塔額墾區(qū)甜菜種植水肥一體化智能控制的策略

崔 瑜（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所畜牧科學(xué)研究所，新疆 額敏 834601）

塔額墾區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)，隸屬于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師。塔額墾區(qū)具有獨(dú)特的地理位置和自然條件，非常適合種植甜菜，現(xiàn)已形成了一套甜菜從播種到收獲全程機(jī)械化高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[1]。甜菜的成長(zhǎng)離不開(kāi)水和肥，但目前九師塔額墾區(qū)甜菜水肥一體智能控制尚未全面實(shí)現(xiàn)。針對(duì)塔額墾區(qū)甜菜產(chǎn)量不穩(wěn)定、含糖率趨低、養(yǎng)分利用效率低等問(wèn)題，該文就甜菜生長(zhǎng)過(guò)程中的水肥一體化智能控制的策略作為研究對(duì)象，探索一種簡(jiǎn)易且高效的施水和施肥控制方式，以促進(jìn)甜菜增產(chǎn)增收，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民省時(shí)省力。

1 塔額墾區(qū)甜菜優(yōu)質(zhì)種植環(huán)境探索

隨著甜菜新品種、地膜覆蓋和滴灌節(jié)水等技術(shù)的引進(jìn)和推廣應(yīng)用[2-3]，新疆甜菜生產(chǎn)得到極大發(fā)展，使甜菜單產(chǎn)水平大幅度提高，較全國(guó)平均水平高出50%[4]。但近幾年來(lái)，塔額墾區(qū)甜菜種植面積急速減少，主要原因還是甜菜的種植環(huán)境惡劣和施肥水平低等原因。

多年來(lái)，通過(guò)不斷對(duì)塔額墾區(qū)甜菜不同種植環(huán)境的產(chǎn)量以及糖度分析，得出甜菜高產(chǎn)高糖優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)指標(biāo)：每畝產(chǎn)量6.5～7.0噸，含糖量在16%～17%。塔額墾區(qū)甜菜種植一定程度上可效仿大棚草莓無(wú)土栽培的種植環(huán)境，該環(huán)境從根源上較大程度的避免了病害和蟲(chóng)害的侵?jǐn)_，而且溫濕度可控，水肥可按固定配比進(jìn)行供給。但該方式經(jīng)濟(jì)成本較高，農(nóng)戶前期投入較大，因此只適合小面積種植，不適合大面積普及。

2 水肥一體化總體控制思路

結(jié)合實(shí)際，該地區(qū)的水肥一體化控制系統(tǒng)可由以下幾個(gè)部分組成，分別是信息采集節(jié)點(diǎn)、主控制臺(tái)、閥門(mén)單元、信息反饋和智能算法五個(gè)部分組成（如圖2）。水肥一體化控制過(guò)程主要分為兩個(gè)階段，其中，第一階段為信息采集，信息采集節(jié)點(diǎn)主要為各類(lèi)傳感器，主要負(fù)責(zé)種植環(huán)境的各類(lèi)參數(shù)的信息采集；第二階段為智能施肥，主控制臺(tái)通過(guò)采集的各類(lèi)參數(shù)信息，結(jié)合智能算法對(duì)閥門(mén)單元進(jìn)行控制，并結(jié)合反饋信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行水肥比例和流量進(jìn)行調(diào)整，最終完成施肥。

圖1 水肥一體化控制系統(tǒng)

3 環(huán)境監(jiān)測(cè)策略

結(jié)合實(shí)際情況，環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思路主要包括兩個(gè)部分，一個(gè)是施肥前的土壤環(huán)境，主要通過(guò)信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)是施肥中施肥信息監(jiān)測(cè)，憑借壓力、流量等傳感器作為反饋信息實(shí)時(shí)為主控制臺(tái)提供施肥量、灌溉量管道壓力等信息。

4 水肥協(xié)同智能控制策略

水肥協(xié)同主要通過(guò)水肥一體機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前新疆塔額墾區(qū)水肥一體化設(shè)備種類(lèi)有多種。其中，在國(guó)內(nèi)外已被廣泛使用文丘里施肥模式較為廣泛，其施肥原理是水流經(jīng)過(guò)縮小的斷面時(shí)，流速變大形成負(fù)壓吸入肥液，具有可移動(dòng)性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)[5]。相比較于文丘里施肥模式施肥機(jī)，智能水肥一體機(jī)在節(jié)水省肥和精準(zhǔn)方面更為突出。

智能水肥機(jī)主要由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是軟管泵，另外一個(gè)就是主控臺(tái)。主控板主要由嵌入式操作系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)智能化控制。

5 結(jié)語(yǔ)

該文根據(jù)新疆塔額墾區(qū)甜菜種植中的水肥一體化智能控制提供了一些策略，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外在智慧農(nóng)業(yè)，尤其是水肥協(xié)同方面的一些成果，為未來(lái)該地區(qū)的甜菜種植過(guò)程中智能自動(dòng)化控制提供了一些思路。