設施蔬菜物聯網水肥一體化微噴技術的應用

扶溝縣農業技術推廣中心 宋九林

周口市農業技術推廣站 劉翠玲

農業是國民經濟的基礎，是關系國計民生的大事，也是中國傳統的第一產業。隨著物聯網與信息技術的發展應用，用數字技術提升農業生產效率，通過信息技術對作物的生長環境，如土壤、肥力、氣候等進行大數據分析，然后據此提供與種植、灌溉、施肥相關的解決方案，能大大提升農業生產效率。因此，現代農業發展中對“互聯網+農業”物聯網水肥一體化微噴技術的發展需求非常迫切。

一、發展現狀

扶溝縣自2017—2019 年承擔“果菜茶有機肥替代化肥試點項目”以來，共投入資金400 萬元在設施蔬菜園區建設了46.67 hm2現代化物聯網水肥一體化微噴設施。該技術的應用，真正起到了節水、節肥、省時、省力的效果，得到了“全國節水農業會議”現場觀摩教學領導組的一致認可。

二、物聯網水肥一體化微噴技術的運用

微噴水肥一體化技術在蔬菜園區綠化、果園綠化、林園綠化以及工廠化育苗中應用廣泛。常見的微噴系統一般分為地面和懸空2 種。和滴灌施肥技術相比，微噴技術對過濾器的要求較低，過濾網規格一般為60～100 目。微噴系統易受田間雜草、作物莖稈等阻擋，會影響灌溉效果，應根據具體地形和植物條件選擇合適的微噴系統。

三、物聯網水肥一體化微噴模式的設計

在設施蔬菜園區建設“園區物聯網中控中心”，中控室安裝軟件操作平臺1 套，1 個部署園區物聯網智能管理系統平臺，1 個部署園區農作物生長情況遠程查看平臺。扶溝縣農業技術推廣中心可以對所有覆蓋區進行實時監測控制。物聯網水肥一體化微噴設施設計如下：

（一）現場數據實時監控

通過電腦或手機客戶端遠程查看項目區的環境情況，如土壤溫濕度、管道流量等實時數據。當有環境報警記錄時，系統會及時提醒用戶，用戶可以直接處理報警信息。當權限登錄時可以查看各項目區的作物情況、環境情況、系統運行情況及日常管理情況。

（二）智能報警

系統可以根據種植作物種類的不同，靈活設置各個不同參數的上下閥值。一旦超出閥值，系統能以多種方式提醒相應管理者；可以根據報警記錄查看關聯的設備，更加及時、快速地遠程控制設備，高效處理生產問題；可以及時發現不正常狀態設備（如灌溉電磁閥、施肥電磁閥），通過系統消息及時提醒管理者，保證系統穩定運行。

（三）智能控制

系統能夠遠程自動控制灌溉電磁閥、施肥電磁閥基礎設備，提高了工作效率，減輕了工作強度；可以自定義規則，讓整個設備隨環境數據的變化智能運行，如土壤含水量過低時，灌溉電磁閥自動打開增加土壤中的含水量。系統支持定時任務、輪灌任務等功能。用戶可以根據實際需要預設定時灌溉施肥任務、輪灌施肥任務。

（四）歷史數據分析

系統可以通過不同條件組合查詢和對比歷史數據；支持列表和圖表兩種不同方式的查看，用戶可以更直觀地看到歷史數據曲線；與不同作物數據建立統一的數據模型，系統通過數據挖掘等技術可以分析不同環境下作物的生長狀況，提供最適宜的生長環境，輔助決策。

（五）遠程專家指導功能

用戶可以就作物管理或生長中遇到的問題，向相關專家、農業技術人員進行咨詢，由專家及技術人員進行遠程指導、解答。

（六）遠程配置功能

根據種植作物種類不同的需求，可以對設備的參數進行遠程配置調試。

（七）數據挖掘功能

根據監測到的現場數據挖掘數據庫的相關作物數據，模擬生成作物的最佳生長環境，為作物生長環境的調控提供參考。

四、水肥一體化微噴技術的優點

（一）節水

水肥一體化微噴技術可減少水分的下滲和蒸發，提高水分利用率。露天條件下，微噴施肥與大水漫灌相比，節水率達50%。保護地栽培條件下，微噴施肥與畦灌相比，每667 m2大棚一季節水80～120 m3，節水率為30%～40%。

（二）節肥

水肥一體化微噴技術實現了平衡施肥和集中施肥，減少了肥料的揮發和流失以及養分過剩造成的損失，具有施肥簡便、供肥及時、作物易于吸收、提高肥料利用率等優點。在作物產量相近或相同的情況下，水肥一體化微噴技術與傳統施肥技術相比，化肥節省率在40%～50%。

（三）省時省工省力

傳統的澆灌、施肥、病蟲害防治費時費力，非常麻煩，而使用微噴技術，只需在有網絡的地方隨時隨地用控制器打開澆灌系統，澆灌、施肥、病蟲害防治一體化可同時進行，幾乎不用人工。

（四）保持土壤結構

傳統溝灌灌水量比較大，設施土壤受到較多的沖刷、壓實和侵蝕，容易導致土壤板結、土壤通氣性下降、土壤結構遭到一定程度的破壞；而微噴屬微量灌溉，水分緩慢均勻地滲入土壤，對土壤結構起到保護作用，并形成適宜的土壤水、肥、氣、熱環境。

（五）改善微生態環境

傳統溝灌的大棚，一次性灌水量較大，地表長時間保持濕潤，不但棚溫、地溫降低太快、升溫較慢，且蒸發量加大，棚內濕度太高，易導致蔬菜病蟲害發生。因微噴屬于局部微灌，可使大部分土壤表面保持干燥，且噴頭均勻緩慢地向根系土壤層供水，對地溫的保持、回升，減少水分蒸發，降低棚內溫濕度均具有明顯的效果。微噴由于操作方便，可實行少量多次高頻灌溉，可控制根區內土壤能夠長時間保持最適合蔬菜生長的土壤濕度。

（六）提高經濟效益

設施栽培一般每667 m2節省投入400～700 元，其中，節省水電費用85～130 元，節省肥料費用130～250元，節省農藥費用80～100 元，節省勞力150～200 元，增產增收1000～2400 元。與傳統方式相比，水肥一體化微噴技術可減少肥料揮發、固定以及淋洗的損失，肥料利用率可增長30%～50%，水分利用率可增長40%～60%。

五、發展建議

（一）加大政府投入

對種糧大戶、專業合作社、家庭農場等新型農業經營主體建設水肥一體化微噴設施的，政府應投入60%以上的資金，減少經營主體的負擔，輻射帶動其建設水肥一體化微噴設施的積極性，對減少化肥農藥用量及減少對土壤環境、生態環境的污染都具有重要意義。

（二）加大高純度水溶肥的投入

水肥一體化微噴技術對肥料的水溶性有較高的要求。選擇的肥料養分含量要較高，如果肥料中的養分含量較低，肥料用量就要增加。適合水肥一體化微噴技術的肥料要在田間溫度及常溫下能夠完全溶解于水，溶解度高的肥料沉淀少，不易堵塞管道和噴頭；如果肥料混合后產生沉淀物，易堵塞微噴管道和噴頭，同時會縮短設備的使用年限。

（三）加強技術培訓

做好水肥一體化微噴設施的維護與保養，必須加大對新型農業經營主體的培訓與指導，安排專人定期對系統進行維護。注意日常的使用與維護，不僅可以延長設備的使用壽命，而且設備的使用效率也可以發揮到最大化。同時，還應加大對該技術的推廣與應用，讓該技術模式得到可持續、可循環發展。