设施水肥一体化关键技术装备的选用及实践

2017-07-13兰丽光唐爱莉齐长红

农业工程技术·温室园艺 2017年3期

兰丽光+唐爱莉+齐长红

隨着中国设施园艺产业的发展及规模化耕作的实现，先进的水肥一体化关键技术装备在得到了广泛应用，种植者在种植过程中也得到了实惠。设施水肥一体化关键技术装备的应用使肥料与水的利用率大幅度提高，起到节水节肥的作用，大大降低了设施蔬菜在生产中因过量施肥而造成的土壤、地下水污染。通过物联网实现对水肥一体化系统的智能管控，合理地对作物进行给水施肥，水肥均匀度得到有效保障，实现作物的优质高产。

但在设施园艺种植过程中，个别企业、种植户对水肥一体化关键技术装备的型号及应用原理的认知存在偏差，误以为只要选用进口的施肥机，水肥一体化系统就可以无障碍运行，实现水肥一体精准施用。其实，设施园艺种植对肥水的需求是精准配肥、准确供应、快速检测、少量多次控制。若没有将施肥机、原液桶、管路及水源配置正确得当，会对设施园艺种植带来严重的负面影响，导致有的种植企业甚至放弃使用水肥一体化系统。

笔者通过多年来从事水肥一体化系统设备的研发、生产、配套、安装、调试及应用等工作，积累了丰富的经验，同时考察各地设施园艺种植无土栽培项目，认为目前部分设施园艺种植企业在选用水肥一体化系统时需注意以下几点。

施肥机的选择

部分设施园艺种植企业选择旁路式施肥机（图1）作为水肥一体化的核心装备，其肥、水不通过混合，直接注入主供水管路，影响配肥结果的精准度，使肥水的EC/pH检测结果为脉冲式。水肥通过管路输送到植株，会出现时而是清水、时而是肥水的现象，造成植株烧根或缺肥。

肥料原液桶及搅拌器的选用

部分企业在选择肥料原液桶时存在误区，认为透光原液桶（图2）既美观又可以观察肥料原液的液位，可以实时把握肥料原液是否欠缺，但光线透过透光原液桶照到肥料原液液体，容易滋生藻类，藻类的大量繁殖会导致吸肥通道阻塞，造成水肥一体化系统吸肥比例不正确，配制出的肥水肥料成分比例失真，达不到自动调配肥水的目的，还易造成末端滴头阻塞。也有部分企业为了节约成本，不给肥料原液桶配备肥料搅拌装置，或其配套的搅拌装置在施肥机工作时没有得到正确使用。而肥料原液由于长期处于高浓度状态，易出现肥料析出结晶的现象，阻塞吸肥通道，同样会造成施肥机的吸肥比例不正确。

设施园艺种植管路设计

部分企业现有的水肥一体化系统大多设计成清水、肥水统一管路输送，可以节约投入成本，但在设施园艺种植中需求的是肥、水少量多次控制，从而导致需给远端植株配送清水时，却配送了肥水，需配送肥水时，反而配送了清水，实际水肥供给情况与种植者意愿相悖。以永清新苑阳光基地岩棉定植番茄为例，每次配送水、肥的时长为50～60 s（即20～25 mL），单个灌溉区植株为4560株，配送总量约91～114 L。由于主管路约为70 m，管径尺寸为DN50，管路实时液体存储量约为137 L，大于单次配送量。每个灌溉区每天需要灌溉清水1～2次，因此总有1～2次在配送清水时实际供给的是前次的肥水，配送肥水时实际供给的是清水。

自动配肥管理控制

设施园艺种植要求施肥机配肥效率高，即在很短的时间内实现其吸肥比例及水肥的EC/pH达到施肥的目标值。实践中很多现有水肥一体化设施均存在开始配肥到配肥稳定时间过长的问题，稳定时间约为1～2 min，有的甚至长达4 min，也就是说系统还没有稳定，施肥就已经完成了（图3），因此设施园艺种植实现水肥一体化就失去了意义。

为此，在实践水肥一体化的实践过程中，逐步明确对施肥机在不同种植模式下的选型，肥料桶及配套的选择。根据不同种植结构管路及管理控制软件的设计，开发合理的水肥一体化系统，有效克服原有系统存在的问题（图4）。

施肥机、肥料桶配置要求

施肥机配置要求

（1）施肥机（图5）选择混肥桶直注型，混肥均匀，进出肥水一致，并根据种植面积及种植结构配置好流量。

（2）配肥速度快，在短时间（10～15s）内，输出肥水EC/pH达到目标值。

（3）配置采集速度快且漂移量小的EC/pH传感器，并方便校验。

（4）配置肥料通道可视调节流量计，确保通道畅通且吸肥比例一致。

（5）系统人机界面简洁易懂，让使用者能快速入手使用。

（6）易损件更换及维修简单方便。

肥料桶配置要求

（1）根据用肥量，选配相应容积肥料原液桶（图6），建议选用能贮存1周用量的原液桶。

（2）肥料原液桶选择不透光容器，且配置清洗排污装置。