淺議全生物降解膜、水肥一體化智能控制在甘薯綠色種植上的應(yīng)用

□文/張海英 趙新

當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染及地下水超采，國家糧食安全面臨較大挑戰(zhàn)，保護(hù)土壤環(huán)境，發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)，是今后農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)振興、提升農(nóng)村環(huán)境，保障國家糧食安全，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

一、示范區(qū)甘薯種植業(yè)基本情況

盧龍縣種植甘薯歷史悠久，距今已有100 多年的歷史，是“中國甘薯之鄉(xiāng)”“河北甘薯之鄉(xiāng)”。甘薯產(chǎn)業(yè)作為盧龍縣強(qiáng)縣富民的支柱型產(chǎn)業(yè)，先后與中國農(nóng)科院國家甘薯研究中心、中科院微生物所、中國環(huán)科院、中國農(nóng)大等科研院校建立了廣泛的技術(shù)交流與合作，并在盧龍成立了“河北省甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢初步形成。2023年盧龍縣委、縣政府立足甘薯種植的基礎(chǔ)優(yōu)勢，推廣甘薯種植面積11.2萬畝，其中淀粉型5.6 萬畝，鮮食甘薯5.6 萬畝，甘薯產(chǎn)業(yè)逐步向“龍頭企業(yè)+基地+農(nóng)戶”集群化發(fā)展。

盧龍縣盧龍鎮(zhèn)夾河灘片區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。年平均氣溫10.7°C，多年平均降雨量655 毫米，無霜期175 天左右。地貌類型為平原，土壤多為輕壤質(zhì)、中壤質(zhì)淋溶褐土，通透性好，土壤的pH值為6.5～7.5，有機(jī)質(zhì)平均1.1%左右，全氮0.0621%，速效磷11ppm，速效鉀118ppm。土壤田間持水量一般在45%～75%，透水率一般在20%～25%，項(xiàng)目區(qū)水源充足、農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)達(dá)標(biāo)、排水條件良好、電力配套設(shè)施齊全，土地平整，適宜深耕松、機(jī)械化的作業(yè)，適合甘薯生長。盧龍縣清喜生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司在該村集中流轉(zhuǎn)土地2500 畝，創(chuàng)新發(fā)展鮮食紅薯（煙薯25）現(xiàn)代化生態(tài)種植模式。

二、全生物降解膜技術(shù)；水肥一體化智能控制等技術(shù)在甘薯種植上的應(yīng)用

（一）全生物降解膜膜下滴灌技術(shù)。依據(jù)“全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜國家標(biāo)準(zhǔn)”（GB/T35795—2017），全生物降解地膜，選擇適宜北方半干旱地區(qū)，針對甘薯農(nóng)作物生長需求特點(diǎn)，進(jìn)行個(gè)性定制，選擇后期降解利于糖分積累和薯塊生長的主要性能要求的地膜產(chǎn)品，水蒸氣透過量在（400 克/平方米·天）以下，有效使用壽命在60 天以上，膜寬95 毫米，厚度0.01 毫米的黑色全生物降解膜。

結(jié)合《河北省地膜科學(xué)使用及回收工作技術(shù)指導(dǎo)手冊》種植要求，春季甘薯栽植前15 天，將土地平整細(xì)碎、深耕深松、深施生物有機(jī)肥和配方肥；耕深25～30厘米，大壟單行，行距0.85米，壟高0.25～0.3米。耕作方式為壟作覆蓋“圓頭高畦”，起壟機(jī)機(jī)械化覆膜，膜寬95 毫米，厚度0.01 毫米，中部鋪設(shè)PE 滴灌管，使地膜拉緊、蓋平，不易被風(fēng)吹動(dòng)，地膜與壟表面覆蓋緊密，容易壓蓋牢固，每隔3～5米地膜中間壓土，實(shí)際覆蓋面積占總耕地面積的60%～70%。待地溫達(dá)到要求，選擇煙薯25 脫毒苗，株距15 厘米左右，合理密植，畝均5000株種植。

（二）水肥一體化智能灌溉控制技術(shù)。配合水肥一體化滴灌灌溉方式安裝自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、灌溉遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)測、控制灌溉供水時(shí)間、施肥濃度以及供水量。變送器將實(shí)時(shí)監(jiān)測的灌溉狀況，甘薯灌溉定額為45 立方米/畝，75%水文年最低灌溉用水量30 立方米/畝，當(dāng)灌區(qū)土壤濕度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的下限值時(shí)，最低灌溉電磁閥可以自動(dòng)開啟，當(dāng)監(jiān)測的土壤含水量及液位達(dá)到預(yù)設(shè)的灌水定額后，自動(dòng)關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)。

（三）測土配方、化肥減量增效技術(shù)。根據(jù)土壤檢測結(jié)果，有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀及微量元素含量，結(jié)合甘薯需肥特點(diǎn)，分時(shí)段分種類的定量施肥。畝均基肥或生物有機(jī)肥1 噸；配方肥（N∶P∶K=12∶8∶26）（含有鈣、硅、硼、鐵、鋅等微量元素，）25 公斤；近半個(gè)月追提苗肥——尿素4 公斤；20～50 天追低氮高鉀肥（NP2O5-K2O=13.5-0-46）3公斤；壯苗肥硫酸鉀5公斤單價(jià)4.4 元/公斤、尿素5 公斤；施90～100 天催薯肥，可施用低氮高鉀肥5 公斤；后期甘薯膨大期施磷酸二氫鉀2 次，每次畝施3公斤；達(dá)到減少化肥用量，提高肥料利用率，保護(hù)耕地、減少土壤污染、提升耕地質(zhì)量的目的。

（四）綠色種植、病蟲害防控技術(shù)。依托中薯食品“脫毒苗培養(yǎng)中心實(shí)驗(yàn)室”合理選擇煙薯25 脫毒苗，減少甘薯薯苗病害的發(fā)生；利用害蟲對光的趨性，每30畝安裝1 盞頻振式殺蟲燈。達(dá)到降低田間落卵量，壓縮蟲口基數(shù)。尤其在夏秋季害蟲高發(fā)期對甘薯主要害蟲起到良好的誘殺作用。

三、技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)

（一）選用全生物降解膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)地膜。全生物降解地膜在抑制雜草、蟲害等方面的作用不亞于聚乙烯膜。全生物降解地膜主要成分為具有完全降解特性的脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族共聚酯，不得含有聚乙烯、聚丙烯等烯烴類原料，可加入適當(dāng)比例的淀粉、纖維素等，以及其他無環(huán)境危害的無機(jī)填充物、功能性助劑，可生物降解，在土壤中分解后最終生成水和二氧化碳，不會(huì)對土壤造成任何污染，不用回收，節(jié)省地膜回收處理費(fèi)用。

（二）利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)水肥一體化智能灌溉控制。通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器，結(jié)合安裝相關(guān)設(shè)備（含智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)、氣象站、土壤墑情監(jiān)測、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、苗情監(jiān)控設(shè)備、手機(jī)APP 監(jiān)控軟件、大屏幕顯示器）通過與供水系統(tǒng)（首部樞紐、膜下滴灌）有機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)控，自動(dòng)控制，整個(gè)系統(tǒng)可協(xié)調(diào)工作實(shí)施輪灌，保障作物優(yōu)勢生長條件，提高灌溉用水效率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、高效、節(jié)水、節(jié)電，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，降低人力成本。

（三）實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化。管理人員可根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)、氣象站、土壤墑情監(jiān)測、苗情監(jiān)控設(shè)備等相關(guān)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控種植園區(qū)各環(huán)境參數(shù)，綜合數(shù)據(jù)分析，形成量變灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化、現(xiàn)代化精準(zhǔn)管理。

四、效益分析

（一）全生物降解膜與傳統(tǒng)式地膜效益對比。全生物降解膜與傳統(tǒng)式地膜相比，具有前期單位應(yīng)用面積成本高，后期節(jié)省廢舊地膜回收費(fèi)用、減少土壤地膜殘留量的特點(diǎn)，不考慮財(cái)政補(bǔ)貼需增加地膜材料成本60～70元/畝；省工0.35 工日/畝，節(jié)省回收費(fèi)用35 元/畝；避免了由土壤污染、地膜殘膜引起的3%～5%作物減產(chǎn)，相當(dāng)于每畝增產(chǎn)105～175公斤，增收315～525元。

因全生物降解膜利用，自然降解為水和二氧化碳，無需撿拾，減少“白色污染”，降低土壤地膜殘留量，農(nóng)作物秸稈清潔，無塑料懸掛物，飼料化利用，不含薄膜雜質(zhì)，對牲畜無害，可提高肉類品質(zhì)；減少農(nóng)村垃圾，促進(jìn)了農(nóng)村人居環(huán)境整治提升。

（二）智能控制精準(zhǔn)灌溉技術(shù)與常規(guī)膜下滴灌技術(shù)效益對比。水肥一體化智能灌溉控制技術(shù)與之前常規(guī)膜下滴灌技術(shù)相比動(dòng)力費(fèi)計(jì)算以田間供水耗電費(fèi)用為基準(zhǔn)，可畝均節(jié)約用水量2～3 立方米，按灌溉保證率為75%計(jì)算，則畝均節(jié)約用電0.33 千瓦時(shí)。安裝自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、灌溉遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等配套系統(tǒng)，使施肥澆水更精準(zhǔn)化，顯著提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效率，由原來的2～3 個(gè)人配合灌溉到只需要1 個(gè)人遠(yuǎn)程控制，畝均可節(jié)省用工1～2個(gè)。

（三）實(shí)施農(nóng)業(yè)數(shù)字化管理技術(shù)與傳統(tǒng)管理技術(shù)效益對比。通過測土配方、化肥減量增效技術(shù)后，較之前減少化肥投入量10 公斤/畝，基肥增加生物有機(jī)肥的投入量，需增加肥料成本121.5元/畝；通過實(shí)施工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水、生物節(jié)水、運(yùn)用先進(jìn)的遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，銜接相關(guān)氣象、土壤技術(shù)參數(shù)，達(dá)到合理調(diào)節(jié)水分——營養(yǎng)——產(chǎn)量之間的關(guān)系，大大提高了有效水分及肥料的利用率，同等滴灌條件下畝均提高甘薯產(chǎn)量100～200公斤，節(jié)約勞動(dòng)力2.35工日，節(jié)本增效近700元。

五、結(jié)束語

通過耕地質(zhì)量保護(hù)與提升、深耕松、測土配方、智能控制等多種農(nóng)藝措施，打農(nóng)技推廣組合拳，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，使土壤微生物活躍，田間有益生物增多，改善和保護(hù)土壤環(huán)境生態(tài)平衡；推廣全生物降解膜、水肥一體化智能控制等農(nóng)藝技術(shù)在綠色甘薯種植上的應(yīng)用，效果比較顯著，是現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的重要組成部分，也是創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分。