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浅析水肥一体化智能控制系统

浅析水肥一体化智能控制系统

发布日期:2018-09-17 作者: 点击:

什么是水肥一体化

   水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力灌溉系统,将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起,均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术,可按照作物生长需求,进行全生育期需求设计,把水分和养分定量、定时,按比例直接提供给作物。水肥一体化智能灌溉通过与灌溉系统相结合,实现智能化准确控制。水肥一体化智能灌溉系统具有阀门自动控制功能,通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物长势信息的实时监测,结合当地作物的需水和灌溉轮灌情况自动开启水泵,实现无人值守自动灌溉、分片控制,预防人为误操作。

   水肥一体化智能灌溉具有水肥自动耦合功能,智能实现肥、药、水输送同步准确。适用于灌溉区、水田区、山地、丘陵旱作区的自动灌溉施肥控制,实现无人化准确管理。种植者不用在作业区内投资兴建设蓄水池或水塔、肥池、药池;用途广,可以独立灌溉和施肥、施药;结构精巧、使用灵活、操作简单,可固定或流动。

   水肥一体化这种现代农业新技术是先将肥料兑水溶解或者直接使用液体肥料,再加入管道灌溉系统,利用微灌例如滴灌等方式在灌溉的同时将肥料输送到作物根部,能够适时适量满足作物水肥需求。通俗地讲,水肥一体化就是作物的根在哪里,就将管道通到哪里,水和肥就送到哪里,并实行准确控制。水肥一体化不仅是发展现代农业的重大技术,更是建设资源节约、环境友好现代农业的“一号技术”,堪称“农业生产方式的革命”。

                            与常规施肥方法相比,通过灌溉系统施肥的有以下关键优势:

   特别对蔬菜和大棚内栽植的作物尤为明显。在果树的生产中,水肥管理耗费大量的人工。如华南的香蕉生产有些产地的年施肥次数达18次之多。每次施肥要挖穴或开浅沟,施肥后要灌水。利用设施灌溉施肥后水肥同步管理,节省大量劳力。深圳西丽果场(主要种植荔枝)调查发现,采用滴灌施肥后,可节省施肥及灌溉的人工95%以上。现在劳动力价格越来越高,应用灌溉施肥技术可以显著节省生产成本。

(2)提高水肥料的利用率。

   肥被直接输送到根系发达部位,可充分保证养分的作用和根系的快速吸收。因水肥溶液在土壤中均匀分布,使得养分分布高度均匀,提高了根系的吸收效率。对滴灌和微喷灌而言,由于土壤湿润范围仅限于根系集中的区域及水肥溶液大限度的均匀分布,使得施肥效率大大提高。由于流量小,相应地延长了作物吸收养分的时间。在滴灌下,含养分的水滴缓慢渗入土壤,根区土壤水分饱和后立即停止灌水,因此可以减少养分向深层土壤的渗漏,特别是硝态氮的淋失。传统上施肥和灌溉都是分开进行的。肥料施入土壤后,由于没有及时灌水或灌水量不足,肥料存在于土壤中,根系并没有充分吸收。在灌溉时土壤可以达到水分饱和,但灌溉的时间很短,因此根系吸收养分的时间也短。有试验表明,在田间滴灌施肥系统下,番茄氮的利用率可达90%,磷达到70%,钾达到95%。而常规的氮肥利用率只有50-60%,磷肥20-30%,钾肥70-80%。购买肥料是农业生产的重要支出。肥料利用率提高意味着施肥量减少,从而节省了肥料,减少了投入。

(3) 实现准确控制施肥。

水肥一体化可灵活、方便、准确地控制施肥数量和时间,可根据作物营养规律有针对性施肥,做到缺什么补什么,实现准确施肥。

例如果树在抽梢期,主要需要氮;在幼果期,需要氮磷钾等多种养分;在果实发育后期,钾的需求增加。可以根据作物的养分特点,研制各个时期的配方,为作物提供完全营养。根据灌溉的流量和时间,可以准确计算每株树或单位面积所用的肥料数量。

(4) 施肥及时,养分吸收快速。

对于集约化管理的农场或果园,可以在很短时间内完成施肥任务,作物生长速率均匀一致,有利于合理安排田间作业。深圳西丽果场的荔枝滴灌施肥时间调查表明,780亩荔枝采用滴灌施肥1人24小时可完成,而以往人工操作情况下需32人1个星期完成。

(5) 有利于应用微量元素。

金属微量元素通常应用螯合态,价格较贵,而通过微灌系统可以做到准确供应,用量少,提高肥料利用率,降低施用成本。

(6) 改善土壤环境状况。

滴灌和微喷灌灌水均匀度可达90%以上,克服了畦灌和淋灌可能造成的土壤板结。滴灌可以保持土壤良好的水气状况,基本不破坏原有土壤结构。由于土壤蒸发量小,保持土壤湿度的时间长,土壤微生物生长旺盛,有利于土壤养分转化。

(7) 可使作物在边际土壤条件下正常生长。

   沙地或沙丘持水能力很差,水分几乎没有横向扩散,传统的浇水容易深层渗漏,水肥管理是个大问题,通常作物很难正常生长。采用滴灌施肥技术后,可保证作物在这些条件下正常生长。国外已有利用先进的滴灌技术配套滴灌施肥开发沙漠,进行商品化作物栽培的成功经验。以色列在南部沙漠地带广泛应用滴灌施肥技术生产甜椒、番茄、花卉等,成为冬季欧洲著名的“菜篮子”基地。如目前南方城市郊区采石场的复绿,要在悬崖峭壁上灌水施肥用传统办法非常困难,但采用滴灌施肥技术可解决这一问题。

(8) 可提高作物抵御风险的能力。

   近几年来,华南许多地区干旱持续时间长,应用滴灌施肥的地块丰产稳产,而人工灌溉地块成苗率低,产量低。滴灌施肥的作物由于应用管道施肥,长势好,相对提高了作物的抗逆境能力。

(9) 有利于保护环境。

   我国目前单位面积的施肥量居世界前列。沿海经济发达地区用肥量普遍偏高,肥料的利用率较低。由于不合理的施肥,造成肥料的极大浪费。大量肥料没有被作物吸收利用而进入环境,特别是水体,从而造成江河湖泊的富营养化。通过控制灌溉深度,可避免将化肥淋洗至深层土壤从而造成土壤和地下水的污染。尤其是硝态氮的淋溶损失可以大幅度减少。

(10)减少用水量。

  水肥同时应用可发挥彼此的相互作用,发挥水肥的大效益,相对地减少了水的用量。

(11)有利于实现标准化栽培。

  水肥一体化技术是现代农业中的一个重要技术措施,在一些地区的作物标准化栽培手册中,已将水肥一体化作为标准技术措施推广。

 (12)产出作物高产优质。

  由于水肥协调平衡,作物的生长潜力得到充分发挥,表现为高产优质。


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