6 南方論壇 Forum of South China 2020 年 4 月下 智能水肥一體化技術(shù)在蔬菜溫室大棚中的應(yīng)用 程俊峰 1 魏楚偉 1 侯 露 2 薛坤鵬 1 1 廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所 廣東 廣州 510640 2 廣東弘科農(nóng)業(yè)機(jī)械研究開發(fā)有限公司 廣東 廣州 510630 摘 要 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 使各種農(nóng)業(yè)新技術(shù)相繼出現(xiàn) 智能水肥一體化技術(shù)就是其中一種 其可以依據(jù)作物生長需求 為作物提供定時 定量 均勻配比的肥料和水源 文章分析了智能水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景 并結(jié)合實(shí)際案例探究該技術(shù)在蔬菜溫室大棚中的應(yīng)用 關(guān)鍵詞 智能水肥一體化 蔬菜溫室大棚 技術(shù)要點(diǎn) 應(yīng)用前景 中圖分類號 S365 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1672 3872 2020 08 0006 02 基金項目 2018 年鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項資金項目 設(shè)施園藝作物生長需求的 水肥藥一體化技術(shù)及裝備的研發(fā)與應(yīng)用 粵財農(nóng) 2018 125 號 兵團(tuán)科技攻關(guān)項目 水肥溶液精準(zhǔn)配制裝置系統(tǒng)研發(fā) 2019DB001 03 作者簡介 程俊峰 1974 男 河南信陽人 本科 高級工程師 研 究方向 農(nóng)機(jī) 智能水肥一體化技術(shù)是通過灌水器和壓力灌溉系統(tǒng)將肥 料或水源均勻準(zhǔn)確地輸送到作物根部附近的土壤中的新技術(shù) 該技術(shù)能最大程度地滿足作物的生長需求 實(shí)現(xiàn)水分 養(yǎng)分 供給 在實(shí)際應(yīng)用過程中 滴灌 噴灌 無土栽培等都可以 借助智能水肥一體化技術(shù)完成 應(yīng)用在溫室大棚中 能發(fā)揮 更好的效果 1 智能水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 從當(dāng)前國家農(nóng)業(yè)發(fā)展情況看 農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù) 低于世界先進(jìn)水平 單位用水的糧食產(chǎn)量和世界整體水平有 較大的差距 這是因為我國大部分地區(qū)依然采用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè) 灌溉方式 不僅無法滿足生長需求 而且浪費(fèi)了大量水資源 更重要的是 我國淡水資源嚴(yán)重緊缺 不利于長期發(fā)展 從蔬 菜溫室大棚的水肥情況看 普遍存在用料過猛 施肥不科學(xué)的 問題 必須實(shí)現(xiàn)新舊動能之間的轉(zhuǎn)換 隨著智能水肥一體化 技術(shù)的不斷發(fā)展 其優(yōu)勢逐漸凸顯 并在世界范圍內(nèi)得到了 廣泛應(yīng)用 作為世界化肥消耗大國 近幾年來我國的化肥消 耗量不減反增 尤其是水果 蔬菜等園藝作物占據(jù)了71 6 在實(shí)際施肥過程中也存在非常多問題 在這樣的背景下 智 能水肥一體化技術(shù)在我國有廣泛的應(yīng)用前景 將智能水肥一體化技術(shù)應(yīng)用在蔬菜溫室大棚中 可以按 照具體配方比例完成混合 并科學(xué)地運(yùn)送給作物 需要應(yīng)用 到水源 加壓水泵 疊片過濾器 沙石過濾器 流量計 壓 力表 水肥機(jī)智能控制平臺 混肥桶以及田間滴灌管等 其中 傳感器的安裝非常重要 在采集溫濕度 二氧化碳濃度等方 面都發(fā)揮著重要作用 是保證水肥灌溉工作穩(wěn)定開展的關(guān)鍵 從智能水肥一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況看 其不僅可以 提高水資源和肥料利用率 而且能提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量 以 某蔬菜溫室大棚為例 在應(yīng)用了智能水肥一體化技術(shù)后 節(jié) 省了人力資源 肥料利用率提高了40 50 最主要的是 利用智能水肥一體化技術(shù)可以控制棚內(nèi)溫度 減少農(nóng)藥用量 降低人工打藥成本 減少病蟲害等問題對作物的影響 從根 本上促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 2 智能水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn) 智能水肥一體化技術(shù)目前并沒有得到廣泛的應(yīng)用 這是 因為其本身要求較高 整體過程較為復(fù)雜 尤其是和傳統(tǒng)的 露地栽培技術(shù)不同 要在蔬菜溫室大棚中應(yīng)用這種技術(shù) 就 必須掌握每一種技術(shù)的要點(diǎn) 2 1 科學(xué)選擇種植品種 品種的選擇是智能水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的首要條件 溫 室大棚作物生長周期較為靈活 可以根據(jù)市場需求進(jìn)行調(diào)整 在選擇農(nóng)作物的過程中 必須慎重考慮 比如 要栽種番茄 作物 就要選擇栽培產(chǎn)量高 生長中后期抗性較強(qiáng) 表現(xiàn)穩(wěn) 定的品種 可以選擇瑞克斯旺公司的佳西娜品種作為主栽品 種 此外 智能水肥一體化技術(shù)中使用的水培營養(yǎng)液質(zhì)量較高 對品種的抗病性要求較低 選擇范圍相對較大 2 2 科學(xué)選擇灌溉設(shè)備 在確定具體的品種后 就要選擇合理的灌溉施肥設(shè)備 智能水肥一體化技術(shù)是一種施肥和灌溉相結(jié)合的技術(shù) 通過 設(shè)備之間的配合 讓水肥工作實(shí)現(xiàn)高效同步的利用管理 從 當(dāng)前情況看 以微噴灌 滴灌與施肥結(jié)合居多 但是 在選 擇設(shè)備時 必須充分考慮土壤性質(zhì) 設(shè)備供應(yīng)情況 作物種 類等多方面要素 并根據(jù)具體的實(shí)施面積 應(yīng)用作物等多種 情況進(jìn)行選擇 尤其是智能水肥一體化技術(shù)的首部樞紐系統(tǒng) 必須能對肥料營養(yǎng)液中的各物質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié) 讓其適應(yīng)不同作 物的生長需求 1 灌溉控制器也非常重要 要分為10組 每 1個組閥都可以單獨(dú)設(shè)置各項數(shù)值 并完成報警任務(wù) 此外 還要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備 確?？梢赃h(yuǎn)程操作智能水肥一體 化設(shè)備 保證水肥工作的穩(wěn)定開展 2 3 科學(xué)布設(shè)管道系統(tǒng) 要全面落實(shí)智能水肥一體化技術(shù) 就要結(jié)合實(shí)際情況 布設(shè)高效合理的灌溉管道系統(tǒng) 除了基本的設(shè)備 系統(tǒng)管線 也不能忽視 應(yīng)在充分考慮各項技術(shù)要求的基礎(chǔ)上 根據(jù)工 Application of Intelligent Water and Fertilizer Integration Technology in Vegetable Greenhouse Abstract With the continuous development of science and technology various new agricultural technologies have emerged one after another Intelligent water and fertilizer integration technology is one of them It can provide regular quantitative and uniform proportion of fertilizer and water resources for crops according to the growth demand of crops This paper analyzes the application and development prospects of intelligent water and fertilizer integration technology and explores the application of this technology in greenhouse greenhouse with actual cases Key Words intelligent integration of water and fertilizer greenhouse for vegetables technical points application prospect Cheng Junfeng 1 Wei Chuwei 1 Hou Lu 2 Xue Kunpeng 1 1 Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment Guangzhou Guangdong 510640 2 Guangdong Hongke Agricultural Machinery Research and Development Co Ltd Guangzhou Guangdong 510630 Forum of South China 7 2020 年 4 月下 南方論壇 程投資 施肥效率 灌溉效率等指標(biāo)進(jìn)行分析 確定管線布 置的科學(xué)合理 不僅如此 灌水器類型 作物種類 水源條件 地形地勢等方面的情況也要考慮在內(nèi) 比如 在山丘地區(qū)的 蔬菜溫室大棚中 支管和干管的布置非常重要 應(yīng)確保節(jié)約 管材 并通過支管向兩側(cè)毛管配水 干管則沿著等高線或者 山脊線布置 2 4 營養(yǎng)液的配置 營養(yǎng)液的配置是智能水肥一體化技術(shù)應(yīng)用過程中的重點(diǎn) 主要涉及EC值 pH值 循環(huán)次數(shù)等方面 EC值指的是溶液 中可溶性鹽濃度 根據(jù)品種不同生長階段 逐漸調(diào)整濃度 以番茄為例 在幼苗階段 EC值保持在1 8mS cm左右 隨著 幼苗的生長 逐漸加大營養(yǎng)液濃度 在第一穗番茄出現(xiàn)轉(zhuǎn)色 后 EC值濃度應(yīng)該保持在2 8mS cm左右 如果溫度出現(xiàn)變化 也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 夏天或者晴天可以適當(dāng)降低 反之則 適當(dāng)提高 pH值直接關(guān)系物種吸收營養(yǎng)元素的情況 正常情 況下 pH值保持在5 5 6 5 低于或高于這個數(shù)值都會對 農(nóng)作物的元素吸收率造成負(fù)面影響 除了上述兩個方面的內(nèi) 容 循環(huán)次數(shù)也是生長過程的重點(diǎn) 如果是陰雨天氣 那么 循環(huán)次數(shù)以10次為宜 每次控制在30min以內(nèi) 同樣地 在 第一穗番茄出現(xiàn)轉(zhuǎn)色后 可以適當(dāng)增加旋轉(zhuǎn)次數(shù) 每次控制 在40min以內(nèi) 每次間隔0 5h 如果當(dāng)日廢液回收量發(fā)生變化 就要及時修改循環(huán)次數(shù) 2 2 5 具體操作流程 要將智能水肥一體化技術(shù)應(yīng)用在蔬菜溫室大棚中 確保 其充分發(fā)揮自身作用 就要掌握具體操作流程 1 將沒有任 何添加的水灌溉到大棚中 以此監(jiān)測系統(tǒng)性能 初步濕潤土壤 為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ) 3 需要注意的是 在實(shí)際灌溉的過程中 要及時檢查各個部件 如過濾管道 施肥裝置等 保證接口位 置正確 壓力表靈敏 閥門啟閉靈活 2 將摻雜肥料的水灌 溉到大棚中 并嚴(yán)格遵守科學(xué)的灌溉制度完成工作 充分結(jié) 合技術(shù)措施 設(shè)施條件 土壤性質(zhì) 根系分布 土壤水分條件 作物需水規(guī)律等確定灌溉灌水定額 灌水時間 灌水次數(shù) 等 同時測定根系狀況 保證濕潤層深度達(dá)到0 2 0 3m 3 將沒有任何添加的水灌溉到大棚中 對灌溉系統(tǒng)進(jìn)行清洗 并加深濕潤程度 滿足作物生長需求 同時延長系統(tǒng)壽命 2 6 遠(yuǎn)程操作控制 除了上述方面 在實(shí)際應(yīng)用過程中 還要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 以盡可能節(jié)約人力資源 完善灌溉施肥 通過遠(yuǎn)程操作控制 讓用戶根據(jù)實(shí)際情況 自主添加灌溉計劃 設(shè)定時間周期計 劃 并實(shí)現(xiàn)智能化控制 此外 在整個水費(fèi)及設(shè)備中 還要 安裝各種壓力 流量傳感器等 監(jiān)控灌溉運(yùn)行情況 實(shí)現(xiàn)自 動化灌溉 需要注意的是 在實(shí)際種植過程中 蔬菜對濕度 營養(yǎng)物質(zhì)等因素非常敏感 結(jié)合智能水肥一體化技術(shù)可以更 加清晰地掌握蔬菜的生長情況 合理地完成水肥配比 讓土 壤始終保持在最佳的環(huán)境內(nèi) 4 3 智能水肥一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果 以某蔬菜溫室大棚為例 該大棚位于北暖溫帶 地形平坦 項目區(qū)的種植作物為番茄 株距 行距均為3m 根據(jù)資料顯 示 可以將溫室大棚分為兩個區(qū)域 每區(qū)域面積為56hm 2 實(shí) 現(xiàn)全自動化滴灌工程 結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況最終擬定技術(shù)參數(shù) 如下 1灌水區(qū)土壤濕潤比可取灌溉20 30 滴灌土壤濕 潤比灌溉p 30 2灌水區(qū)的灌溉灌水小區(qū)流量偏差灌溉qv 取灌溉20 灌溉水利用系數(shù)取灌溉0 9 確保滿足作物的正 常生長需求后 結(jié)合灌溉面積 作物生長情況 土壤 水文 地質(zhì) 氣象條件等確定具體的用水量 最終選擇了內(nèi)嵌式滴 灌管 采用單行直行布置 一行番茄布置一條滴灌管 在這 種布置方式下 濕潤比為33 滿足基本要求 結(jié)合作物全生 育期的需求量 降水量等多方面因素 確定了最大凈灌水定 額為21mm 毛灌水定額為33mm 灌水周期5d 在這樣的設(shè)計 下 灌溉系統(tǒng)的施肥量較常規(guī)用量減少了20 經(jīng)過具體計算 所需要的水泵總揚(yáng)程為104 56m 選用的 是 200QJ32 117 泵 管過濾器采用 ARKAL 自動反清洗疊片 式過濾器 控制系統(tǒng)采用Sentinel中央計算機(jī)控制灌溉系統(tǒng) 在此基礎(chǔ)上配合監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)的監(jiān)測工作 根據(jù) 監(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)可知 節(jié)水 節(jié)肥 省藥的效果非常顯著 生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善 增產(chǎn)效益非常明顯 果品優(yōu)質(zhì)率 也得到了大幅度提高 從內(nèi)部收益率 經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值看 智能 水肥一體化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益較高 年效益提高了2倍 在當(dāng) 地蔬菜溫室大棚的帶動下 農(nóng)民的經(jīng)營理念發(fā)生了明顯改變 智能水肥一體化技術(shù)推廣過程更加順利 同時借助智能水肥 一體化技術(shù) 也讓耕地綜合生產(chǎn)能力發(fā)生了變化 但還需要 對不同地區(qū) 不同作物智能水肥灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行深層次 的研究 為后續(xù)的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ) 4 結(jié)束語 智能水肥一體化技術(shù)可以全面提高水肥資源利用率 全 面擴(kuò)展其應(yīng)用范圍 能增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的抗旱減災(zāi)能力 有效節(jié)約 農(nóng)業(yè)資源 但智能水肥一體化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在 一些問題 在應(yīng)用時 要科學(xué)地選擇種植品種 灌溉設(shè)備 布置管道系統(tǒng) 不僅如此 還要合理配置營養(yǎng)液 明確具體 操作流程 實(shí)現(xiàn)智能水肥一體化技術(shù)在蔬菜溫室大棚中的有 效合理應(yīng)用 參考文獻(xiàn) 1 張躍峰 呂亞軍 楊艷麗 等 溫室盆栽花卉懸掛栽培系統(tǒng)開發(fā) J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2017 3 51 53 64 2 惠靜 淺析智能水肥一體化技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用前景 J 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與 科技 2019 30 12 240 56 3 辜松 我國設(shè)施園藝生產(chǎn)作業(yè)裝備發(fā)展淺析 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2019 40 1 4 11 4 沈林晨 劉霓紅 孔政 丘陵地區(qū)光伏智能施肥灌溉系統(tǒng)設(shè)計 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2017 4 44 50 收稿日期 2020 3 18