日光溫室智慧種植綜合效益分析

陳立利 賈士朋 劉光銳 張同心

摘要：設施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)化精準采集、物聯(lián)與監(jiān)測調(diào)控設備、智能化灌溉設備在海洋市晨塬果蔬專業(yè)合作社的應用，取得了較好的結(jié)果，經(jīng)過上面經(jīng)濟效益的對比，我們實現(xiàn)了省工，省水，省肥，同時增加了產(chǎn)量。通過全自動溫室智能管理裝備的應用，降低了用工成本，節(jié)省了人工16.12%，增加產(chǎn)量235kg/667m2，肥料節(jié)省22.8%，灌溉用水節(jié)省133m?/667m2，節(jié)約用水38.6%。給農(nóng)戶帶來的可見收益均為1410元/667m2，節(jié)省的人工、肥、藥均2110.4元/667m2，實際帶來的收益均為3520.4元/667m2。

關鍵詞：智慧種植;環(huán)境調(diào)控;水肥調(diào)控;水肥一體化

為探索基于互聯(lián)網(wǎng)+水肥一體管理設備與智能灌溉云系統(tǒng)相結(jié)合的水肥一體智能灌溉新模式，推動新型灌溉科技服務模式和智能水肥一體技術的創(chuàng)新發(fā)展，持續(xù)對物聯(lián)云系統(tǒng)及水肥一體產(chǎn)品進行完善和升級，形成完善的灌溉、施肥技術體系和管理體制，選取部分典型的灌溉工程，作為示范性工程進行應用研究。

1? 試驗材料與方法

1.1? 試驗材料

本試驗在山東省壽光市蔬菜小鎮(zhèn)基地進行，種植人員種植經(jīng)驗豐富，管理技術成熟、穩(wěn)定。基地番茄種植面積超過80%，一年兩茬，早春茬和秋冬茬，本試驗茬口為秋冬茬，9月上旬定植。供試日光溫室大棚安裝氣象站，環(huán)境調(diào)控精準監(jiān)測與調(diào)控，水肥一體化設備及自動化控制系統(tǒng)。

1.2? 試驗方法

選用光照、保溫條件最為一致的7#和8#相鄰日光溫室大棚作為試驗用棚，每棚占地667㎡，其中：7#棚為對照棚（CK），常規(guī)方式種植番茄的，人工放風、卷膜，漫灌;8#棚為試驗棚，2019年8月安裝環(huán)境精準監(jiān)測與智能調(diào)控系統(tǒng)，水肥一體的滴管設施。兩個大棚內(nèi)分別種植索亞和粉圣兩個大番茄品種各333.3m2。本試驗從溫室環(huán)境控制、水肥控制、對植保的影響3個方面對比分析智能化種植模式的綜合效益。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 溫室環(huán)境控制

通過自動卷膜設備控制溫室風口開啟的時間、大小、時長等參數(shù)，實現(xiàn)日光溫室溫度平穩(wěn)變動。每日智能設備棚自動控制開關風口耗時較常規(guī)種植棚（CK）人工開關風口耗時節(jié)約60min（表1），自動控制卷放棉被耗時節(jié)約30min（表2）。同時其自動性也節(jié)約了人根據(jù)棚內(nèi)外溫度、濕度等因素綜合決策的時間。

2.2? 水肥控制

常規(guī)棚（CK）與試驗棚肥料施用方案及實際施用量記錄見表3。通過肥料實際施用量對比，我們可以發(fā)現(xiàn)使用智能化設備較常規(guī)種植肥料施用量節(jié)約41.1kg/667m2。由于智能化設備的使用，實現(xiàn)了番茄的按需供應肥水，節(jié)省肥料的同時，也節(jié)省了灌溉用水133m?/667m2，節(jié)水38.6%。

2.3? 智能化精準測控對植保操作的影響

通過智能化設備對環(huán)境溫濕度的精準調(diào)控，實現(xiàn)了生長環(huán)境更利于番茄的健康生長，且不利于病蟲害的發(fā)生，一定程度上避免了病蟲害的發(fā)生頻率，推遲了病蟲害的發(fā)生時間。試驗棚較于常規(guī)種植用藥減少2次，降低用藥成本的同時也減少了人工的使用（表4-1、4-2）。

2.4? 智慧種植對人工的影響

通過溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測，智能設備棚用戶可以時時觀測棚室的環(huán)境數(shù)據(jù)，在特定的時間從事相關的一些農(nóng)事操作。溫室放風操作，從10月中旬到來年2月中旬，4個月的時間內(nèi)，常規(guī)種植棚（CK）溫室放風采用早中晚三段式放風。常規(guī)種植棚（CK）農(nóng)戶根據(jù)經(jīng)驗操作，1d放風花費時間約1h。使用智能管理設備后，農(nóng)戶可通過手機端在家中監(jiān)測數(shù)據(jù)，準確把控放風時間，每日可節(jié)約人工60min，整個冬季按照4個月120d計算，共計120h，以人工8元/h計算，每棚節(jié)約人工成本1120元/667m2。

從10月中旬到來年2月中旬，冬季特別是在連續(xù)霧霾陰雨天，種植戶為確保棚室內(nèi)部溫度下降不劇烈，需要一步步開啟棉被，整個開啟棉被的過程需要1個h以上，不斷的穿梭于溫室與電機之間，費時費力，效果也不易把控。而大棚核心控制器可以根據(jù)種植戶對溫濕度的設定，控制棉被開啟的幅度，自動放停，直接省去了來回控制卷放棉被的過程，大大節(jié)約了人工，每日種植戶節(jié)省30min，120d共計60h，以人工8元/h計算，每棚節(jié)約人工成本480元/667m2。

通過合理的放風，智能設備棚（CK）比常規(guī)種植棚每棚少打2次藥，每次打藥用時約1.5h（生長后期枝葉較多，耗時較長），用藥人工成本為8元/h，此項共計節(jié)省3h，每667㎡節(jié)省人工成本24元。

按照秋冬茬全生育期5個月計算，每日農(nóng)事操作時間8h，共計1200h，整個秋冬茬節(jié)省用時共計193.4h，節(jié)省人工16.12%。

2.5? 水肥一體化設備及灌溉模型對種植的影響

常規(guī)種植棚（CK）采用傳統(tǒng)的漫灌，加肥料沖施肥的種植方式;智能設備棚采用自動水肥一體化滴灌種植方式。整個生長季常規(guī)種植棚（CK）灌溉施肥16次用16h，而智能設備棚灌溉施肥17次配制肥料用時5.6h，澆灌完全由智能設備控制。通過2個棚的用時對比，智能設備棚灌溉施肥節(jié)省用時10.4h，以人工8元/h計算，每棚節(jié)約人工成本83.2元/667m2。

模型根據(jù)植株不同的時間生成適用于該時間的澆灌制度保證植株生長養(yǎng)分需要的同時，減少了肥料和水的投入。通過試驗對比智能化設備棚比常規(guī)種植棚（CK）肥料用量減少41.1kg，節(jié)約用肥22.8%，按肥料單價12元/kg計算，可節(jié)省費用493.2元。

通過合理的放風，智能設備棚（CK）比常規(guī)種植棚每棚少打2次藥，節(jié)約的2次用藥成本為70元，即節(jié)省成本

70元/667m2。

通過以上試驗結(jié)果分析在整個種植季內(nèi)智能設備棚種植番茄總投入費用相較于常規(guī)種植棚（CK）節(jié)省人工費用1547.2元，節(jié)省投入品費用563.2元，合計均節(jié)省費用

2110.4元/667m2。同時節(jié)省用水133m?，節(jié)水率38.6%。

2.6? 智能調(diào)控設備對番茄產(chǎn)量的影響

將常規(guī)種植棚（CK）和試驗棚產(chǎn)出的番茄按品種在每次采摘后稱重并記錄，統(tǒng)計兩個番茄品種各自的總產(chǎn)量（表9）試驗棚索亞、粉圣2個番茄品種的總產(chǎn)量均比常規(guī)種植棚產(chǎn)量高，每個品種的均增產(chǎn)分別為222kg/667m2和248k/667m2g。為便于測算，按2個品種的平均增產(chǎn)計：235kg/667m2，秋冬季大番茄按6元/kg計，可直接增收1410元/667m2。

3? 結(jié)論與討論

常規(guī)種植條件下，由于基地使用商品水溶肥，肥料養(yǎng)分配比固定，無法同時滿足氮磷鉀養(yǎng)分施入量與需求量的平衡，會有實際養(yǎng)分施入量與計劃養(yǎng)分施入量的差異，但通過水肥一體化設備，結(jié)合水肥模型，可實現(xiàn)番茄的按需施肥。通過日光溫室環(huán)境精準監(jiān)測與調(diào)控技術的應用，給農(nóng)戶帶來的可見收益均為1410元/667m2，節(jié)省的人力肥藥均2110.4元/667m2，實際帶來的收益均為3520.4元/667m2，經(jīng)濟效益極為顯著。

參考文獻

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