設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴技術(shù)的應(yīng)用

宋九林 劉翠玲

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大事，也是中國(guó)傳統(tǒng)的第一產(chǎn)業(yè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，用數(shù)字技術(shù)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，通過(guò)信息技術(shù)對(duì)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，如土壤、肥力、氣候等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，然后據(jù)此提供與種植、灌溉、施肥相關(guān)的解決方案，能大大提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴技術(shù)的發(fā)展需求非常迫切。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

扶溝縣自2017—2019年承擔(dān)“果菜茶有機(jī)肥替代化肥試點(diǎn)項(xiàng)目”以來(lái)，共投入資金400萬(wàn)元在設(shè)施蔬菜園區(qū)建設(shè)了46.67 hm2現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴設(shè)施。該技術(shù)的應(yīng)用，真正起到了節(jié)水、節(jié)肥、省時(shí)、省力的效果，得到了“全國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)會(huì)議”現(xiàn)場(chǎng)觀摩教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)組的一致認(rèn)可。

二、物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴技術(shù)的運(yùn)用

微噴水肥一體化技術(shù)在蔬菜園區(qū)綠化、果園綠化、林園綠化以及工廠化育苗中應(yīng)用廣泛。常見(jiàn)的微噴系統(tǒng)一般分為地面和懸空2種。和滴灌施肥技術(shù)相比，微噴技術(shù)對(duì)過(guò)濾器的要求較低，過(guò)濾網(wǎng)規(guī)格一般為60～100目。微噴系統(tǒng)易受田間雜草、作物莖稈等阻擋，會(huì)影響灌溉效果，應(yīng)根據(jù)具體地形和植物條件選擇合適的微噴系統(tǒng)。

三、物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴模式的設(shè)計(jì)

在設(shè)施蔬菜園區(qū)建設(shè)“園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)中控中心”，中控室安裝軟件操作平臺(tái)1套，1個(gè)部署園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)平臺(tái)，1個(gè)部署園區(qū)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況遠(yuǎn)程查看平臺(tái)。扶溝縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心可以對(duì)所有覆蓋區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化微噴設(shè)施設(shè)計(jì)如下：

（一）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過(guò)電腦或手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程查看項(xiàng)目區(qū)的環(huán)境情況，如土壤溫濕度、管道流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)有環(huán)境報(bào)警記錄時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)提醒用戶，用戶可以直接處理報(bào)警信息。當(dāng)權(quán)限登錄時(shí)可以查看各項(xiàng)目區(qū)的作物情況、環(huán)境情況、系統(tǒng)運(yùn)行情況及日常管理情況。

（二）智能報(bào)警

系統(tǒng)可以根據(jù)種植作物種類的不同，靈活設(shè)置各個(gè)不同參數(shù)的上下閥值。一旦超出閥值，系統(tǒng)能以多種方式提醒相應(yīng)管理者;可以根據(jù)報(bào)警記錄查看關(guān)聯(lián)的設(shè)備，更加及時(shí)、快速地遠(yuǎn)程控制設(shè)備，高效處理生產(chǎn)問(wèn)題;可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)設(shè)備（如灌溉電磁閥、施肥電磁閥），通過(guò)系統(tǒng)消息及時(shí)提醒管理者，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）智能控制

系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程自動(dòng)控制灌溉電磁閥、施肥電磁閥基礎(chǔ)設(shè)備，提高了工作效率，減輕了工作強(qiáng)度;可以自定義規(guī)則，讓整個(gè)設(shè)備隨環(huán)境數(shù)據(jù)的變化智能運(yùn)行，如土壤含水量過(guò)低時(shí)，灌溉電磁閥自動(dòng)打開(kāi)增加土壤中的含水量。系統(tǒng)支持定時(shí)任務(wù)、輪灌任務(wù)等功能。用戶可以根據(jù)實(shí)際需要預(yù)設(shè)定時(shí)灌溉施肥任務(wù)、輪灌施肥任務(wù)。

（四）歷史數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)可以通過(guò)不同條件組合查詢和對(duì)比歷史數(shù)據(jù);支持列表和圖表兩種不同方式的查看，用戶可以更直觀地看到歷史數(shù)據(jù)曲線;與不同作物數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)可以分析不同環(huán)境下作物的生長(zhǎng)狀況，提供最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，輔助決策。

（五）遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)功能

用戶可以就作物管理或生長(zhǎng)中遇到的問(wèn)題，向相關(guān)專家、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行咨詢，由專家及技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)、解答。

（六）遠(yuǎn)程配置功能

根據(jù)種植作物種類不同的需求，可以對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置調(diào)試。

（七）數(shù)據(jù)挖掘功能

根據(jù)監(jiān)測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)作物數(shù)據(jù)，模擬生成作物的最佳生長(zhǎng)環(huán)境，為作物生長(zhǎng)環(huán)境的調(diào)控提供參考。

四、水肥一體化微噴技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（一）節(jié)水

水肥一體化微噴技術(shù)可減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率。露天條件下，微噴施肥與大水漫灌相比，節(jié)水率達(dá)50%。保護(hù)地栽培條件下，微噴施肥與畦灌相比，每667 m2大棚一季節(jié)水80～120 m3，節(jié)水率為30%～40%。

（二）節(jié)肥

水肥一體化微噴技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平衡施肥和集中施肥，減少了肥料的揮發(fā)和流失以及養(yǎng)分過(guò)剩造成的損失，具有施肥簡(jiǎn)便、供肥及時(shí)、作物易于吸收、提高肥料利用率等優(yōu)點(diǎn)。在作物產(chǎn)量相近或相同的情況下，水肥一體化微噴技術(shù)與傳統(tǒng)施肥技術(shù)相比，化肥節(jié)省率在40%～50%。

（三）省時(shí)省工省力

傳統(tǒng)的澆灌、施肥、病蟲害防治費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非常麻煩，而使用微噴技術(shù)，只需在有網(wǎng)絡(luò)的地方隨時(shí)隨地用控制器打開(kāi)澆灌系統(tǒng)，澆灌、施肥、病蟲害防治一體化可同時(shí)進(jìn)行，幾乎不用人工。

（四）保持土壤結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)溝灌灌水量比較大，設(shè)施土壤受到較多的沖刷、壓實(shí)和侵蝕，容易導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤通氣性下降、土壤結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞;而微噴屬微量灌溉，水分緩慢均勻地滲入土壤，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，并形成適宜的土壤水、肥、氣、熱環(huán)境。

（五）改善微生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)溝灌的大棚，一次性灌水量較大，地表長(zhǎng)時(shí)間保持濕潤(rùn)，不但棚溫、地溫降低太快、升溫較慢，且蒸發(fā)量加大，棚內(nèi)濕度太高，易導(dǎo)致蔬菜病蟲害發(fā)生。因微噴屬于局部微灌，可使大部分土壤表面保持干燥，且噴頭均勻緩慢地向根系土壤層供水，對(duì)地溫的保持、回升，減少水分蒸發(fā)，降低棚內(nèi)溫濕度均具有明顯的效果。微噴由于操作方便，可實(shí)行少量多次高頻灌溉，可控制根區(qū)內(nèi)土壤能夠長(zhǎng)時(shí)間保持最適合蔬菜生長(zhǎng)的土壤濕度。

（六）提高經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)施栽培一般每667 m2節(jié)省投入400～700元，其中，節(jié)省水電費(fèi)用85～130元，節(jié)省肥料費(fèi)用130～250元，節(jié)省農(nóng)藥費(fèi)用80～100元，節(jié)省勞力150～200元，增產(chǎn)增收1000～2400元。與傳統(tǒng)方式相比，水肥一體化微噴技術(shù)可減少肥料揮發(fā)、固定以及淋洗的損失，肥料利用率可增長(zhǎng)30%～50%，水分利用率可增長(zhǎng)40%～60%。

五、發(fā)展建議

（一）加大政府投入

對(duì)種糧大戶、專業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體建設(shè)水肥一體化微噴設(shè)施的，政府應(yīng)投入60%以上的資金，減少經(jīng)營(yíng)主體的負(fù)擔(dān)，輻射帶動(dòng)其建設(shè)水肥一體化微噴設(shè)施的積極性，對(duì)減少化肥農(nóng)藥用量及減少對(duì)土壤環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的污染都具有重要意義。

（二）加大高純度水溶肥的投入

水肥一體化微噴技術(shù)對(duì)肥料的水溶性有較高的要求。選擇的肥料養(yǎng)分含量要較高，如果肥料中的養(yǎng)分含量較低，肥料用量就要增加。適合水肥一體化微噴技術(shù)的肥料要在田間溫度及常溫下能夠完全溶解于水，溶解度高的肥料沉淀少，不易堵塞管道和噴頭;如果肥料混合后產(chǎn)生沉淀物，易堵塞微噴管道和噴頭，同時(shí)會(huì)縮短設(shè)備的使用年限。

（三）加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)

做好水肥一體化微噴設(shè)施的維護(hù)與保養(yǎng)，必須加大對(duì)新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的培訓(xùn)與指導(dǎo)，安排專人定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。注意日常的使用與維護(hù)，不僅可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，而且設(shè)備的使用效率也可以發(fā)揮到最大化。同時(shí)，還應(yīng)加大對(duì)該技術(shù)的推廣與應(yīng)用，讓該技術(shù)模式得到可持續(xù)、可循環(huán)發(fā)展。