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智慧农业实现西甜瓜水肥一体化精准自动控制

来源:农医生
发布时间:2021-01-14
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    水肥一体化施肥灌溉系统可以轻松实现按作物不同生育期养分、水分需求规律少量多次施肥和灌水,且只给根系灌溉和施肥,减少因挥发、淋溶和固定等造成的养分损失和有效性下降,大大提高肥料利用效率。科学的水肥一体化可以使肥料的当季利用率达70%以上,是最有效的化肥减施增效技术途径。

    西甜瓜单位面积产值约是我国种植业单位面积平均产值的四倍,为了追求更高的经济收益以及瓜农普遍缺乏科学施肥知识和资源环境保护意识,盲目过量施肥问题突出。虽然西甜瓜种植区特别是北方地区及设施栽培方式下大部分拥有水肥一体化灌溉施肥硬件设备,但调查显示,具有水肥一体化条件下,生产实际中西瓜、甜瓜种植基施化肥养分(N+P2O5+K2O)占化肥(基肥+追肥) 养分总量平均达75%以上,氮肥基施比例也达65%以上,有些地区氮肥基施占比高达90%,没有发挥水肥一体化设备的应有作用,依然沿用传统施肥灌水制度和生产管理模式。

    水肥一体化技术涉及水力、土壤、植物营养、气候、作物栽培等多方面的专业知识,种植户很难掌握这么多专业知识。目前,我国设施栽培和经济作物水肥一体化硬件设备拥有率较高,但生产中缺乏与当地气候、作物及栽培方式相适应的精确控制灌溉水量、施肥量、灌溉次数和施肥时间等科学的水肥一体化技术。针对生产中技术需求,结合智慧农业的快速发展,国家重点研发计划 “葡萄及瓜类化肥农药减施技术集成研究与示范” 项目参加单位西北农林科技大学团队,根据“西甜瓜化肥减施基础及关键技术研发”任务,对西、甜瓜养分吸收规律、不同生育期土壤适宜含水量等系统研究,筛选稳定性好准确性高的国产土壤水分传感器及适宜不同生育期水溶肥,并与山东汇金海物联网公司合作,对水肥一体化精准控制参数进行编程,提供控制系统(电脑部分)及远程服务器等,实现了水肥一体化自动施肥灌溉控制。该自动施肥灌溉控制系统参数可以根据不同土壤类型、土壤田间持水量、作物不同时期适宜土壤含水量范围、灌溉湿润比、施肥桶液位控制定量施肥等调节设置,设置好后系统根据土壤水分传感器监测到土壤水分达到灌溉下限时,自动开启进行灌溉施肥,灌溉量达到设置土壤水分设置上限时的灌溉量,灌溉系统自动关闭,可使土壤水分始终保持在最适范围。此外,也支持实现远程监测土壤水分和温度,根据监测值人工开启灌溉施肥。经过在西瓜和甜瓜2个生长季(春茬和秋茬)使用,系统稳定且控制精准。与常规施肥灌水相比,实现节水37 % ,化肥(N+P2O5+K2O)减施57 %,增产6 %,并节约人力。基于以上研究及水肥一体化优化水肥减量多点试验研究结果,“设施栽培西甜瓜水肥一体化技术规程”获陕西省2019年标准立项。水肥一体化自动精准控制系统,改变瓜农 “看天凭经验”的现状,实现西甜瓜种植领域的全面变革。


图1自动控制系统

图2 远程实时上传数据

图2 远程实时上传数据

图3 不同灌溉方式下土壤含水率变化动态

知识点问答
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科学的水肥一体化可以使肥料的当季利用率达()%以上,是最有效的化肥减施增效技术途径。
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