肥水一體化系統的研究與在煙草上的推廣應用

張二朋 王維超

（1.鄭州在田農業科學技術研究院，河南 鄭州 450018；2.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南 許昌 461000）

肥水一體化系統的研究與在煙草上的推廣應用

張二朋1王維超2

（1.鄭州在田農業科學技術研究院，河南 鄭州 450018；2.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南 許昌 461000）

肥水一體化系統是當前節水農業的重要模式之一，文章介紹了鄭州在田農業科學技術研究院研究開發的一套肥水一體化系統，并簡要介紹了該系統的示范推廣效果，總結了肥水一體化系統的優勢和存在的問題，并對以后發展和推廣提出了一些建議。

肥水一體化；推廣應用；煙草；節水灌溉

肥水一體化技術是將灌溉與施肥融為一體，肥料溶解于水中隨灌溉水輸送到作物根區的農業新施肥技術[1]，和常規栽培管理技術相比具有省肥節水，省工省力，降低田間濕度，減少田間作物病害，減少對環境的污染，增產增效等優點[2，3]。目前，在一些發達國家如以色列、美國、澳大利亞等國家已經形成了完善的設備生產，肥料配制，推廣和服務的水肥一體化灌溉施肥技術體系[4]，世界總應用面積超過1億畝。然而，我國的有關的設施灌溉技術的推廣應用還處于起步階段，還存在著灌溉技術和施肥技術脫離，灌溉施肥工程管理水平低，灌溉施肥研究和技術培訓不足等主要技術攻關問題[5]。

農業部辦公廳關于《水肥一體化技術指導意見》要求以科學發展觀為指導，緊緊圍繞現代農業發展目標，按照轉變農業發展方式、建設生態文明要求，突出重點區域和主要作物，確定主推技術模式，創新工作方法，著力推進水肥一體化技術本土化，輕型化和產業化。鄭州在田農業科學技術研究院經過長期研究開發出了一套通過對田間土壤信息、農田環境信息的自動化采集，運用精準灌溉技術和無線網絡傳輸技術、計算機技術等，實現灌溉施肥過程的自動化和智能化的肥水一體化技術體系，嚴格有效滿足作物需水需肥的同時又能節水節肥，保護環境。

1 肥水一體化系統簡介

圖 1 肥水一體化系統模式圖

該肥水一體化系統是由鄭州在田農業科學技術研究院設計，以現代農業科學為依據，結合計算機工業控制技術中的ZigBee無線傳感器網絡的自動控制滴灌系統，實時監測植物土壤濕度、土壤鹽分、環境溫度和光照的變化，通過無線網絡將傳感器信號反饋，結合傳感器融合技術和農作物植株生長周期等信息對滴灌動作做出精確判斷，實現高效地施肥節水一體化自動灌溉。

硬件部分主要包括工業控制計算機、單片機、Zigbee無線傳輸設備、A/D數模轉換電路及開關量控制模塊、土壤濕度傳感器、土壤鹽分、空氣溫濕度、水流量計、田間控制單元等部分。

傳感器信息顯示采集到的土壤水分、土壤鹽分、水流計算量、大氣等綜合信息，用戶可根據相應的信息制定自動、手動、半自動灌溉計劃。在灌溉過程中，當泵和相映單元的閥門打開時，操作界面即產生泵、閥、水流等即時效果。泵和閥門的控制將由未開啟是的紅色變為綠色，并有水流動的即時效果產生，入遇到閥門或泵未打開，則不會產生水流效果，泵和閥成紅色或黃色，并在告警區域顯示告警，如遇告警請查看對應單元的泵閥的狀態。

系統安裝設計了360度高清紅外球機，可對植株頁面進行遠程實時觀測，并在巡航當中進行頁面的近距離單株拍照，并將正常植株的頁面和受損植株（病蟲害）的頁面進行對比、分析、編號，當受損植株比例大于系統預設植株時產生預警信息。

圖 2 肥水一體化操作界面

2 肥水一體化的推廣應用

2.1 肥水一體化系統示范試驗情況

鄭州在田農業科技研究院的肥水一體化系統示范試驗田位于河南許昌襄縣，試驗作物為煙草，示范面積200畝。

肥水一體化施肥特點：

2.1.1 肥料溶解與混勻。施用液態肥料時不需要攪動或混合，一般固態肥料需要與水混合攪拌成液肥，必要時分離，避免出現沉淀等問題。

2.1.2 施肥量控制。施肥時要掌握劑量，注入肥液的適宜濃度大約為灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量為50m3/畝，注入肥液大約為50升/畝；過量施用可能會使作物致死以及環境污染。

2.1.3 灌溉施肥的程序分3個階段。第一階段，選用不含肥的水濕潤；第二階段，施用肥料溶液灌溉；第三階段，用不含肥的水清洗灌溉系統。

2.2 肥水一體化示范效果

2.2.1 節水節肥肥水一體化系統灌溉是局部灌溉，灌水量是常規大水漫灌的30%-50%；由于肥料直接作用于作物根部，作物養分利用率高，比常規施肥節省肥料10%左右，減少了水肥的浪費。由于節水的特性，保證了干旱年份產量的穩定性，減輕了生產風險。另外可根據作物不同生長時期對水分養分的不同需求，調整相應的參數，真正達到按需分配。

2.2.2 對生長發育和病蟲害的影響。肥水一體化系統的示范煙田的葉面增大，根系增強，煙株長勢良好（圖3，表1）。示范區的煙葉花葉病和黑脛病比對照區分別減少了4%和3%，說明肥水一體化系統可以減輕煙草病害的發作（表2）。

圖 3 肥水一體化系統示范區煙草生長狀況

表 1 肥水一體化示范區與對照區不同生育期煙株地上及地下部農藝性狀

表 2 示范區與對照區煙草花葉病和黑脛病發病情況

2.3 節能省工

肥水一體化灌溉平均每畝澆灌時間為0.5小時且1人即可操作，而傳統大水漫灌為2小時，需要2個人進行。灌水的同時可適當隨水施用部分化肥、農藥，由于壟間缺水，限制了雜草的生長，減少的除草壓力大大節省了人工和農事操作時間，得到了廣大種植戶的一致好評。

2.4 社會效益和生態效益

在煙草種植過程中，減少了肥料的大量施用，控制了灌水深度，可避免將化肥淋洗至深層土壤，從而大大減少由于不合理施肥、過量施肥等對土壤和地下水的污染。肥水一體化系統在當地煙農中得到了良好的反響，許昌煙草公司對此非常滿意，并受到國家煙草專賣局的贊揚，因此，堅定了煙農種好煙的信心，產生的良好社會效益已經顯現。

3 肥水一體化系統目前存在的問題及發展建議

3.1 對水質，肥質，肥料的水溶性、配肥技術要求較高，而有機肥、有機液肥很難通過肥水一體化系統施入土壤，極易堵塞毛管和噴頭。技術服務不到位，對各地的施肥制度優化、施肥設備的開發和水溶肥料在肥水一體化系統中的應用缺乏必要的研究經費和展示施肥平臺。

3.2 農戶計算機操作水平較差，如何開發一個便于農戶學習操作的計算機操作界面或者自動化控制面板，對于肥水一體化系統的應用推廣具有重大意義。

3.3 全國煙田管理缺少系統的信息化管理，使肥水一體化系統在推廣過程中缺少相應的數據支撐，難以實現精準的施肥灌水操作，導致水肥的利用效率不能達到理想效果。

3.4 構建推廣機制

充分發揮行政推動作用，整合行政管理、推廣機構、科研教學單位、生產供應企業、農民合作社等力量，形成系統推廣方案。積極爭取各級政府的支持，利用相關項目資金，扶持、引導、以推動肥水一體化的推廣工作，并充分發揮當地土肥站的優勢，強化服務意識，提高專業技術水平和服務指導能力，發揮肥水一體化系統在肥料利用上的熱點。

3.5 注重宣傳引導

充分利用報紙、雜志、廣播、電視、網絡等多媒體形式，為肥水一體化系統營造發展氛圍，廣泛宣傳肥水一體化技術增產增收、資源節約的效果及典型案例，營造社會各界廣泛關注、共同支持肥水一體化技術發展的良好氛圍。

[1]周彩珍，熊飛.大棚青黃瓜水肥一體化栽培技術[J].農家科技，2013（4）：55.

[2]Bar-Yosef B.Advances in Fertiga?tion[J].Advances in Agronomy，1999，65: 1-77.

[3]Hagin J，Lowengart A.Fertigation for minimizeing environmentalpollution by fertil-izers[J].Fertilizer Research，1996，43: 5-7.

[4][5]張承林，鄧蘭生.水肥一體化技術[M].北京：中國農業出版社，2013.

S435.72

A

1671-0037（2014）12-80-2

張二朋（1987.7-），男，碩士研究生，研發中心主任，研究方向：植物營養。