番茄根層土壤始終處在 適宜的水分范圍內(nèi)。與人工常規(guī)管理相比 較可以提高番茄的品質(zhì)，經(jīng)濟(jì)效益提高 9.89%，達(dá)到了節(jié)水，節(jié)肥，節(jié)省人工，提質(zhì)，增效的目的。 關(guān)鍵詞： 灌溉施肥機(jī)，光輻射，番茄 Application of minitype intelligent fertigation control machine for facilities tomato Yue Huanfang1,Zhou Xiaoqiu2,An Shunwei1,Hu Xiaoyi1,Liu Jie2,Meng Fanyu1,Xu Houcheng1 (1 Beijing Agriculture Technology Extension Station, Beijing 100029. 2 Beijing Hongke Farm， Beijing 102446.) Abstract: Based on independent research and development of intelligent fertigation machine,under the irrigation mode controlled by cumulative radiation, tested the effect of tomato. The results showed that management of tomato of fertigation control machine, the water content of 0 60 cm soil remained between 30%- 40%, ensured the tomato root layer in suitable soil moisture. Compared with conventional management, the quality of tomato can be improved, and the benefit increased by 9.89%, achieved the purpose of saving water, saving fertilizer, saving labor, improving quality and increasing efficiency. Key words: fertigation control machine; optical radiation; tomato 中圖分類號(hào)： S641.2,S224.21. 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時(shí)間：2020-02-21 18:30:36網(wǎng)絡(luò)首發(fā)地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/42.1420.tv.20200221.1031.004.html文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 我國(guó)是水資源緊缺的國(guó)家，根據(jù)水資源公報(bào)， 2017年，北京市水資源總量為29.77億 m3，按照年末常住人口 2170.7萬(wàn)人計(jì)算，北京市人均水資源占有量為137m3，遠(yuǎn)低于世界人均占有量，農(nóng)業(yè)用水量占總用水的 13%，傳統(tǒng)的灌溉方式 ，水肥利用率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的一半左右 1，水資源浪費(fèi)是我國(guó)的一個(gè)重要問(wèn)題 2，我國(guó)化肥用量占世界總消耗量的 35%3，利用率僅 30%左右 4，自動(dòng)化、智能化、精準(zhǔn)水肥一體化管理可以有效提高水肥利用率，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 5，而精準(zhǔn)的灌溉施肥設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉施肥的核心關(guān)鍵裝置，目前，我國(guó)智能施肥機(jī)種類繁多，但是質(zhì)量參差不齊 6，水肥管理多采用手動(dòng)控制或者定時(shí)控制，造成灌水不均勻，不及時(shí)，不能滿足作物正常生長(zhǎng)需求，影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì) 7，以1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于 2018 年 3 月至 7 月在房山區(qū)弘科農(nóng)場(chǎng)日光溫室內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)地處北緯 N39° 37 33.53 ， 東經(jīng) E115° 57 49.64 ，土壤質(zhì)地屬于粘壤土，有機(jī)質(zhì)為 23.8 g/kg，全氮為 6.56 g/kg，速效鉀為 150 mg/kg，有效磷為 102 mg/kg，pH 為 7.54。 1.2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)作物為番茄，試驗(yàn)品種為 “ 財(cái)富天下 F1” ， 栽培密度為 3000 株 /畝，定植時(shí)間為 3 月 5 日。試驗(yàn)區(qū)灌溉施肥由智能灌溉施肥機(jī)控制，施肥機(jī)由北京色列、荷蘭等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 8-9，早已實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)智能灌溉，但是，國(guó)外的設(shè)備直接引進(jìn)，存在技術(shù)門(mén)檻高，操作難掌握等問(wèn)題 10，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備落地，造成智能灌溉施肥機(jī)技術(shù)推廣難度大，使用者認(rèn)可度低，針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，自主研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的輕簡(jiǎn)式灌溉施肥設(shè)備具有重要意義 11。由于番茄口感酸甜，營(yíng)養(yǎng)元素豐富，受到消費(fèi)者青睞 12，作為我國(guó)主要的設(shè)施蔬菜之一，2012 年栽培面積已經(jīng)達(dá)到45.33 萬(wàn) hm 213 ，目前我國(guó)番茄水肥管理多采用傳統(tǒng)的管理模式，研究番茄適用的輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代番茄生產(chǎn)，提供技術(shù)支撐 14。市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站集成研發(fā)，委托北京市紫藤連線設(shè)備公司生產(chǎn) 15，嵌入由北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站自主研發(fā)的基于光輻射智能灌溉決策系統(tǒng) 16，以農(nóng)戶常規(guī)水肥管理作為對(duì)照，對(duì)照區(qū)采用文丘里施肥器，人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行水肥管理。底肥用量一致，共施用商品有機(jī)肥（ N+P2O5+K2O 5%，有機(jī)質(zhì) 45%）45t/hm2，商品菌肥（有機(jī)質(zhì) 40%，有效活菌數(shù) 0.2 億 /克） 15t/hm2。 1.3 測(cè)定項(xiàng)目 測(cè)定項(xiàng)目包括植株生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量、品質(zhì)等。 每個(gè)小區(qū)選取 5 株測(cè)定不同生育時(shí)期的株高、莖粗（生長(zhǎng)點(diǎn)向下第 4 片展開(kāi)葉的基部莖粗）、葉片數(shù) ； 利用 智墑 分別測(cè)定 土壤 含水量變化 ； 每次收獲按小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn) ； 每次收獲時(shí)選取10 個(gè)番茄，計(jì)算平均單果重 ；測(cè)定成熟 番茄 Vc、可溶性糖、可滴定酸等 品質(zhì)指標(biāo)； 統(tǒng)計(jì)用水，用肥量。 2 結(jié)果與分析 2.1 不同水肥管理模式對(duì)土壤水分含量的影響 圖 1 施肥機(jī)管理番茄土壤含水量變化 Fig. 1 Soil moisture content of tomato under the management of fertigation control machine 圖 2 人工常規(guī)管理番茄土壤含水量變化 Fig.2 Soil moisture content of tomato under the management of manual 圖 1 為施肥機(jī)管理的土壤含水量變化趨勢(shì)圖，圖 2 為人工常規(guī)管理土壤含水量變化趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，施肥機(jī)管理的番茄土壤含水量整個(gè)生育期呈現(xiàn)的趨勢(shì)為苗期變動(dòng)較 為平緩， 060cm 土層的土壤含水量保持在 30%40%之間，開(kāi)花期則控制灌溉，土壤含水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，土壤含水量波動(dòng)范圍為25%35%。進(jìn)入結(jié)果期后增加灌溉頻率，土壤含水量變化范圍為 35%40%。人工常規(guī)水肥管理模式為灌溉頻率低，單次灌溉量大，整個(gè)生育期土壤含水量變化范圍為 20%40%，變化幅度比較大，會(huì)造成每次灌溉前，根系附近土壤缺水嚴(yán)重，或者根本不缺水的情況下補(bǔ)充水分，不合理灌溉制度，會(huì)導(dǎo)致水分的浪費(fèi)或者虧缺，影響作物的正常生長(zhǎng)。 2.2 不同水肥管理模式對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響 圖 3 為施肥機(jī)和常規(guī)管理的番茄生長(zhǎng)指標(biāo)，從圖中可以看出，隨著生育期的推進(jìn)，株高逐漸增加，至定植 91 天時(shí)，施肥機(jī)管理的番茄株高為 124.4cm，常規(guī)管理為 125cm。莖粗呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，定植后 28 天，莖粗達(dá)到最大值，施肥機(jī)管理番茄莖粗為 9.6mm，常規(guī)管理番茄莖粗為 9.7mm。定植 91 天后番茄葉片數(shù)為 22.2 片，施肥機(jī)和人工常規(guī)管理番茄生長(zhǎng)指標(biāo)差異不顯著。 圖 3 不同處理對(duì)番茄生長(zhǎng)指 標(biāo)的影響 Fig. 3 Effects of different treatments on growth index of tomato plants 2.3 不同水肥管理模式對(duì)番茄品質(zhì)的影響 表 1 為施肥機(jī)和人工常規(guī)管理下番茄的品質(zhì)，從表中可以看出，施肥機(jī)管理的番茄可溶性糖含量為 4.42%，人工常規(guī)管理的番茄僅為 1.27%，施肥機(jī)管理可以提高番茄糖酸比 88.46%，番茄維生素 C 含量提高了 31.5%，番茄紅素含量提高了 10.98%，施肥機(jī)內(nèi)嵌的依據(jù)光輻射智能灌溉系統(tǒng)可以較好的提高番茄的果實(shí)品質(zhì)。 表 1 不同處理對(duì)番茄品質(zhì)的影響 Table 1 Effects of different treatments on tomato quality 處理 可溶性糖 （ %） 可滴定酸 （ g/mL） 維生素 C （ mg/100g） 硝酸鹽 （ mg/kg） 番茄紅素 （ mg/100g） 對(duì)照 1.27 0.48 12.7 160 17.3 施肥機(jī) 4.42 0.9 16.7 20 19.2 變化（ %） 248.03% 87.50% 31.50% -87.50% 10.98% 2.4 不同水肥管理模式對(duì)效益的影響 表 2 為施肥機(jī)管理和人工常規(guī)管理番茄投入和產(chǎn)出對(duì)比，從表中可以看出施肥機(jī)管理的番茄產(chǎn)量為 98769 kg/hm2，比人工常規(guī)管理提高了 18.5%，用水節(jié)約了 43.51%，用肥節(jié)省了 40%，產(chǎn)出提高了 6.02%，施肥機(jī)管理的番茄效益達(dá)到 165150元 /hm2，比人工常規(guī)管理提高了 9.89%，采用輕簡(jiǎn)式智能施肥機(jī)可以達(dá)到節(jié)水、節(jié)肥、提質(zhì)、增效的目的。 表 2 不同處理對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響 Table 2 Effects of different treatments on economic benefits 處理 產(chǎn)量（ kg/hm2） 灌水（ m3/hm2） 施肥（ kg/hm2） 投入 (元 /hm2) 產(chǎn)出 （元 /hm2） 效益 （元 /hm2） 對(duì)照 96975 3930 3750 222750 387900 165150 施肥機(jī) 98769 2220 2250 229755 411240 181485 變化（ %） 18.50% -43.51% -40.00% 3.14% 6.02% 9.89% 3 結(jié)論與討論 本研究設(shè)計(jì)了輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)，內(nèi)嵌依據(jù)光輻射智能灌溉系統(tǒng)，在土壤栽培春茬番茄進(jìn)行田間應(yīng)用，番茄整個(gè)生長(zhǎng)季，設(shè)備運(yùn)行正常，施肥機(jī)管理和人工管理相比較，土壤含水量更符合番茄耗水規(guī)律 17，將土壤含水量控制在一定的范圍內(nèi)，變化幅度小，保證了番茄根層土壤始終處在適宜的水分范圍內(nèi) 18。輕簡(jiǎn)式智能灌溉施肥機(jī)和人工常規(guī)管理相比較，番茄生長(zhǎng)指標(biāo)差異不顯著；番茄可溶性糖含量為 4.42%，可以提高番茄糖酸比 88.46%，提高番茄維生素 C 含量 31.5%，提高番茄紅素含量 10.98%；施肥機(jī)管理的番茄效益達(dá)到165150元 /hm2，比人工常規(guī)管理提高了 9.89%。通過(guò)田間效果試驗(yàn)，驗(yàn)證了依據(jù)光輻射灌溉決策可行性，以及灌溉施肥設(shè)備的可推廣性，達(dá)到了節(jié)水，節(jié)肥，提質(zhì)，增效的目的。 參考文獻(xiàn)： 1穆天亮 . 以色列節(jié)水灌溉考察報(bào)告 J. 山西水土保持科技 , 2000, (01): 35-37. 2鞠加亮 ,孫洋洋 .基于節(jié)水激勵(lì)的農(nóng)業(yè)水資源流轉(zhuǎn)模式研究 J山西農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2017,45(2):139 142. 3彭發(fā)智 ,張俊杰 ,焦海濤 ,李霄鶴 ,張亞振 ,張西群 .水肥一體智能化高效精準(zhǔn)灌溉的發(fā)展趨勢(shì) J.河北農(nóng)機(jī) ,2017(10):23. 4周亮亮，柯建宏 .基于模糊控制的溫室灌溉施肥控制系統(tǒng) J .浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2012,(12):1648-1652. 5張雪飛 ,彭凱 ,王建春 ,宋治文 ,王艷 ,梁新書(shū) ,錢(qián)春陽(yáng) ,李鵬 .設(shè)施蔬菜水肥一體化智能灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn) J.山西農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2017,45(09):1534-1538. 6韓啟彪 ,馮紹元 ,黃修橋 ,李金山 ,孫浩 ,李浩 .我國(guó)節(jié)水灌溉施肥裝置研究現(xiàn)狀 J.節(jié)水灌溉 ,2014(12):76-79+83. 7陳志 ,趙成萍 ,劉曉光 ,馬志 ,陳勝萍 .番茄水肥一體化智能精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)研究 J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2017,45(21):208-210. 8Antonio Jose 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