高效智能水肥一体化灌溉设备在居住区绿化养护中的应用

张玉婷

摘 要：高效智能水肥一体化灌溉设备通过物联网手段分析植物需水和需肥状况，通过计算机自动控制，以滴灌等形式将混杂后的水肥均匀定量滴在园林植物根系周围。其在提高水分与化肥使用效率的同时，节约了大量资金成本。但是，高效智能水肥一体化灌溉设备在城市居住区绿化养护管理中应用较少。由此，本文主要分析高效智能水肥一体化灌溉设备在城市居住区绿化养护管理中应用的必要性及需要解决的问题。

关键词：绿化养护;水肥一体化;节水灌溉

中图分类号：S663.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0042-02

The Application of High Efficiency and Intelligent Water Fertilizer Integrated Irrigation Equipment in the Greening and Maintenance of Residential Areas

ZHANG Yuting

（Qingdao Vocational and Technical College of Hotel Management，Qingdao Shandong 266000）

Abstract： The high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment analyzes the water and fertilizer demand of plants by means of Internet of things. Through computer automatic control， the mixed water and fertilizer are uniformly and quantitatively dropped around the roots of garden plants in the form of drip irrigation. It not only improves the efficiency of water and fertilizer use， but also saves a lot of capital cost. However， the high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment is seldom used in the urban residential area greening maintenance management. Therefore， this paper mainly analyzed the necessity and problems to be solved of the application of high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment in the urban residential area greening maintenance management.

Keywords： green conservation;intellectualized fertigation technology;water saving irrigation

我國城市化水平不断深入，城市园林绿化发展迅速，但居住绿化经常因土壤层薄、技术匮乏等造成植物水肥供应不足或者浪费，没有达到良好生态效益。同时，化肥的滥用在我国并不少见，肥料的有效利用率较西方国家低15%～30%[1]。这种高耗低效的植物水肥管理方式与国家节能减排的目标相悖。智能水肥一体化灌溉技术是解决这些问题的新方向。我国自20世纪70年代才开始试验和使用水肥一体化技术[2]，并且取得了长足发展，但应用于城市绿化养护和居住区绿化养护还较少。

1 智能水肥一体化灌溉的原理

智能水肥一体化灌溉设备主要由信息感知设备（物联网传感器）、水肥输送部件（包括水泵装置、供水管网、滴头、喷头）及中央智能控制中心。

该设备首先通过物联网传感器感知环境状况，在当前土壤环境因子低于适宜植物生长条件时，中央控制系统控制水肥输送系统启动，为植物供水、供肥[2]。在浇灌时，中央智能控制中心能实时接收传感器感知土壤墒度的信号，根据数据库信息分析结果，调整水和肥的配比，达到最佳水肥灌溉状态。在传感器测得的环境因子处于适宜景观植物生长的区间时，不再进行水肥输送，中央处理器则控制设备，关闭水泵和阀门，停止灌溉。

2 智能水肥一体化灌溉设备的优点

2.1 节约城市用水

随着城市居住区绿化的发展，绿化养护用水量每年也在持续增加。但是，我国是世界上的贫水国之一，城市用水紧缺仍是我国城市治理的一大难题。面对逐渐凸显的用水矛盾，居住区绿化用水作为城市用水的重要部分，节水灌溉势在必行。

将智能水肥一体化灌溉设备应用于城市绿化养护中，可以提高水资源利用率，从而节约城市用水，达到节能减排的目标。根据园林植物的不同需求，智能水肥一体化设备可以将水和溶解于其中的肥料通过多级输送，精确、适量地运输到植物根部附近的土壤中，易于植物吸收，有效解决了水分蒸发、工作人员操作失误等问题。其终端采用的是滴灌灌溉技术，滴灌的节水性在业界已经得到了广泛验证。比如，对西北等水资源匮乏地区或夏季蒸腾量大的地区进行浇水，滴灌灌溉技术能保证在长距离运输中水资源消耗降到最低，节能效果更强。

2.2 水肥同步管理、高效利用

高效智能水肥一体化灌溉设备主要由现代化的物联网化的传感器感知环境参数，并依据园林植物水肥个性化需求，调整设置浇灌的各项参数，并精确控制水肥比例。多项研究表明，与普通灌溉方式相比，采用水肥一体化灌溉设备对园艺植物进行管理，节水30%～40%，节肥15%～25%[3，4]。而在地形复杂、气候干燥、高温炎热及水源匮乏的地区效果更加明显，节水量可达50%，节肥量可达25%。

2.3 数据信息化，指導养护

高效智能水肥一体化设备能将物联网与云计算应用于园林植物养护、灌溉、施肥的全过程，通过物联网传感器提供实时的植物生长情况信息。然后通过云计算进行分析，对植物生长环境进行数字化处理，得出最佳的水肥一体化策略，最后操控滴管设施，实现水肥控制[5]。物联网和云计算实现了智能化管理绿化的目的。当前，物联网技术已经发展得较为成熟，配置简易、可控性强、范畴大、可信度高。

2.4 节省人工，提高效率

居住区绿化养护过程中由于人工操作不当引起的灌水过多、淹没、渗漏、跑水及草地变成沼泽地、道路变成排水渠的情况屡见不鲜。这些现象都大大减弱了居住绿化的养护效率，增加了养护成本。而一台智能水肥一体化灌溉设备可以自动控制20 000m2绿地的灌溉施肥，因而省去了大量人工浇水的人工成本，也解决了人工浇水存在的劳动量大、灌溉施肥不精准、水资源浪费多等问题。

3 问题及解决对策

3.1 国内技术不成熟

目前，我国应用的高效智能水肥一体化灌溉设备多依赖进口。进口设备运输成本高、安装维修复杂、操作本土化程度低、对技术人员要求高，因此对绿化管理单位来说使用难度大。但是，中国自主研发的高效智能水肥一体化灌溉设备又存在以下问题：一是设计不够精密;二是普适性差;三是传感器的传感精度较低;四是水肥施用量难以精准控制。这些问题导致高效智能水肥一体化灌溉设备在国内绿化养护领域的使用与推广受到限制。

因此，我国应加大自主研发力度，研制出操作简洁、界面友好、功能精准的设备。尤其是小型移动精准智能灌溉系统的研发，符合居住区绿化养护特点，能满足市场消费需求，对中国当代园林绿化养护的进步具有重要意义。

3.2 数据信息研究较少

高效智能水肥一体化灌溉设备能根据不同植物对水、肥的需求，动态调节水分和肥料的混合比例。而不同植物在不同生长时期和生长地域，由于土壤条件不同，对水分和养料的需求存在差异，需要前期开展大量试验观察确定。由此，建立不同景观植物、环境条件及水肥设置参数的数据库，已成为高效智能水肥一体化灌溉设备在绿化养护领域推广的重要条件。

3.3 专业人员匮乏

虽然高效智能水肥一体化灌溉设备需要的人工数量较少，但其对技术人员的专业能力要求确非常高。高效智能水肥一体化灌溉设备的安装、使用、维护要求严谨、规范。同时，在对其使用过程中，会应用到测土配方施肥、物联网技术、云计算、管道工程等多学科知识。但目前，满足其需求的人才较少。因此，绿化管理人员应更新观念，加强培训和网络信息共享，学习新知识和新技术，以尽早实现高效智能水肥一体化灌溉设备在居住绿化养护中的普及应用

4 结语

高效智能水肥一体化灌溉设备通过物联网分析植物需水需肥状况，计算机自动控制，以滴灌等形式将混杂后的水肥均匀定量滴在园林植物根系周围，在提高水分与化肥使用效率的同时，也节约了大量资金成本。居住绿化养护的数字信息化和自动化是必然的发展趋势，也是中国城市环境提高的关键点之一。因此，将高效智能水肥一体化灌溉设备智应用于居住区绿化养护具有非常好的发展前景。但该设备还需要不断地进行完善和改进。相信将来，依托于信息化、自动化的园林绿化养护设备一定能为城市居民创造更好的生活环境。

参考文献：

[1]陈广锋，杜森，江荣风，等.我国水肥一体化技术应用及研究现状[J].中国农技推广，2013（5）：39-41.

[2]王申，周杰，田敏.新模式在农业工程DSP技术中的实践研究[J].现代职业教育，2019（4）：94-95.

[3]陆春，李红妹，覃正兴.香蕉肥水一体化滴灌技术试验[J].中国果树，2011（5）：48-50.

[4]曾志，郭翠红，胡贤勇.沙田柚水肥一体化示范应用效果[J].农业与技术，2018（8）：16-18.

[5]周杰，马良，杨景文，等.物联网技术在水肥一体化中的应用[J].南方农机，2018（19）：4，7.