苗圃地智能滴灌水肥一體化建設要點

摘" "要" "隨著現代農業的發展，智能滴灌水肥一體化栽培技術成為提高農作物產量和質量的重要手段。然而由于苗圃地的特殊性，該技術在苗木培育上的應用并不多。基于肥城市苗圃智能滴灌水肥一體化栽培技術體系推廣與示范項目建設，總結了苗圃地智能滴灌水肥一體化栽培技術體系設計、安裝、運行、維護。

關鍵詞" "智能；滴灌；水肥一體化；優良苗木

我國是全球最大的苗木生產和銷售國之一，全國各地普遍建立了各種苗圃，年均生產苗木280多億株。但是多數苗圃對培育優良苗木的認識還不夠，就山東肥城而言，多數苗圃經營者采用傳統肥水經營管理方式培養苗木，要么采用人工大水漫灌或拉溝灌溉及粗放施肥造成過度澆水施肥，要么不管不問任其生長，這樣的經營方式培育出來的苗木質量不高，最終導致苗木要么售價低，要么銷售范圍受限，有些經營者甚至會把一些長期賣不出去的苗木砍掉當柴燒。

隨著高質量發展和現代林業建設的需求，傳統粗放的經營管理模式已經不能適應現代高質量發展的苗木市場，未來的苗圃發展應當摒棄原有非常粗放的管理模式，向更加精致、標準化程度更高的方向發展。目前，越來越多的林業新技術被應用于林業生產中，智能水肥一體化栽培技術便是其中一項，該技術實現了精準灌溉、精細施肥，目前已逐漸被廣大林農所認識，然而，該技術在苗圃地的應用卻是少之又少。眾所周知，苗木生長與水肥供應密切相關，合理的水肥管理是提高苗木生長質量、培育優良苗木的關鍵，而優良苗木又是提高森林資源質量的關鍵因素，保證優良苗木的生長質量，是促進現代林業發展的決定性因素。因此，培育出更多更好的優良苗木已成為更多苗圃經營者的追求。培育優良苗木的基礎環節就是水肥管理，為實現苗木培育的科學化、智能化、集約化，大幅提升優良苗木的培育水平及經濟效益、社會效益、生態效益，肥城市苗圃實施了“優良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術體系推廣與示范”項目，推廣成果為中國林業科學研究院華北林業實驗中心最新的、國際先進的研究成果“人工林智能滴灌水肥一體化栽培技術體系”。

1" "項目建設概況

以肥城市苗圃智能滴灌水肥一體化栽培技術體系推廣與示范項目為例。該項目規劃建設面積21.3 hm2，集中連片。肥城市苗圃位于山東省肥城市湖屯鎮境內，苗圃占地面積34.1 hm2，交通運輸便利，通訊設備齊全，供電設施配套，整體地勢平坦，地塊集中連片，屬典型的黃河沖積平原。土壤質地良好，pH值6.82，有機質11.85%，堿解氮197 mg/kg，速效鉀134 mg/kg，土壤綜合肥力及保水保肥性較好，適宜優良苗木生長，為進行智能滴灌水肥一體化栽培技術建設提供了有利條件。

2" "建設原則分析

2.1" "堅持生態環保的原則" "建設過程中，始終堅持生態優先。設計方面，在充分保護現有苗圃地景觀的基礎上，設計智能滴灌水肥一體化系統；施工建設中，充分結合苗木出圃時間，最大程度地減少對現有苗木的破壞；建設完工后，利用智能滴灌水肥一體化系統可以在整個生長季進行多次定量給水、配方施肥，實現了水肥資源的高效利用，提高了生產效益和可持續發展水平。

2.2" "堅持因地制宜的原則" "苗圃地與其他林地最大的區別就在于苗圃地以育苗為主，苗木要結合市場行情及其他因素，需要不定期移植或采挖。考慮到苗圃地地上附屬物的不固定性，在苗木行間的智能采集器和土壤環境傳感器要選擇相對固定的位置進行布設，在沿苗圃地內的樹行鋪設滴灌毛管時，要選擇易盤卷、耐腐蝕、耐熱性好、不易老化的管道。

2.3" "堅持智能化操控原則" "相比于其他一體化栽培技術，該項目建設充分利用互聯網、物聯網、云計算等現代信息技術，對滴灌系統進行現場和遠程智能化管理，同時還利用手機、電腦等終端設備對苗圃地的土壤環境因子進行監測和數據采集，進而實現便捷、高效的水肥管理。

3" "建設要點

建設基于物聯網的優良苗木智能滴灌智能控制系統一套。智能滴灌控制系統由水源工程、系統首部（泵、各級過濾器等）、田間首部（電磁閥和進排氣閥等）、輸水管網、滴灌管以及智能控制與采集系統等6大部分組成。

3.1" "設計" "設計是實施好優良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術體系建設的前提。本項目按照局部灌溉、土壤水分監測樣點布設技術進行設計。

3.1.1" 提前選定水源" "結合苗圃地實際情況，如果苗圃地內現成的水井在系統首部的合理分布區域，則優先考慮，如果沒有，則結合智能滴灌系統的其他組成等進行統籌選址，挖新井。肥城市苗圃現成的水井沒有在系統首部的合理分布區域，采用的挖新井。

3.1.2" "科學劃分輪灌區" "對優良苗木培育地塊進行分區管理，結合培育苗木的樹種、樹齡等劃分多個輪灌區，滴灌管沿樹行鋪設，行距一般為2～3 m。

3.1.3" "控制室合理選址" "綜合整個項目區實施情況為控制室合理選址，本項目控制室基本選定在整個項目區的中心位置且緊鄰中心主路，為下一步的操控、檢修等提供了便利。

3.2" "安裝及注意事項" "安裝是實施優良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術體系建設的關鍵，只有正確完成智能滴灌系統的安裝，整個項目才能順利進行。

3.2.1" "首部控制樞紐

1）水泵。采用潛水泵，Q=32 m3/h，H=65 m，p =11 kW，并配置變頻柜，可以實現遠程開啟和關閉。

2）過濾器。以水井作為水源，水中含沙量較大，選擇離心過濾器作為初級過濾器，選擇疊片過濾器為二級過濾，為了減少日常管理維護工作，選擇自動反沖洗型過濾器。為了降低滴頭堵塞的風險，滴灌系統安裝了以上兩級過濾器，確保流入滴頭的水中沒有較大顆粒的雜質。

3）施肥裝置。施肥方式采用隨水施肥，肥料通過施肥裝置溶解后注入管道系統隨水滴灌到土壤中。為了防止滴灌系統水源污染，必須注意以下兩點：第一，施肥裝置出口一定要安裝在自動反沖洗疊片過濾器前，以免未溶解的肥料或其他雜質進入滴灌系統，造成堵塞；第二，水源與施肥裝置之間一定要安裝逆止閥，以防肥液進入水源，造成污染。

4）測量和保護設備。為了保證滴灌系統的正常運行，必須在系統中的某些部位安裝閥門、流量計、壓力表、流量和壓力調節器、安全閥、進排氣閥等測量和保護設備。

3.2.2" "輸配水管網" "由水源引水和向田間輸水的干管、支管、毛管等管材和必要的調節設備組成，其作用是將壓力水或肥料溶液輸送并均勻分配到滴頭。由于地形有高差，選擇Φ90、Φ63等PVC管材。將輸水管主管以及滴灌毛管相連的支管道埋設在距地表40 cm深處，以免整地、除草等機械作業時對其造成損壞。

3.2.3" "滴灌管" "沿樹行鋪設滴灌毛管，采用滴頭流量為2.2 L/h、滴頭間距為0.5 m等壓力補償式滴灌管可滿足要求；取毛管進口壓力10 m，可鋪設長度為100 m，可與地形及地塊大小相適應。

3.2.4" "智能控制管理系統" "主要構成有智能滴灌采集/控制器、土壤環境傳感器、電磁流量計等組成。在控制室（系統首部）和閥門井（田間首部）安裝智能控制系統硬件設備，利用無線通信技術和互聯網、物聯網、云服務平臺通過手機、計算機、PAD等終端對提水工程和滴灌系統灌溉進行智能化控制、管理。

3.3" "運行" "智能滴灌系統是靠智能終端和智能采集/控制器操作和運行的，操作人員通過計算機或手機等智能終端發出指令，指揮滴灌系統完成灌溉和施肥工作。通過滴灌系統的智能控制，可實現根據樹木的耗水量和土壤濕度等因子變化情況適時、適量灌溉，既能充分滿足樹木的生長需要，做到在整個生長季持續不斷地供給苗木生長所需要的水分和養分，最大限度地激發出苗木的生長潛力，又能實現最大限度的節水、節能。

3.4" "建成后的系統維護

3.4.1" "過濾器維護" "每2個月定期打開過濾器罐的閥門，檢查集砂罐，若有雜物，須撈出；若罐體表面或金屬進水管路的金屬鍍層有損壞，需立即清銹后重新噴涂。每2個月在滴灌系統停止運行時手動清洗1次，清洗方法為：將過濾器中的疊片取出，放入弱酸溶液中浸泡0.5 h即可。

3.4.2" "滴灌管網維護" "在啟動灌溉的狀態下，每月打開1次滴灌管線末端，將末端積存的細小微粒沖除，以保證系統內壓力正常；每季度依次打開各個輪灌組的末端堵頭，使用高壓力沖洗主、支管道。在夏季和秋季對滴灌系統管網各進行酸洗除垢1次，用濃鹽酸以1 ∶ 1 000的比例在塑料施肥裝置中用水稀釋，稀釋后隨灌溉水注入管網，一次處理時間為20 min，酸洗除垢完成后滴灌系統繼續運行0.5 h，將系統中的稀釋酸液全部排出。在苗木生長季結束后、冬季來臨之前要將管網中的水排凈，防止管道凍裂。

3.4.3" "壓力檢測" "定期檢查安裝在滴灌系統各個設備上的壓力表，觀察其壓力值是否符合系統設計壓力范圍，判斷滴灌系統是否正常運行。當壓力不正常時，應馬上停止系統運行進行檢修。

4" "建設成效

4.1" "建成了1處示范區" "建成了1處面積21.3 hm2的優良苗木智能滴灌水肥一體化體系示范區，具有計算機等智能終端控制和網絡遠程遙控，已成為苗木生產單位和專業合作社認知、學習和掌握智能滴灌水肥一體化栽培配套技術的教育和培訓基地。

4.2" "提出了兩個技術規范" "提出了兩個技術規范，分別是優良苗木智能滴灌條件下的灌溉技術規范、優良苗木智能滴灌條件下的施肥技術規范，做到了精準灌溉、精細施肥。

4.3" "實現了兩個節本增效" "實現了比常規栽培節水80%以上（滴灌1遍平均每畝耗水4.5～6 m3/畝，每年滴灌10次；漫灌1次60～70 m3/畝，每年漫灌3～5次），灌溉與施肥提高勞動效率90%（主要是減少了人工投入量、縮短了用工時間）。實現了優良苗木施肥和灌溉人工投入減少88%，節約了勞動力，降低了人力成本。

參考文獻

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