肥水一體化系統(tǒng)的研究與在煙草上的推廣應用

張二朋 王維超

（1.鄭州在田農業(yè)科學技術研究院，河南 鄭州 450018；2.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南 許昌 461000）

肥水一體化系統(tǒng)的研究與在煙草上的推廣應用

張二朋1王維超2

（1.鄭州在田農業(yè)科學技術研究院，河南 鄭州 450018；2.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南 許昌 461000）

肥水一體化系統(tǒng)是當前節(jié)水農業(yè)的重要模式之一，文章介紹了鄭州在田農業(yè)科學技術研究院研究開發(fā)的一套肥水一體化系統(tǒng)，并簡要介紹了該系統(tǒng)的示范推廣效果，總結了肥水一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢和存在的問題，并對以后發(fā)展和推廣提出了一些建議。

肥水一體化；推廣應用；煙草；節(jié)水灌溉

肥水一體化技術是將灌溉與施肥融為一體，肥料溶解于水中隨灌溉水輸送到作物根區(qū)的農業(yè)新施肥技術[1]，和常規(guī)栽培管理技術相比具有省肥節(jié)水，省工省力，降低田間濕度，減少田間作物病害，減少對環(huán)境的污染，增產(chǎn)增效等優(yōu)點[2，3]。目前，在一些發(fā)達國家如以色列、美國、澳大利亞等國家已經(jīng)形成了完善的設備生產(chǎn)，肥料配制，推廣和服務的水肥一體化灌溉施肥技術體系[4]，世界總應用面積超過1億畝。然而，我國的有關的設施灌溉技術的推廣應用還處于起步階段，還存在著灌溉技術和施肥技術脫離，灌溉施肥工程管理水平低，灌溉施肥研究和技術培訓不足等主要技術攻關問題[5]。

農業(yè)部辦公廳關于《水肥一體化技術指導意見》要求以科學發(fā)展觀為指導，緊緊圍繞現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展目標，按照轉變農業(yè)發(fā)展方式、建設生態(tài)文明要求，突出重點區(qū)域和主要作物，確定主推技術模式，創(chuàng)新工作方法，著力推進水肥一體化技術本土化，輕型化和產(chǎn)業(yè)化。鄭州在田農業(yè)科學技術研究院經(jīng)過長期研究開發(fā)出了一套通過對田間土壤信息、農田環(huán)境信息的自動化采集，運用精準灌溉技術和無線網(wǎng)絡傳輸技術、計算機技術等，實現(xiàn)灌溉施肥過程的自動化和智能化的肥水一體化技術體系，嚴格有效滿足作物需水需肥的同時又能節(jié)水節(jié)肥，保護環(huán)境。

1 肥水一體化系統(tǒng)簡介

圖 1 肥水一體化系統(tǒng)模式圖

該肥水一體化系統(tǒng)是由鄭州在田農業(yè)科學技術研究院設計，以現(xiàn)代農業(yè)科學為依據(jù)，結合計算機工業(yè)控制技術中的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的自動控制滴灌系統(tǒng)，實時監(jiān)測植物土壤濕度、土壤鹽分、環(huán)境溫度和光照的變化，通過無線網(wǎng)絡將傳感器信號反饋，結合傳感器融合技術和農作物植株生長周期等信息對滴灌動作做出精確判斷，實現(xiàn)高效地施肥節(jié)水一體化自動灌溉。

硬件部分主要包括工業(yè)控制計算機、單片機、Zigbee無線傳輸設備、A/D數(shù)模轉換電路及開關量控制模塊、土壤濕度傳感器、土壤鹽分、空氣溫濕度、水流量計、田間控制單元等部分。

傳感器信息顯示采集到的土壤水分、土壤鹽分、水流計算量、大氣等綜合信息，用戶可根據(jù)相應的信息制定自動、手動、半自動灌溉計劃。在灌溉過程中，當泵和相映單元的閥門打開時，操作界面即產(chǎn)生泵、閥、水流等即時效果。泵和閥門的控制將由未開啟是的紅色變?yōu)榫G色，并有水流動的即時效果產(chǎn)生，入遇到閥門或泵未打開，則不會產(chǎn)生水流效果，泵和閥成紅色或黃色，并在告警區(qū)域顯示告警，如遇告警請查看對應單元的泵閥的狀態(tài)。

系統(tǒng)安裝設計了360度高清紅外球機，可對植株頁面進行遠程實時觀測，并在巡航當中進行頁面的近距離單株拍照，并將正常植株的頁面和受損植株（病蟲害）的頁面進行對比、分析、編號，當受損植株比例大于系統(tǒng)預設植株時產(chǎn)生預警信息。

圖 2 肥水一體化操作界面

2 肥水一體化的推廣應用

2.1 肥水一體化系統(tǒng)示范試驗情況

鄭州在田農業(yè)科技研究院的肥水一體化系統(tǒng)示范試驗田位于河南許昌襄縣，試驗作物為煙草，示范面積200畝。

肥水一體化施肥特點：

2.1.1 肥料溶解與混勻。施用液態(tài)肥料時不需要攪動或混合，一般固態(tài)肥料需要與水混合攪拌成液肥，必要時分離，避免出現(xiàn)沉淀等問題。

2.1.2 施肥量控制。施肥時要掌握劑量，注入肥液的適宜濃度大約為灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量為50m3/畝，注入肥液大約為50升/畝；過量施用可能會使作物致死以及環(huán)境污染。

2.1.3 灌溉施肥的程序分3個階段。第一階段，選用不含肥的水濕潤；第二階段，施用肥料溶液灌溉；第三階段，用不含肥的水清洗灌溉系統(tǒng)。

2.2 肥水一體化示范效果

2.2.1 節(jié)水節(jié)肥肥水一體化系統(tǒng)灌溉是局部灌溉，灌水量是常規(guī)大水漫灌的30%-50%；由于肥料直接作用于作物根部，作物養(yǎng)分利用率高，比常規(guī)施肥節(jié)省肥料10%左右，減少了水肥的浪費。由于節(jié)水的特性，保證了干旱年份產(chǎn)量的穩(wěn)定性，減輕了生產(chǎn)風險。另外可根據(jù)作物不同生長時期對水分養(yǎng)分的不同需求，調整相應的參數(shù)，真正達到按需分配。

2.2.2 對生長發(fā)育和病蟲害的影響。肥水一體化系統(tǒng)的示范煙田的葉面增大，根系增強，煙株長勢良好（圖3，表1）。示范區(qū)的煙葉花葉病和黑脛病比對照區(qū)分別減少了4%和3%，說明肥水一體化系統(tǒng)可以減輕煙草病害的發(fā)作（表2）。

圖 3 肥水一體化系統(tǒng)示范區(qū)煙草生長狀況

表 1 肥水一體化示范區(qū)與對照區(qū)不同生育期煙株地上及地下部農藝性狀

表 2 示范區(qū)與對照區(qū)煙草花葉病和黑脛病發(fā)病情況

2.3 節(jié)能省工

肥水一體化灌溉平均每畝澆灌時間為0.5小時且1人即可操作，而傳統(tǒng)大水漫灌為2小時，需要2個人進行。灌水的同時可適當隨水施用部分化肥、農藥，由于壟間缺水，限制了雜草的生長，減少的除草壓力大大節(jié)省了人工和農事操作時間，得到了廣大種植戶的一致好評。

2.4 社會效益和生態(tài)效益

在煙草種植過程中，減少了肥料的大量施用，控制了灌水深度，可避免將化肥淋洗至深層土壤，從而大大減少由于不合理施肥、過量施肥等對土壤和地下水的污染。肥水一體化系統(tǒng)在當?shù)責熮r中得到了良好的反響，許昌煙草公司對此非常滿意，并受到國家煙草專賣局的贊揚，因此，堅定了煙農種好煙的信心，產(chǎn)生的良好社會效益已經(jīng)顯現(xiàn)。

3 肥水一體化系統(tǒng)目前存在的問題及發(fā)展建議

3.1 對水質，肥質，肥料的水溶性、配肥技術要求較高，而有機肥、有機液肥很難通過肥水一體化系統(tǒng)施入土壤，極易堵塞毛管和噴頭。技術服務不到位，對各地的施肥制度優(yōu)化、施肥設備的開發(fā)和水溶肥料在肥水一體化系統(tǒng)中的應用缺乏必要的研究經(jīng)費和展示施肥平臺。

3.2 農戶計算機操作水平較差，如何開發(fā)一個便于農戶學習操作的計算機操作界面或者自動化控制面板，對于肥水一體化系統(tǒng)的應用推廣具有重大意義。

3.3 全國煙田管理缺少系統(tǒng)的信息化管理，使肥水一體化系統(tǒng)在推廣過程中缺少相應的數(shù)據(jù)支撐，難以實現(xiàn)精準的施肥灌水操作，導致水肥的利用效率不能達到理想效果。

3.4 構建推廣機制

充分發(fā)揮行政推動作用，整合行政管理、推廣機構、科研教學單位、生產(chǎn)供應企業(yè)、農民合作社等力量，形成系統(tǒng)推廣方案。積極爭取各級政府的支持，利用相關項目資金，扶持、引導、以推動肥水一體化的推廣工作，并充分發(fā)揮當?shù)赝练收镜膬?yōu)勢，強化服務意識，提高專業(yè)技術水平和服務指導能力，發(fā)揮肥水一體化系統(tǒng)在肥料利用上的熱點。

3.5 注重宣傳引導

充分利用報紙、雜志、廣播、電視、網(wǎng)絡等多媒體形式，為肥水一體化系統(tǒng)營造發(fā)展氛圍，廣泛宣傳肥水一體化技術增產(chǎn)增收、資源節(jié)約的效果及典型案例，營造社會各界廣泛關注、共同支持肥水一體化技術發(fā)展的良好氛圍。

[1]周彩珍，熊飛.大棚青黃瓜水肥一體化栽培技術[J].農家科技，2013（4）：55.

[2]Bar-Yosef B.Advances in Fertiga?tion[J].Advances in Agronomy，1999，65: 1-77.

[3]Hagin J，Lowengart A.Fertigation for minimizeing environmentalpollution by fertil-izers[J].Fertilizer Research，1996，43: 5-7.

[4][5]張承林，鄧蘭生.水肥一體化技術[M].北京：中國農業(yè)出版社，2013.

S435.72

A

1671-0037（2014）12-80-2

張二朋（1987.7-），男，碩士研究生，研發(fā)中心主任，研究方向：植物營養(yǎng)。