智能水肥一體化技術(shù)在蔬菜溫室大棚中的應(yīng)用

孫紅嚴(yán) 馬德新

摘 要：在溫室蔬菜大棚中采用水肥一體化灌溉設(shè)備，通過智能水肥一體化技術(shù)根據(jù)蔬菜生長所需的營養(yǎng)元素進(jìn)行有效的需求設(shè)計，把水與肥料按照比例進(jìn)行混合，利用滴灌帶將肥水以較小的流量均勻傳送至蔬菜根部。所以在溫室大棚中應(yīng)用智能水肥一體化技術(shù)可以有效地解決水資源浪費嚴(yán)重以及肥液配比不準(zhǔn)確的問題，從而實現(xiàn)蔬菜品質(zhì)提升、產(chǎn)量提高的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智能水肥一體化技術(shù)；蔬菜溫室大棚；應(yīng)用

中圖分類號：S365 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530005

基金項目：青島市民生科技計劃項目（項目編號：18-6-1-112-nsh）；山東省高等學(xué)?？萍加媱濏椖浚椖烤幪枺篔17KA154）

*為本文通訊作者 水肥一體化技術(shù)從狹義上說，將可溶性肥料同水混合灌溉到作物處，一般而言，就是將水和肥料通過混合后供應(yīng)至所需作物，保證作物的生長需要[1]。智能水肥一體化技術(shù)是指將傳統(tǒng)的水肥一體化技術(shù)加上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技借助于新型產(chǎn)品設(shè)備對可溶性顆?；蛘咭后w肥料，按照作物生長需要規(guī)律以及土壤營養(yǎng)元素含量勾兌成相應(yīng)的營養(yǎng)液，而且可以定量定時的、科學(xué)的、準(zhǔn)確的提供給作物。

1 當(dāng)前我國蔬菜溫室大棚發(fā)展分析

1.1 農(nóng)業(yè)用水資源現(xiàn)狀

“我國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)遠(yuǎn)低于0.7～0.8的世界先進(jìn)水平；單位用水的糧食產(chǎn)量不足1.2kg/m3，而世界先進(jìn)水平為2kg/m3左右[2]?！爆F(xiàn)在我國大部分種植區(qū)基本上還是采用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉，這樣不僅浪費了大量的水資源而且作物的生長也起不到最大的促進(jìn)作用。而且在我國淡水資源緊缺嚴(yán)重，在農(nóng)業(yè)上還存在灌溉設(shè)備老化、節(jié)水意識不強(qiáng)等問題，所以運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備勢在必行。

1.2 蔬菜溫室大棚水肥基本情況

在肥料的使用量上我國也遠(yuǎn)超其他發(fā)達(dá)國家，根據(jù)中商情報網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示：我國單位耕地化肥消費量遠(yuǎn)超世界平均水平（圖1），這說明我國在化肥使用上存在嚴(yán)重的浪費現(xiàn)象?！笆卟艘恢?，全靠肥當(dāng)家”，在我國蔬菜大棚中普遍存在著肥料使用過多，而且科學(xué)施肥知識不足，大多數(shù)農(nóng)戶普遍認(rèn)為“肥大水勤，不用問人”。在現(xiàn)實生產(chǎn)中，一些蔬菜溫室大棚種植農(nóng)戶沒有充分了解科學(xué)施肥的作用，不注意科學(xué)施肥，出現(xiàn)水資源和肥料浪費問題，沒有達(dá)到提高產(chǎn)量的效果。所以，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)上新舊動能轉(zhuǎn)換運用智能水肥一體化技術(shù)就顯得尤其重要。

2 智能水肥一體化技術(shù)在蔬菜溫室大棚中應(yīng)用的優(yōu)勢2.1 智能水肥一體化技術(shù)

智能水肥一體化技術(shù)主要就是通過灌溉設(shè)備和施肥裝置為基礎(chǔ)，使用控制設(shè)備按照配方兌水和肥料進(jìn)行比例混合，最終運輸至作物。智能水肥一體化技術(shù)的系統(tǒng)組成如圖2所示。主要包括水源、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。在棚內(nèi)進(jìn)行一些作物常用的傳感器安裝，采集溫度、濕度、CO2濃度等與水肥機(jī)進(jìn)行有效的結(jié)合使用。 由于在水肥機(jī)控制設(shè)備中使用了文丘里管施肥器、EC和pH檢測計，同時在混肥不充分時，加壓泵可以增強(qiáng)其混肥效果。4個混肥桶可以添加不同微量元素的肥料，通過水肥機(jī)的控制能夠有效對作物進(jìn)行灌溉施肥作業(yè)。

2.2 提高水資源與肥料利用率

與傳統(tǒng)的大田漫灌方式相比智能水肥一體化技術(shù)采用滴灌的技術(shù)可以將肥液均勻準(zhǔn)備的運送至作物。根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)顯示：使用水肥一體化技術(shù)施肥方法，水的利用率提高了40%～60%，而且相對于傳統(tǒng)的漫灌既省時又省力同時節(jié)約了人工成本，非常有利于大規(guī)模種植。

智慧的水肥一體化技術(shù)在施肥上采用水肥機(jī)根據(jù)植物所需自動配比的方式，并且使用滴灌帶進(jìn)行灌溉。在這個過程中減少了肥料和藥物的揮發(fā)流失以及由于養(yǎng)分過剩造成的土壤板結(jié)所造成的損失，而且還可以結(jié)合當(dāng)?shù)赝翆＜一蛘叻N植戶的經(jīng)驗去控制水肥機(jī)進(jìn)行精確的水肥配比。這樣施肥非常簡便節(jié)省了人工并且用肥準(zhǔn)確，減少了人為的浪費，相比較于傳統(tǒng)技術(shù)利用率提高了40%～50%。

2.3 提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量

大多數(shù)的農(nóng)產(chǎn)品蔬菜都會出現(xiàn)一些病蟲害的狀況，而這些病蟲害往往都是由于溫室大棚溫度過濕、陽光吸收不充足所造成的。利用水肥一體化技術(shù)能夠有效的控制棚內(nèi)濕度，可以降低病蟲害對種植戶造成的損失，另外這些可以大大提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，起到了增收的作用，減少農(nóng)藥用量與人工打藥的成本。

3 智能水肥一體化應(yīng)用技術(shù)要點

3.1 遠(yuǎn)程控制

智能一體化水肥機(jī)可以根據(jù)用戶調(diào)整自主添加灌溉計劃，設(shè)定時間周期計劃，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制。在整個水肥機(jī)設(shè)備中還安裝有各種壓力、流量傳感器，能夠有效監(jiān)測灌溉運行情況，實現(xiàn)一種自動化的灌溉施肥，節(jié)約了大量的人力資源。

3.2 水與肥料的混合比例濃度準(zhǔn)確

結(jié)合溫室大棚內(nèi)安裝的各種傳感器，通過水肥一體機(jī)進(jìn)行有目的有比例的混肥。在混肥桶內(nèi)放入農(nóng)作物所需的微量元素，水肥機(jī)就能根據(jù)需要自動混肥并且通過滴灌管道定時定量均勻的運送到農(nóng)作物根部生長區(qū)域進(jìn)行供肥，使得土壤也處于比較松散的狀態(tài)不至于出現(xiàn)板結(jié)的狀況，改善農(nóng)作物的生長狀況。

3.3 提高農(nóng)作物品質(zhì)與產(chǎn)能

大多數(shù)蔬菜會因為土壤中的濕度以及營養(yǎng)物質(zhì)影響生長，智能水肥一體化技術(shù)則可以根據(jù)棚內(nèi)傳感器所反饋的濕度等因素去配比一個合適的肥液以及合理的灌溉，使土壤環(huán)境保持一個蔬菜所需要的最佳環(huán)境，進(jìn)而使整個作物的生長周期持續(xù)保持、旺盛的生長。

4 結(jié)語

蔬菜溫室大棚通過智能水肥一體化技術(shù)，能夠有效的促進(jìn)蔬菜生產(chǎn)達(dá)到提量、增強(qiáng)、提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)整個蔬菜業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。同時也推動了我國農(nóng)業(yè)新舊動能轉(zhuǎn)換，更好更快的加快鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，具有重大戰(zhàn)略意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 張承林.國內(nèi)外水肥一體化技術(shù)概況[C].2010年中國水溶性肥料高峰論壇論文集.2010：11-23.

[2]水利部部長陳雷向全國人大常委會報告農(nóng)田水利建設(shè)工作情況報告[R].北京.國務(wù)院，2012.

作者簡介：孫紅嚴(yán)（1994-），男，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化；馬德新（1977-），男，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。