塔額墾區甜菜種植水肥一體化智能控制的策略

崔 瑜（新疆生產建設兵團第九師農業科學研究所畜牧科學研究所，新疆 額敏 834601）

塔額墾區位于新疆維吾爾自治區塔城地區，隸屬于新疆生產建設兵團第九師。塔額墾區具有獨特的地理位置和自然條件，非常適合種植甜菜，現已形成了一套甜菜從播種到收獲全程機械化高產高效栽培技術[1]。甜菜的成長離不開水和肥，但目前九師塔額墾區甜菜水肥一體智能控制尚未全面實現。針對塔額墾區甜菜產量不穩定、含糖率趨低、養分利用效率低等問題，該文就甜菜生長過程中的水肥一體化智能控制的策略作為研究對象，探索一種簡易且高效的施水和施肥控制方式，以促進甜菜增產增收，實現農民省時省力。

1 塔額墾區甜菜優質種植環境探索

隨著甜菜新品種、地膜覆蓋和滴灌節水等技術的引進和推廣應用[2-3]，新疆甜菜生產得到極大發展，使甜菜單產水平大幅度提高，較全國平均水平高出50%[4]。但近幾年來，塔額墾區甜菜種植面積急速減少，主要原因還是甜菜的種植環境惡劣和施肥水平低等原因。

多年來，通過不斷對塔額墾區甜菜不同種植環境的產量以及糖度分析，得出甜菜高產高糖優質生產指標：每畝產量6.5～7.0噸，含糖量在16%～17%。塔額墾區甜菜種植一定程度上可效仿大棚草莓無土栽培的種植環境，該環境從根源上較大程度的避免了病害和蟲害的侵擾，而且溫濕度可控，水肥可按固定配比進行供給。但該方式經濟成本較高，農戶前期投入較大，因此只適合小面積種植，不適合大面積普及。

2 水肥一體化總體控制思路

結合實際，該地區的水肥一體化控制系統可由以下幾個部分組成，分別是信息采集節點、主控制臺、閥門單元、信息反饋和智能算法五個部分組成（如圖2）。水肥一體化控制過程主要分為兩個階段，其中，第一階段為信息采集，信息采集節點主要為各類傳感器，主要負責種植環境的各類參數的信息采集；第二階段為智能施肥，主控制臺通過采集的各類參數信息，結合智能算法對閥門單元進行控制，并結合反饋信息，實時進行水肥比例和流量進行調整，最終完成施肥。

圖1 水肥一體化控制系統

3 環境監測策略

結合實際情況，環境監測設計思路主要包括兩個部分，一個是施肥前的土壤環境，主要通過信息采集點實現。另一個是施肥中施肥信息監測，憑借壓力、流量等傳感器作為反饋信息實時為主控制臺提供施肥量、灌溉量管道壓力等信息。

4 水肥協同智能控制策略

水肥協同主要通過水肥一體機來實現，目前新疆塔額墾區水肥一體化設備種類有多種。其中，在國內外已被廣泛使用文丘里施肥模式較為廣泛，其施肥原理是水流經過縮小的斷面時，流速變大形成負壓吸入肥液，具有可移動性、便捷性、經濟性等優點[5]。相比較于文丘里施肥模式施肥機，智能水肥一體機在節水省肥和精準方面更為突出。

智能水肥機主要由兩個部分組成，一個是軟管泵，另外一個就是主控臺。主控板主要由嵌入式操作系統組成，可實現智能化控制。

5 結語

該文根據新疆塔額墾區甜菜種植中的水肥一體化智能控制提供了一些策略，結合目前國內外在智慧農業，尤其是水肥協同方面的一些成果，為未來該地區的甜菜種植過程中智能自動化控制提供了一些思路。