智能水肥一體化技術在蔬菜溫室大棚中的應用

孫紅嚴 馬德新

摘 要：在溫室蔬菜大棚中采用水肥一體化灌溉設備，通過智能水肥一體化技術根據蔬菜生長所需的營養元素進行有效的需求設計，把水與肥料按照比例進行混合，利用滴灌帶將肥水以較小的流量均勻傳送至蔬菜根部。所以在溫室大棚中應用智能水肥一體化技術可以有效地解決水資源浪費嚴重以及肥液配比不準確的問題，從而實現蔬菜品質提升、產量提高的目標。

關鍵詞：智能水肥一體化技術；蔬菜溫室大棚；應用

中圖分類號：S365 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530005

基金項目：青島市民生科技計劃項目（項目編號：18-6-1-112-nsh）；山東省高等學校科技計劃項目（項目編號：J17KA154）

*為本文通訊作者 水肥一體化技術從狹義上說，將可溶性肥料同水混合灌溉到作物處，一般而言，就是將水和肥料通過混合后供應至所需作物，保證作物的生長需要[1]。智能水肥一體化技術是指將傳統的水肥一體化技術加上現代農業科技借助于新型產品設備對可溶性顆粒或者液體肥料，按照作物生長需要規律以及土壤營養元素含量勾兌成相應的營養液，而且可以定量定時的、科學的、準確的提供給作物。

1 當前我國蔬菜溫室大棚發展分析

1.1 農業用水資源現狀

“我國農田灌溉水有效利用系數遠低于0.7～0.8的世界先進水平；單位用水的糧食產量不足1.2kg/m3，而世界先進水平為2kg/m3左右[2]。”現在我國大部分種植區基本上還是采用傳統農業灌溉，這樣不僅浪費了大量的水資源而且作物的生長也起不到最大的促進作用。而且在我國淡水資源緊缺嚴重，在農業上還存在灌溉設備老化、節水意識不強等問題，所以運用現代科學技術發展智慧農業灌溉設備勢在必行。

1.2 蔬菜溫室大棚水肥基本情況

在肥料的使用量上我國也遠超其他發達國家，根據中商情報網數據顯示：我國單位耕地化肥消費量遠超世界平均水平（圖1），這說明我國在化肥使用上存在嚴重的浪費現象。“蔬菜一枝花，全靠肥當家”，在我國蔬菜大棚中普遍存在著肥料使用過多，而且科學施肥知識不足，大多數農戶普遍認為“肥大水勤，不用問人”。在現實生產中，一些蔬菜溫室大棚種植農戶沒有充分了解科學施肥的作用，不注意科學施肥，出現水資源和肥料浪費問題，沒有達到提高產量的效果。所以，實現農業上新舊動能轉換運用智能水肥一體化技術就顯得尤其重要。

2 智能水肥一體化技術在蔬菜溫室大棚中應用的優勢2.1 智能水肥一體化技術

智能水肥一體化技術主要就是通過灌溉設備和施肥裝置為基礎，使用控制設備按照配方兌水和肥料進行比例混合，最終運輸至作物。智能水肥一體化技術的系統組成如圖2所示。主要包括水源、加壓水泵、疊片過濾器、沙石過濾器、流量計、壓力表、水肥機智能控制平臺、混肥桶以及田間滴灌管等。在棚內進行一些作物常用的傳感器安裝，采集溫度、濕度、CO2濃度等與水肥機進行有效的結合使用。 由于在水肥機控制設備中使用了文丘里管施肥器、EC和pH檢測計，同時在混肥不充分時，加壓泵可以增強其混肥效果。4個混肥桶可以添加不同微量元素的肥料，通過水肥機的控制能夠有效對作物進行灌溉施肥作業。

2.2 提高水資源與肥料利用率

與傳統的大田漫灌方式相比智能水肥一體化技術采用滴灌的技術可以將肥液均勻準備的運送至作物。根據相關實驗數據顯示：使用水肥一體化技術施肥方法，水的利用率提高了40%～60%，而且相對于傳統的漫灌既省時又省力同時節約了人工成本，非常有利于大規模種植。

智慧的水肥一體化技術在施肥上采用水肥機根據植物所需自動配比的方式，并且使用滴灌帶進行灌溉。在這個過程中減少了肥料和藥物的揮發流失以及由于養分過剩造成的土壤板結所造成的損失，而且還可以結合當地土專家或者種植戶的經驗去控制水肥機進行精確的水肥配比。這樣施肥非常簡便節省了人工并且用肥準確，減少了人為的浪費，相比較于傳統技術利用率提高了40%～50%。

2.3 提高作物品質與產量

大多數的農產品蔬菜都會出現一些病蟲害的狀況，而這些病蟲害往往都是由于溫室大棚溫度過濕、陽光吸收不充足所造成的。利用水肥一體化技術能夠有效的控制棚內濕度，可以降低病蟲害對種植戶造成的損失，另外這些可以大大提高農產品的質量，起到了增收的作用，減少農藥用量與人工打藥的成本。

3 智能水肥一體化應用技術要點

3.1 遠程控制

智能一體化水肥機可以根據用戶調整自主添加灌溉計劃，設定時間周期計劃，能夠實現智能化的控制。在整個水肥機設備中還安裝有各種壓力、流量傳感器，能夠有效監測灌溉運行情況，實現一種自動化的灌溉施肥，節約了大量的人力資源。

3.2 水與肥料的混合比例濃度準確

結合溫室大棚內安裝的各種傳感器，通過水肥一體機進行有目的有比例的混肥。在混肥桶內放入農作物所需的微量元素，水肥機就能根據需要自動混肥并且通過滴灌管道定時定量均勻的運送到農作物根部生長區域進行供肥，使得土壤也處于比較松散的狀態不至于出現板結的狀況，改善農作物的生長狀況。

3.3 提高農作物品質與產能

大多數蔬菜會因為土壤中的濕度以及營養物質影響生長，智能水肥一體化技術則可以根據棚內傳感器所反饋的濕度等因素去配比一個合適的肥液以及合理的灌溉，使土壤環境保持一個蔬菜所需要的最佳環境，進而使整個作物的生長周期持續保持、旺盛的生長。

4 結語

蔬菜溫室大棚通過智能水肥一體化技術，能夠有效的促進蔬菜生產達到提量、增強、提高經濟效益，實現整個蔬菜業長遠發展。同時也推動了我國農業新舊動能轉換，更好更快的加快鄉村振興戰略的實施，具有重大戰略意義。

參考文獻

[1] 張承林.國內外水肥一體化技術概況[C].2010年中國水溶性肥料高峰論壇論文集.2010：11-23.

[2]水利部部長陳雷向全國人大常委會報告農田水利建設工作情況報告[R].北京.國務院，2012.

作者簡介：孫紅嚴（1994-），男，碩士研究生，研究方向：農業信息化；馬德新（1977-），男，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：農業信息化。