日光溫室智慧種植綜合效益分析

陳立利 賈士朋 劉光銳 張同心

摘要：設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)化精準(zhǔn)采集、物聯(lián)與監(jiān)測(cè)調(diào)控設(shè)備、智能化灌溉設(shè)備在海洋市晨塬果蔬專業(yè)合作社的應(yīng)用，取得了較好的結(jié)果，經(jīng)過上面經(jīng)濟(jì)效益的對(duì)比，我們實(shí)現(xiàn)了省工，省水，省肥，同時(shí)增加了產(chǎn)量。通過全自動(dòng)溫室智能管理裝備的應(yīng)用，降低了用工成本，節(jié)省了人工16.12%，增加產(chǎn)量235kg/667m2，肥料節(jié)省22.8%，灌溉用水節(jié)省133m?/667m2，節(jié)約用水38.6%。給農(nóng)戶帶來的可見收益均為1410元/667m2，節(jié)省的人工、肥、藥均2110.4元/667m2，實(shí)際帶來的收益均為3520.4元/667m2。

關(guān)鍵詞：智慧種植;環(huán)境調(diào)控;水肥調(diào)控;水肥一體化

為探索基于互聯(lián)網(wǎng)+水肥一體管理設(shè)備與智能灌溉云系統(tǒng)相結(jié)合的水肥一體智能灌溉新模式，推動(dòng)新型灌溉科技服務(wù)模式和智能水肥一體技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，持續(xù)對(duì)物聯(lián)云系統(tǒng)及水肥一體產(chǎn)品進(jìn)行完善和升級(jí)，形成完善的灌溉、施肥技術(shù)體系和管理體制，選取部分典型的灌溉工程，作為示范性工程進(jìn)行應(yīng)用研究。

1? 試驗(yàn)材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在山東省壽光市蔬菜小鎮(zhèn)基地進(jìn)行，種植人員種植經(jīng)驗(yàn)豐富，管理技術(shù)成熟、穩(wěn)定。基地番茄種植面積超過80%，一年兩茬，早春茬和秋冬茬，本試驗(yàn)茬口為秋冬茬，9月上旬定植。供試日光溫室大棚安裝氣象站，環(huán)境調(diào)控精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，水肥一體化設(shè)備及自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1.2? 試驗(yàn)方法

選用光照、保溫條件最為一致的7#和8#相鄰日光溫室大棚作為試驗(yàn)用棚，每棚占地667㎡，其中：7#棚為對(duì)照棚（CK），常規(guī)方式種植番茄的，人工放風(fēng)、卷膜，漫灌;8#棚為試驗(yàn)棚，2019年8月安裝環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與智能調(diào)控系統(tǒng)，水肥一體的滴管設(shè)施。兩個(gè)大棚內(nèi)分別種植索亞和粉圣兩個(gè)大番茄品種各333.3m2。本試驗(yàn)從溫室環(huán)境控制、水肥控制、對(duì)植保的影響3個(gè)方面對(duì)比分析智能化種植模式的綜合效益。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 溫室環(huán)境控制

通過自動(dòng)卷膜設(shè)備控制溫室風(fēng)口開啟的時(shí)間、大小、時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)日光溫室溫度平穩(wěn)變動(dòng)。每日智能設(shè)備棚自動(dòng)控制開關(guān)風(fēng)口耗時(shí)較常規(guī)種植棚（CK）人工開關(guān)風(fēng)口耗時(shí)節(jié)約60min（表1），自動(dòng)控制卷放棉被耗時(shí)節(jié)約30min（表2）。同時(shí)其自動(dòng)性也節(jié)約了人根據(jù)棚內(nèi)外溫度、濕度等因素綜合決策的時(shí)間。

2.2? 水肥控制

常規(guī)棚（CK）與試驗(yàn)棚肥料施用方案及實(shí)際施用量記錄見表3。通過肥料實(shí)際施用量對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)使用智能化設(shè)備較常規(guī)種植肥料施用量節(jié)約41.1kg/667m2。由于智能化設(shè)備的使用，實(shí)現(xiàn)了番茄的按需供應(yīng)肥水，節(jié)省肥料的同時(shí)，也節(jié)省了灌溉用水133m?/667m2，節(jié)水38.6%。

2.3? 智能化精準(zhǔn)測(cè)控對(duì)植保操作的影響

通過智能化設(shè)備對(duì)環(huán)境溫濕度的精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了生長(zhǎng)環(huán)境更利于番茄的健康生長(zhǎng)，且不利于病蟲害的發(fā)生，一定程度上避免了病蟲害的發(fā)生頻率，推遲了病蟲害的發(fā)生時(shí)間。試驗(yàn)棚較于常規(guī)種植用藥減少2次，降低用藥成本的同時(shí)也減少了人工的使用（表4-1、4-2）。

2.4? 智慧種植對(duì)人工的影響

通過溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，智能設(shè)備棚用戶可以時(shí)時(shí)觀測(cè)棚室的環(huán)境數(shù)據(jù)，在特定的時(shí)間從事相關(guān)的一些農(nóng)事操作。溫室放風(fēng)操作，從10月中旬到來年2月中旬，4個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，常規(guī)種植棚（CK）溫室放風(fēng)采用早中晚三段式放風(fēng)。常規(guī)種植棚（CK）農(nóng)戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)操作，1d放風(fēng)花費(fèi)時(shí)間約1h。使用智能管理設(shè)備后，農(nóng)戶可通過手機(jī)端在家中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把控放風(fēng)時(shí)間，每日可節(jié)約人工60min，整個(gè)冬季按照4個(gè)月120d計(jì)算，共計(jì)120h，以人工8元/h計(jì)算，每棚節(jié)約人工成本1120元/667m2。

從10月中旬到來年2月中旬，冬季特別是在連續(xù)霧霾陰雨天，種植戶為確保棚室內(nèi)部溫度下降不劇烈，需要一步步開啟棉被，整個(gè)開啟棉被的過程需要1個(gè)h以上，不斷的穿梭于溫室與電機(jī)之間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果也不易把控。而大棚核心控制器可以根據(jù)種植戶對(duì)溫濕度的設(shè)定，控制棉被開啟的幅度，自動(dòng)放停，直接省去了來回控制卷放棉被的過程，大大節(jié)約了人工，每日種植戶節(jié)省30min，120d共計(jì)60h，以人工8元/h計(jì)算，每棚節(jié)約人工成本480元/667m2。

通過合理的放風(fēng)，智能設(shè)備棚（CK）比常規(guī)種植棚每棚少打2次藥，每次打藥用時(shí)約1.5h（生長(zhǎng)后期枝葉較多，耗時(shí)較長(zhǎng)），用藥人工成本為8元/h，此項(xiàng)共計(jì)節(jié)省3h，每667㎡節(jié)省人工成本24元。

按照秋冬茬全生育期5個(gè)月計(jì)算，每日農(nóng)事操作時(shí)間8h，共計(jì)1200h，整個(gè)秋冬茬節(jié)省用時(shí)共計(jì)193.4h，節(jié)省人工16.12%。

2.5? 水肥一體化設(shè)備及灌溉模型對(duì)種植的影響

常規(guī)種植棚（CK）采用傳統(tǒng)的漫灌，加肥料沖施肥的種植方式;智能設(shè)備棚采用自動(dòng)水肥一體化滴灌種植方式。整個(gè)生長(zhǎng)季常規(guī)種植棚（CK）灌溉施肥16次用16h，而智能設(shè)備棚灌溉施肥17次配制肥料用時(shí)5.6h，澆灌完全由智能設(shè)備控制。通過2個(gè)棚的用時(shí)對(duì)比，智能設(shè)備棚灌溉施肥節(jié)省用時(shí)10.4h，以人工8元/h計(jì)算，每棚節(jié)約人工成本83.2元/667m2。

模型根據(jù)植株不同的時(shí)間生成適用于該時(shí)間的澆灌制度保證植株生長(zhǎng)養(yǎng)分需要的同時(shí)，減少了肥料和水的投入。通過試驗(yàn)對(duì)比智能化設(shè)備棚比常規(guī)種植棚（CK）肥料用量減少41.1kg，節(jié)約用肥22.8%，按肥料單價(jià)12元/kg計(jì)算，可節(jié)省費(fèi)用493.2元。

通過合理的放風(fēng)，智能設(shè)備棚（CK）比常規(guī)種植棚每棚少打2次藥，節(jié)約的2次用藥成本為70元，即節(jié)省成本

70元/667m2。

通過以上試驗(yàn)結(jié)果分析在整個(gè)種植季內(nèi)智能設(shè)備棚種植番茄總投入費(fèi)用相較于常規(guī)種植棚（CK）節(jié)省人工費(fèi)用1547.2元，節(jié)省投入品費(fèi)用563.2元，合計(jì)均節(jié)省費(fèi)用

2110.4元/667m2。同時(shí)節(jié)省用水133m?，節(jié)水率38.6%。

2.6? 智能調(diào)控設(shè)備對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

將常規(guī)種植棚（CK）和試驗(yàn)棚產(chǎn)出的番茄按品種在每次采摘后稱重并記錄，統(tǒng)計(jì)兩個(gè)番茄品種各自的總產(chǎn)量（表9）試驗(yàn)棚索亞、粉圣2個(gè)番茄品種的總產(chǎn)量均比常規(guī)種植棚產(chǎn)量高，每個(gè)品種的均增產(chǎn)分別為222kg/667m2和248k/667m2g。為便于測(cè)算，按2個(gè)品種的平均增產(chǎn)計(jì)：235kg/667m2，秋冬季大番茄按6元/kg計(jì)，可直接增收1410元/667m2。

3? 結(jié)論與討論

常規(guī)種植條件下，由于基地使用商品水溶肥，肥料養(yǎng)分配比固定，無法同時(shí)滿足氮磷鉀養(yǎng)分施入量與需求量的平衡，會(huì)有實(shí)際養(yǎng)分施入量與計(jì)劃養(yǎng)分施入量的差異，但通過水肥一體化設(shè)備，結(jié)合水肥模型，可實(shí)現(xiàn)番茄的按需施肥。通過日光溫室環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用，給農(nóng)戶帶來的可見收益均為1410元/667m2，節(jié)省的人力肥藥均2110.4元/667m2，實(shí)際帶來的收益均為3520.4元/667m2，經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬麗麗，番茄生長(zhǎng)模型及日光溫室小氣候建模的研究[D].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[2] 郭琳.灌水量對(duì)日光溫室番茄產(chǎn)量及土壤營(yíng)養(yǎng)變化的影響[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3] 郭艷波.溫室膜下滴灌條件下番茄控水灌溉指標(biāo)試驗(yàn)研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心），2008.