农作物精准营养灌溉管控模式在草莓种植中的应用

2020-11-04焦丽娜田家宾

海河水利 2020年5期

焦丽娜，郑毅，田家宾

（1.天津市水利科学研究院，天津 300061；2.天津市海河管理中心，天津 300123）

现代农业的发展趋势逐步从单纯地追求产量变成追求效率和效益。我国连续13 a发布的以“三农（农业、农村、农民）”为主题的中央一号文件提出，建设现代农业产业园、农业科技园，实施产业兴村强县行动，推行标准化生产，培育农产品品牌，保护地理标志农产品，打造一村一品、一县一业发展新格局；大力发展数字农业，实施智慧农业林业水利工程，推进物联网试验示范和遥感技术应用。

近年来，我国物联网信息技术、智能控制技术、监测技术等技术取得的成果为我国现代农业发展提供了有力的技术支撑。荷兰、以色列、日本等发达国家作为设施农业发展的代表，成为高端农产品的出口大国。我国设施农业科技投入正逐步增加，不断引进吸收国外先进技术，以提高作物品质、控制上市时间，增加种植经济效益。以农作物精准营养灌溉管控模式在草莓种植中的应用项目为示范的精准营养灌溉管控模式可有效提高农产品品质、安全，有效合理利用水肥，提高作物的经济效益。

1 技术介绍

农作物精准营养灌溉管控模式，是根据作物在不同时期的需水状况和土壤养分变化来确定作物水肥的模式。在作物定植成活后进行灌水施肥的精准管控，对作物生长全程实现精准营养灌溉，将传感器监测数据上传至精准营养灌溉管控平台，平台根据作物生长状况和环境变化进行精准水肥管控。

农作物精准营养灌溉管控模式中农作物水肥定额是根据作物生长时期水肥需求特点确定的。在作物整个生长期中，根据土壤中养分变化确定作物施肥周期、施肥量，同时根据农作物各个时期的需肥特性确定施肥种类。在此基础上，将检测的养分变化与土壤湿度相结合，确定科学合理的水肥管控模式。

普通的水肥管理模式是将定量的水肥定期供给作物。因为普通水肥管理模式忽略了作物各个生长时期的特点、环境变化和果实特点，只是定时定量地将水肥输送给了土壤，导致在某一时期水肥供给不足或过量，影响作物的产量和品质。农作物精准营养灌溉管控平台拥有农作物水肥数据库、环境管控数据库。根据作物经济效益的需求，用户可以选择不同的水肥管控和环境管控模式。

农作物精准营养灌溉管控模式是一项融现代物联网技术、智能控制技术、监测技术、作物种植技术于一体的综合性集成技术，可以实现精准营养灌溉管控，提高作物品质，增加作物商品性，控制作物上市时间，使设施农业种植效益最大化。农作物精准营养灌溉管控模式运行流程，如图1所示。

农作物精准营养灌溉管控模式由硬件系统和软件系统组成。其中，硬件系统包括控制系统、监测系统、水肥环境调控系统，软件系统包括布设在云平台的精准营养灌溉管控软件和与软件配套的手机App。农作物精准营养灌溉管控平台结构，如图2所示。

图1 农作物精准营养灌溉管控模式运行流程

图2 农作物精准营养灌溉管控平台结构

2 项目实施过程及效果

2.1 项目建设规模

项目建设的科技示范点位于天津市武清区伟益农庄，种植草莓面积共2.67 km2。项目安装首部系统1套、灌溉施肥管道1套和自动控制系统1套，布设监测点2个、气象观测仪1套。系统安装硬件设备，如图3所示。

2.2 项目建设过程

武清项目示范区在项目推广示范前采用传统的手动滴灌方式，将水肥提前灌入施肥桶内，架高施肥桶，利用重力将肥注入滴管系统中。这种方式操作繁琐，随着施肥桶内水肥的变化，注肥速度随之变化，造成施肥极度不均匀。

项目推广中，为保证作物能有精准的水肥供应，在示范区安装自动灌溉施肥系统、灌溉施肥控制系统和作物滴灌系统。

农作物精准营养灌溉管控模式采用一字形高架基质栽培，每个大棚种植80行，行距60 cm，株距15 cm，共计6 400株。普通水肥管理模式采用土壤起垄栽培，每棚种植75行，行距70 cm，株距15 cm，共计6 000株。

图3 系统安装硬件设备

在项目推广示范中，农作物精准营养灌溉管控平台利用已有数据模式设置“红颜”和“章姬”草莓各个生长时期的水肥环境管控模式，在草莓生长过程中进行精准营养灌溉管控及环境管控。但在项目示范期间，项目组利用选定的2个示范棚进行试验，根据草莓生长过程中环境变化和草莓生长状况，对草莓管理模式不断修正和完善，提升其管理效率和质量。

在草莓的缓苗期、生长期、结果期等各个不同生长时期分别对草莓的灌水频次、灌水量、施肥频次、施肥量等参数进行修正，对精准营养灌溉管控系统软硬件稳定性进行测试，对传感器数据准确性进行校正，并利用土壤养分检测仪对基质养分变化进行检测，使精准营养灌溉管控模式软硬件更加标准化、系统化。