水肥一體智能化高效精準(zhǔn)灌溉的發(fā)展趨勢(shì)

河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 彭發(fā)智 張俊杰 焦海濤 李霄鶴 張亞振 張西群

水肥一體智能化高效精準(zhǔn)灌溉的發(fā)展趨勢(shì)

河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 彭發(fā)智 張俊杰 焦海濤 李霄鶴 張亞振 張西群

針對(duì)當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和智能灌溉技術(shù)方面的情況，現(xiàn)設(shè)計(jì)一套通過管路連接系統(tǒng)的高效精準(zhǔn)灌溉施肥機(jī)，來改善傳統(tǒng)的灌溉方式，該設(shè)備通過檢測(cè)灌溉管道中的EC/PH值的濃度來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)施肥，在灌溉過程中能夠比較準(zhǔn)確地檢測(cè)到在施肥過程中肥料的不足和過量現(xiàn)象。

水肥；智能；高效；精準(zhǔn)施肥；灌溉；EC/PH

淡水是人類生存發(fā)展必不可少的自然資源，總量有限且在空間和時(shí)間上分布不均。中國是世界上水肥消耗大國，70%以上的土地需要灌溉施肥。農(nóng)田灌溉方式是以傳統(tǒng)的漫灌方式為主，大量的水都浪費(fèi)在植物的非根系間，直接導(dǎo)致灌溉水利用系數(shù)低，化肥常年月用量在6000萬噸，占世界總消耗量的35%，再加上單位耕地面積化肥用量是世界平均的2～3倍，一直以來水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，肥料的過量施用、養(yǎng)分不均衡等問題，造成農(nóng)業(yè)投入成本增高、資源嚴(yán)重浪費(fèi)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降而且引起土壤性質(zhì)惡化、次生鹽堿化、酸化、生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染和破壞。面對(duì)日益加深的水資源危機(jī)，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉成為大勢(shì)所趨。

水肥一體化精準(zhǔn)灌溉施肥技術(shù)需要相應(yīng)的自動(dòng)精準(zhǔn)灌溉注肥，其中最關(guān)鍵核心裝置是精準(zhǔn)灌溉施肥設(shè)備。該設(shè)備可在現(xiàn)場(chǎng)編寫程序或外接氣象站的控制器控制，通過檢測(cè)灌溉管道中的EC/PH值的濃度來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)施肥，在灌溉過程中它能夠比較準(zhǔn)確地檢測(cè)到在施肥過程中肥料的不足和過量現(xiàn)象。

針對(duì)我國農(nóng)業(yè)灌溉施肥技術(shù)落后，傳統(tǒng)的地面撒施田間追肥方式，追肥量上不能很好控制，肥料利用率低，揮發(fā)嚴(yán)重，既造成了肥料的極大浪費(fèi)，又污染了水源、空氣和土壤等問題，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)控制及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)作物不同生長(zhǎng)時(shí)期的需肥規(guī)律，以全水溶性液體肥為原料，根據(jù)營養(yǎng)液的EC/PH值精確控制養(yǎng)分比例，精準(zhǔn)配制各種作物所需的營養(yǎng)液體肥料，按照作物的需求自動(dòng)配比好后直接注入到作物根系附近，有效均勻地被農(nóng)作物吸收，既提高了肥效，又避免了地下水受肥料及化學(xué)藥劑的污染，在灌溉、施肥方式上真正地做到了按需供應(yīng)。

水是萬物的生長(zhǎng)之源，更是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必要條件，肥料是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障。長(zhǎng)期以來，缺水與肥料的不合理使用是制約我國農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。目前，國際上先進(jìn)的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，每立方米水生產(chǎn)糧食已達(dá)2公斤多，而我國每立方米水生產(chǎn)糧食不足1公斤；雖然我國化肥用量居世界首位，但化肥利用率僅為世界水平的三分之一，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家平均水平，水肥資源的約束已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)威脅糧食安全和制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最主要因素。傳統(tǒng)的施肥、灌溉主要是撒施化肥，簡(jiǎn)單、低效、易污染。簡(jiǎn)易水肥一體化應(yīng)用：是將可溶性肥料注入低壓灌水管路，按照滴灌施肥規(guī)律灌溉施肥；需要人工配肥、泵打，需親臨現(xiàn)場(chǎng)、人工監(jiān)管。智能水肥一體化應(yīng)用：根據(jù)作物不同生長(zhǎng)期的施肥特點(diǎn)和土壤特點(diǎn)，自動(dòng)對(duì)水和肥料進(jìn)行檢測(cè)調(diào)配和供給，精細(xì)配水配肥，提高水肥利用率；智能施肥，可設(shè)置灌溉程序，自動(dòng)進(jìn)行不間斷輪灌，管理面積廣，科學(xué)高效；自動(dòng)記錄施灌時(shí)間、區(qū)域、流量、EC值等，無需重復(fù)配置；無需人員值守、電腦、手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)管，無時(shí)間、空間限制。

水肥一體智能化高效精準(zhǔn)灌溉施肥是將灌溉與施肥有機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，在灌溉時(shí)通過文丘里比例式調(diào)節(jié)將肥料配兌成各種比例送達(dá)作物根部土壤。在灌溉中不僅能有效精準(zhǔn)地控制水肥量灌溉時(shí)間，而且還能有效地提高水肥資源的利用率，提高農(nóng)作物產(chǎn)品的產(chǎn)量、節(jié)約水肥資源、進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境的污染。智能化高效精準(zhǔn)灌溉施肥技術(shù)在國外發(fā)展已經(jīng)較為成熟，發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)灌溉面積(除輔助灌溉外)有三分之二以上采用了這種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。主要采用EC／PH值等技術(shù)控制自動(dòng)配肥、攪拌均勻、智能化高效精準(zhǔn)灌溉施肥，是為了有效地保證農(nóng)作物生長(zhǎng)期間能對(duì)各種養(yǎng)分的需求，從而提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，更好地保護(hù)了環(huán)境。

我國是農(nóng)作物生產(chǎn)大國，同時(shí)也是水肥消耗大國，水肥一體化自動(dòng)精準(zhǔn)灌溉施肥應(yīng)用技術(shù)推廣在現(xiàn)階段得到廣大用戶的認(rèn)可和可定，其主要特點(diǎn)是水肥均衡、省工省力、節(jié)水省肥、減輕病害、增產(chǎn)高效、控溫和調(diào)濕。尤其是用于冬季灌溉，能非常有效地控制水量，降低棚室的濕度，提高棚室的地溫，而傳統(tǒng)的溝灌會(huì)浪費(fèi)大量的水源，造成土壤板結(jié)、通透性差，寒冷的冬季，作物根系長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)，必然造成漚根現(xiàn)象，而使用自動(dòng)精準(zhǔn)灌溉施肥應(yīng)用技術(shù)則避免了因澆水過大而引起的作物漚根、黃葉等問題。肥料隨適量的灌水進(jìn)入作物根系附近，不會(huì)在深層流失，既提高了肥效，又使地下水免受肥料及化學(xué)藥劑的污染，還可以使作物增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

[1]錢曉華.美國肥料科技現(xiàn)狀及其對(duì)我們的啟示[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，1999,5(01)∶16～17.

[2]楊仁全,周增產(chǎn),卜云龍等.精密施肥機(jī)的研究也應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005(S2)∶197～199.

[3]張曉文,尹雪琴.植物精密施肥機(jī)的研制與開發(fā)[J].溫室園藝,2005∶62～63.

[4]張文芝,康玉珍.鄺美玲等.江門市水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2016(17)∶172～173.

[5]陳廣峰,杜森,倪偉.設(shè)施蔬菜水肥一體化栽培技術(shù)[J].中國農(nóng)機(jī)推廣,2013(05)∶39～41.

[6]高祥照.馬文奇,杜森等.我國施肥中存在問題的分析[J].土壤通報(bào),2001,32(06)∶255～261.

[7]高鵬,簡(jiǎn)紅忠,魏樣等.水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)科技,2012(08)∶250.

彭發(fā)智,男,1983年出生，河北省靈壽人，本科，助理研究員，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械。

編號(hào)：161510024A。