樊嚴(yán)

摘要：錦州地區(qū)設(shè)施栽培中的水肥管理技術(shù)較為落后，制約果蔬產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。結(jié)合錦州地區(qū)的果蔬設(shè)施栽培情況，探討水肥一體化系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)和推廣必要性，分析水肥一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用前景，為實(shí)現(xiàn)果蔬設(shè)施栽培自動(dòng)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水肥一體化;水肥;果蔬;設(shè)施農(nóng)業(yè)

中圖分類號(hào)：S625.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2021）06-0016-02

水和肥是果蔬生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，合理的水肥配施能促進(jìn)果蔬生長(zhǎng)發(fā)育和提高產(chǎn)量。錦州地區(qū)果蔬設(shè)施栽培面積較大，但溫室在光、溫、濕、氣、水、肥控制等方面較為落后，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)毓弋a(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。結(jié)合錦州地區(qū)應(yīng)用設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化設(shè)備的實(shí)際情況，探討水肥一體化系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)和推廣必要性，分析水肥一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用前景，旨在為實(shí)現(xiàn)錦州地區(qū)果蔬設(shè)施栽培自動(dòng)化提供借鑒。

1 錦州地區(qū)推廣水肥一體化的必要性

近年來，在錦州地區(qū)的設(shè)施果蔬生產(chǎn)中，不合理的水肥管理造成水肥利用率低、土壤次生鹽漬化和酸化嚴(yán)重、地下水污染、果蔬產(chǎn)量和品質(zhì)下降。同時(shí)，大量化肥的施用給土壤等環(huán)境帶來嚴(yán)重的不利影響，成為農(nóng)產(chǎn)品污染的主要來源之一。

雖然果蔬栽培技術(shù)研究院所與遼寧省各大科研院所、高校建立戰(zhàn)略合作平臺(tái)，但現(xiàn)有溫室在光、溫、濕、氣、水、肥控制等方面較落后，嚴(yán)重制約技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。部分地區(qū)如葫蘆島連山區(qū)引進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化設(shè)備，但在管控和栽培方面缺乏技術(shù)支撐，相關(guān)建設(shè)進(jìn)展緩慢。部分涉農(nóng)企業(yè)承接國家級(jí)果蔬水肥一體化栽培項(xiàng)目后，也因缺少相關(guān)技術(shù)支持舉步維艱。

篩選適宜錦州乃至遼西地區(qū)的果蔬生產(chǎn)水肥管理體系，制定適合不同果蔬品種的水肥管理栽培標(biāo)準(zhǔn)方案，不僅能為科研項(xiàng)目申請(qǐng)奠定堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)，還能為農(nóng)民持續(xù)增收提供技術(shù)支撐。

2 智能水肥一體化系統(tǒng)的工作原理

2.1工作原理

水肥一體化技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施技術(shù)，通過精確控制栽培環(huán)境中的水分和養(yǎng)分，為作物生長(zhǎng)提供最優(yōu)微環(huán)境條件，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效、節(jié)能環(huán)保、節(jié)水節(jié)肥的目標(biāo)。水肥一體化系統(tǒng)的原理見圖1。

系統(tǒng)泵將肥水從混合罐泵至灌溉區(qū)作物，一小部分肥水經(jīng)分支回流。在分支回路管道上安裝有1～2個(gè)EC傳感器和1～2個(gè)pH傳感器，用于測(cè)量肥水的電導(dǎo)率及酸性。肥料從母液罐中經(jīng)由吸肥通道進(jìn)入，電腦根據(jù)EC和pH測(cè)量結(jié)果控制吸肥閥門的開啟/關(guān)閉?；旌瞎扪b有最低液位開關(guān)，確保系統(tǒng)泵只能在混合罐中液體充足時(shí)工作?；旌瞎奚w的邊緣設(shè)有通風(fēng)口，用于排放二氧化碳。為方便維護(hù)，分支中還設(shè)有排水點(diǎn)。智能水肥一體化系統(tǒng)通過精準(zhǔn)控制實(shí)現(xiàn)無人值守種植。

2.2 管控方案

水肥一體化智能管控裝備安裝于耳房（需考慮溫室的水源位置），根據(jù)“肥液濃度”處理的控制需求，設(shè)計(jì)3組獨(dú)立的配肥系統(tǒng)，采用電導(dǎo)率傳感器控制灌溉液濃度，避免高濃度處理肥液對(duì)低濃度處理肥液的影響。采用土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)土壤含水量變化，實(shí)時(shí)判斷是否到達(dá)設(shè)定下限并執(zhí)行灌溉決策。

灌溉管控包括手動(dòng)/自動(dòng)2種方式。在手動(dòng)方式下，根據(jù)用戶需要進(jìn)行灌溉。在自動(dòng)方式下，輸入定植時(shí)間、生育期、灌溉濃度、土壤/基質(zhì)含水量上下限值、灌溉面積、計(jì)劃濕潤層等信息后，再確定灌溉啟動(dòng)時(shí)間。此后，系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析土壤水分傳感器采集的數(shù)據(jù)，與設(shè)定閾值對(duì)比并計(jì)算灌溉量，再做出判斷并自動(dòng)執(zhí)行。若出現(xiàn)系統(tǒng)備水源異常和缺乏等異常情況，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警提示。

觸摸顯示屏進(jìn)入系統(tǒng)后，在參數(shù)設(shè)置區(qū)設(shè)定相關(guān)參數(shù)和選擇灌溉模式（自動(dòng)）。系統(tǒng)在設(shè)定的灌溉啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行周期性分析判斷，并按照設(shè)定灌溉量進(jìn)行灌溉。如遇水源缺水或原液桶缺肥等異常情況，系統(tǒng)暫停灌溉則報(bào)警提醒用戶。配肥時(shí)，可自動(dòng)打開攪拌泵，使水溶性肥溶解均勻。

3 水肥一體化系統(tǒng)的效益分析

3.1 社會(huì)效益

精準(zhǔn)估算作物在各個(gè)生育期內(nèi)需水時(shí)間和需水量，形成一套科學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)化栽培體系。水肥一體化系統(tǒng)實(shí)行一體化綜合管理，灌溉和施肥操作均自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化、智能化、少人化甚至無人化，減輕果蔬種植者的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省人工費(fèi)用。

果蔬設(shè)施栽培水肥一體化有利于建立健康的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，提高果蔬產(chǎn)品的食用安全性，滿足人們對(duì)綠色、無公害水果的高漲需求。篩選適合錦州地區(qū)主栽果蔬品種的水肥管理標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用，能夠增加果蔬產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)，節(jié)省成本投入和增加經(jīng)濟(jì)收入。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

水肥一體化管道鋪設(shè)造價(jià)約為1 000元/667 m2，平均可使用8～10 a，加之平均節(jié)水50%、省肥30%，大大減少水肥的投入費(fèi)用。同時(shí)，水肥一體化系統(tǒng)可全自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)省日益高漲的人工費(fèi)用，且可以在多品種、多地區(qū)推廣應(yīng)用。采用水肥一體化設(shè)備的果蔬種植，套種經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的矮化蔬菜品種，加之合理密植，既能節(jié)省人工和管理成本，也有利于減輕病蟲害，從而減少相關(guān)的農(nóng)資投入。

3.3 生態(tài)效益

水肥一體化系統(tǒng)根據(jù)作物各個(gè)生長(zhǎng)階段特點(diǎn)按需科學(xué)灌溉和施肥，有利于改良土壤結(jié)構(gòu)、減輕病蟲害和減少環(huán)境污染，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。水肥一體化系統(tǒng)能發(fā)揮設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤的生產(chǎn)潛力，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 水肥一體化系統(tǒng)的應(yīng)用前景

科技創(chuàng)新在精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧中起支撐和引導(dǎo)作用。以水肥一體化設(shè)備為基礎(chǔ)，建立不同果蔬品種的水肥管理栽培標(biāo)準(zhǔn)，是解決錦州地區(qū)果蔬設(shè)施農(nóng)業(yè)施肥、灌溉率低問題的有效措施。困此，應(yīng)該通過舉辦培訓(xùn)班、技術(shù)講座、觀摩學(xué)習(xí)和發(fā)放技術(shù)傳單等方式，提高水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用和示范效果，為農(nóng)民的生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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Study on Application of Water and Fertilizer Integration System of Fruit

and Vegetable Facilities Cultivation in Jinzhou Area

FAN Yan

（Jinzhou Academy of Science and Technology， Jinzhou Liaoning 121000， China）

Abstract： Water and fertilizer management technology in facility cultivation in Jinzhou area is relatively backward， which restricts the improvement of fruit and vegetable yield and quality. Based on the situation of fruit and vegetable facility cultivation in Jinzhou， this paper discussed the principle， characteristics and promotion necessity of water and fertilizer integration system， and analyzed the popularization and application prospect of water and fertilizer integration technology， in order to provide reference for realizing the automation of fruit and vegetable facility cultivation.

Key words： water and fertilizer integration; water and fertilizer; fruit and vegetable; facility agriculture

收稿日期：2021-06-23

作者簡(jiǎn)介：樊 嚴(yán)（1975—），女，高級(jí)農(nóng)藝師，從事設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)、農(nóng)業(yè)面源污染防控技術(shù)研究。