智能水肥一体化技术在蔬菜温室大棚中的应用.pdf

6 南方论坛 Forum of South China 2020 年 4 月下 智能水肥一体化技术在蔬菜温室大棚中的应用 程俊峰 1 魏楚伟 1 侯 露 2 薛坤鹏 1 1 广东省现代农业装备研究所 广东 广州 510640 2 广东弘科农业机械研究开发有限公司 广东 广州 510630 摘 要 科学技术的不断发展 使各种农业新技术相继出现 智能水肥一体化技术就是其中一种 其可以依据作物生长需求 为作物提供定时 定量 均匀配比的肥料和水源 文章分析了智能水肥一体化技术的应用和发展前景 并结合实际案例探究该技术在蔬菜温室大棚中的应用 关键词 智能水肥一体化 蔬菜温室大棚 技术要点 应用前景 中图分类号 S365 文献标志码 A 文章编号 1672 3872 2020 08 0006 02 基金项目 2018 年乡村振兴战略专项资金项目 设施园艺作物生长需求的 水肥药一体化技术及装备的研发与应用 粤财农 2018 125 号 兵团科技攻关项目 水肥溶液精准配制装置系统研发 2019DB001 03 作者简介 程俊峰 1974 男 河南信阳人 本科 高级工程师 研 究方向 农机 智能水肥一体化技术是通过灌水器和压力灌溉系统将肥 料或水源均匀准确地输送到作物根部附近的土壤中的新技术 该技术能最大程度地满足作物的生长需求 实现水分 养分 供给 在实际应用过程中 滴灌 喷灌 无土栽培等都可以 借助智能水肥一体化技术完成 应用在温室大棚中 能发挥 更好的效果 1 智能水肥一体化技术的应用现状 从当前国家农业发展情况看 农田灌溉水有效利用系数 低于世界先进水平 单位用水的粮食产量和世界整体水平有 较大的差距 这是因为我国大部分地区依然采用传统的农业 灌溉方式 不仅无法满足生长需求 而且浪费了大量水资源 更重要的是 我国淡水资源严重紧缺 不利于长期发展 从蔬 菜温室大棚的水肥情况看 普遍存在用料过猛 施肥不科学的 问题 必须实现新旧动能之间的转换 随着智能水肥一体化 技术的不断发展 其优势逐渐凸显 并在世界范围内得到了 广泛应用 作为世界化肥消耗大国 近几年来我国的化肥消 耗量不减反增 尤其是水果 蔬菜等园艺作物占据了71 6 在实际施肥过程中也存在非常多问题 在这样的背景下 智 能水肥一体化技术在我国有广泛的应用前景 将智能水肥一体化技术应用在蔬菜温室大棚中 可以按 照具体配方比例完成混合 并科学地运送给作物 需要应用 到水源 加压水泵 叠片过滤器 沙石过滤器 流量计 压 力表 水肥机智能控制平台 混肥桶以及田间滴灌管等 其中 传感器的安装非常重要 在采集温湿度 二氧化碳浓度等方 面都发挥着重要作用 是保证水肥灌溉工作稳定开展的关键 从智能水肥一体化技术的实际应用情况看 其不仅可以 提高水资源和肥料利用率 而且能提高作物品质和产量 以 某蔬菜温室大棚为例 在应用了智能水肥一体化技术后 节 省了人力资源 肥料利用率提高了40 50 最主要的是 利用智能水肥一体化技术可以控制棚内温度 减少农药用量 降低人工打药成本 减少病虫害等问题对作物的影响 从根 本上促进经济的发展 2 智能水肥一体化技术的应用要点 智能水肥一体化技术目前并没有得到广泛的应用 这是 因为其本身要求较高 整体过程较为复杂 尤其是和传统的 露地栽培技术不同 要在蔬菜温室大棚中应用这种技术 就 必须掌握每一种技术的要点 2 1 科学选择种植品种 品种的选择是智能水肥一体化技术应用的首要条件 温 室大棚作物生长周期较为灵活 可以根据市场需求进行调整 在选择农作物的过程中 必须慎重考虑 比如 要栽种番茄 作物 就要选择栽培产量高 生长中后期抗性较强 表现稳 定的品种 可以选择瑞克斯旺公司的佳西娜品种作为主栽品 种 此外 智能水肥一体化技术中使用的水培营养液质量较高 对品种的抗病性要求较低 选择范围相对较大 2 2 科学选择灌溉设备 在确定具体的品种后 就要选择合理的灌溉施肥设备 智能水肥一体化技术是一种施肥和灌溉相结合的技术 通过 设备之间的配合 让水肥工作实现高效同步的利用管理 从 当前情况看 以微喷灌 滴灌与施肥结合居多 但是 在选 择设备时 必须充分考虑土壤性质 设备供应情况 作物种 类等多方面要素 并根据具体的实施面积 应用作物等多种 情况进行选择 尤其是智能水肥一体化技术的首部枢纽系统 必须能对肥料营养液中的各物质进行调节 让其适应不同作 物的生长需求 1 灌溉控制器也非常重要 要分为10组 每 1个组阀都可以单独设置各项数值 并完成报警任务 此外 还要设置相应的监控设备 确保可以远程操作智能水肥一体 化设备 保证水肥工作的稳定开展 2 3 科学布设管道系统 要全面落实智能水肥一体化技术 就要结合实际情况 布设高效合理的灌溉管道系统 除了基本的设备 系统管线 也不能忽视 应在充分考虑各项技术要求的基础上 根据工 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 南方论坛 程投资 施肥效率 灌溉效率等指标进行分析 确定管线布 置的科学合理 不仅如此 灌水器类型 作物种类 水源条件 地形地势等方面的情况也要考虑在内 比如 在山丘地区的 蔬菜温室大棚中 支管和干管的布置非常重要 应确保节约 管材 并通过支管向两侧毛管配水 干管则沿着等高线或者 山脊线布置 2 4 营养液的配置 营养液的配置是智能水肥一体化技术应用过程中的重点 主要涉及EC值 pH值 循环次数等方面 EC值指的是溶液 中可溶性盐浓度 根据品种不同生长阶段 逐渐调整浓度 以番茄为例 在幼苗阶段 EC值保持在1 8mS cm左右 随着 幼苗的生长 逐渐加大营养液浓度 在第一穗番茄出现转色 后 EC值浓度应该保持在2 8mS cm左右 如果温度出现变化 也要进行适当的调整 夏天或者晴天可以适当降低 反之则 适当提高 pH值直接关系物种吸收营养元素的情况 正常情 况下 pH值保持在5 5 6 5 低于或高于这个数值都会对 农作物的元素吸收率造成负面影响 除了上述两个方面的内 容 循环次数也是生长过程的重点 如果是阴雨天气 那么 循环次数以10次为宜 每次控制在30min以内 同样地 在 第一穗番茄出现转色后 可以适当增加旋转次数 每次控制 在40min以内 每次间隔0 5h 如果当日废液回收量发生变化 就要及时修改循环次数 2 2 5 具体操作流程 要将智能水肥一体化技术应用在蔬菜温室大棚中 确保 其充分发挥自身作用 就要掌握具体操作流程 1 将没有任 何添加的水灌溉到大棚中 以此监测系统性能 初步湿润土壤 为后续工作奠定基础 3 需要注意的是 在实际灌溉的过程中 要及时检查各个部件 如过滤管道 施肥装置等 保证接口位 置正确 压力表灵敏 阀门启闭灵活 2 将掺杂肥料的水灌 溉到大棚中 并严格遵守科学的灌溉制度完成工作 充分结 合技术措施 设施条件 土壤性质 根系分布 土壤水分条件 作物需水规律等确定灌溉灌水定额 灌水时间 灌水次数 等 同时测定根系状况 保证湿润层深度达到0 2 0 3m 3 将没有任何添加的水灌溉到大棚中 对灌溉系统进行清洗 并加深湿润程度 满足作物生长需求 同时延长系统寿命 2 6 远程操作控制 除了上述方面 在实际应用过程中 还要实现远程控制 以尽可能节约人力资源 完善灌溉施肥 通过远程操作控制 让用户根据实际情况 自主添加灌溉计划 设定时间周期计 划 并实现智能化控制 此外 在整个水费及设备中 还要 安装各种压力 流量传感器等 监控灌溉运行情况 实现自 动化灌溉 需要注意的是 在实际种植过程中 蔬菜对湿度 营养物质等因素非常敏感 结合智能水肥一体化技术可以更 加清晰地掌握蔬菜的生长情况 合理地完成水肥配比 让土 壤始终保持在最佳的环境内 4 3 智能水肥一体化技术的实际应用效果 以某蔬菜温室大棚为例 该大棚位于北暖温带 地形平坦 项目区的种植作物为番茄 株距 行距均为3m 根据资料显 示 可以将温室大棚分为两个区域 每区域面积为56hm 2 实 现全自动化滴灌工程 结合当地实际情况最终拟定技术参数 如下 1灌水区土壤湿润比可取灌溉20 30 滴灌土壤湿 润比灌溉p 30 2灌水区的灌溉灌水小区流量偏差灌溉qv 取灌溉20 灌溉水利用系数取灌溉0 9 确保满足作物的正 常生长需求后 结合灌溉面积 作物生长情况 土壤 水文 地质 气象条件等确定具体的用水量 最终选择了内嵌式滴 灌管 采用单行直行布置 一行番茄布置一条滴灌管 在这 种布置方式下 湿润比为33 满足基本要求 结合作物全生 育期的需求量 降水量等多方面因素 确定了最大净灌水定 额为21mm 毛灌水定额为33mm 灌水周期5d 在这样的设计 下 灌溉系统的施肥量较常规用量减少了20 经过具体计算 所需要的水泵总扬程为104 56m 选用的 是 200QJ32 117 泵 管过滤器采用 ARKAL 自动反清洗叠片 式过滤器 控制系统采用Sentinel中央计算机控制灌溉系统 在此基础上配合监测系统实现长期可持续的监测工作 根据 监测所得到的数据可知 节水 节肥 省药的效果非常显著 生态环境得到了明显改善 增产效益非常明显 果品优质率 也得到了大幅度提高 从内部收益率 经济净现值看 智能 水肥一体化技术的经济效益较高 年效益提高了2倍 在当 地蔬菜温室大棚的带动下 农民的经营理念发生了明显改变 智能水肥一体化技术推广过程更加顺利 同时借助智能水肥 一体化技术 也让耕地综合生产能力发生了变化 但还需要 对不同地区 不同作物智能水肥灌溉系统的应用进行深层次 的研究 为后续的应用奠定良好的基础 4 结束语 智能水肥一体化技术可以全面提高水肥资源利用率 全 面扩展其应用范围 能增强农业的抗旱减灾能力 有效节约 农业资源 但智能水肥一体化技术在实际应用过程中还存在 一些问题 在应用时 要科学地选择种植品种 灌溉设备 布置管道系统 不仅如此 还要合理配置营养液 明确具体 操作流程 实现智能水肥一体化技术在蔬菜温室大棚中的有 效合理应用 参考文献 1 张跃峰 吕亚军 杨艳丽 等 温室盆栽花卉悬挂栽培系统开发 J 现代农业装备 2017 3 51 53 64 2 惠静 浅析智能水肥一体化技术要点及应用前景 J 农村经济与 科技 2019 30 12 240 56 3 辜松 我国设施园艺生产作业装备发展浅析 J 现代农业装备 2019 40 1 4 11 4 沈林晨 刘霓红 孔政 丘陵地区光伏智能施肥灌溉系统设计 J 现代农业装备 2017 4 44 50 收稿日期 2020 3 18