柑橘智慧灌溉水肥一体化应用及效果
发布者:精讯畅通上传时间:2022 年 7 月 13 日
介绍

随着现代科技的进步和农业的不断发展, 城镇化建设加快, 农村劳动力出现不同程度的短缺, 导致农业面临用工难, 人工成本高的问题, 同时随着肥料、 农药的大量使用, 柑橘的生产成本日益提高, 并且传统灌溉与施肥是分开进行的, 先施肥后浇水漫灌, 水分和养分利用率低, 造成生产资料大量的浪费, 同时这种方式还会引起地表径流和深层渗漏, 养分会随水流向地下和河流, 进而导致面源污染, 威胁环境及人类的安全。

水肥一体化简介

精讯畅通的水肥一体化是在传统管道灌溉方式的基础上发展而来, 具有节水、 节肥、 省工、 省力、 高效的特点, 并且能够根据土壤养分含量和作物的需水需肥规律 和特点, 实现水肥同步、 定时、 定量、 均匀的功能, 是迄今为止农业生产时最节水节肥的技术之一。 水肥一体化技术在果树上的应用, 不仅能够解 决季节性干旱缺水的问题, 将水分和养分定时、 定量、 均匀的输送到作物根部, 保证每棵作物汲取充足的营养, 从而达到高产优质的效果, 还能够节约人工、 降低灌溉与施肥成本, 为农户创造更大的经济效益。柑橘基地引入精讯畅通的水肥一体化智慧灌溉系统, 该系统由首部枢纽、 田间管网、 灌水器、 物联网系统组成。

1. 灌水器的选择

根是苗的嘴, 水是肥的腿, 水肥只有被柑橘根部吸收才能发挥补给作用, 因此,在灌水器选择时综合考虑补给区域、 种植方式、 根系分布范围等多种因素。 柑橘的根系分布很广, 以树杆为中心呈圆形分布, 故设计时露天种植采用滴灌技术, 温室大棚种植采用滴灌+微喷灌技术。

2. 田间管网设置

根据当地水源的压力以 及灌溉面积进行确定田间管网的安装级数。 主要包 括主管道、 支管与毛管3部分。

主管网选用PVC给水管, 具有重量轻、 使用 寿命长、 性价比高、 抗拉、 抗压、 耐腐蚀 性的优 点, 埋地铺设。 田间支管采用LDPE盘管, 耐候性和 抗老化能力强, 柔韧性好, 可弯曲、 具有优良的韧 性, 采用锁扣式活接关键连接, 沿地表铺设。 毛管采用PE软管, 耐腐蚀、 无毒、 柔韧性好、 耐老化、 抗紫外线辐射, 活接锁扣连接, 拆卸、 安装方便。

3. 首部枢纽的选择

首部枢纽是智慧灌溉水肥一体化系统中的重要组成部分, 包含加压设备(水泵)、 过滤设备、 施肥 设备、 测量设备以及控制系统等。

在泵站内配置泵、 过滤设备、 施肥设备、 控制设备以及仪表、 安全装置 等。 水泵将灌溉水加压后, 输送至过滤设备过滤, 再借助输水管网输送至土壤地头, 并通过安装在种植区域的灌水器, 将水分和养分均匀、 准确地直接输送到植物根系的土壤区域。

每个首部系统配置2台管道离心泵, 负责给灌溉系统供水, 水泵采用变频恒压控制系统, 具有随开随用的功能, 无需人员到泵站开关水泵, 最大限度的降低了人工和系统能耗。 灌溉水源为地表水, 由于滴灌和微喷系统对水质要求较高, 为了保证系 统的长期有效运行, 避免堵塞的情况发生, 在首部 配置了一套手动反冲洗砂石过滤器、 一套自动反冲 洗叠片过滤器进行两级过滤。 首部配置两台比例式注肥泵用于柑橘施肥, 满足精准、 按比例施肥的需求, 实现高效水肥一体化灌溉 。

3. 物联网系统

为了解决劳动力匮乏, 提升集约化、 规模化经营管理水平, 基地引入了精讯畅通物联网系统。 该系统主要包括8个部分组成: (1)精讯云平台; (2)智慧灌溉水肥一体化系统;(3) 手机远程操控系统; (4)农田小气候监测系统; (5) 在线视频监控系统; (6)控制中心大屏展示;(7)远程管道压力、 流量监测系统。

精讯云平台主要功能是对采集监测 的数据进行存储、 分析、 决策, 通过智能控制软件指导农业生产; 智慧水肥一体化系统通过物联网技术, 将物联网传感器所收集的农业生产现场土壤、 气象数据进行分析从而决定农作物灌溉的时间, 灌水 量和灌溉施肥的时间和水溶肥用量; 农田小气候监测系统能够实时监测作物的生长环境数据, 包括土 壤温湿度、 盐分含量、 空气温湿度、 光照强度、 作 物长势等数据参数, 并上 传到云平 台进行分析 处 理, 为精细化农业提供数据支撑; 远程管道压力、 流量监测系统能实时显示灌溉情 况, 监测管道 压 力、 流量, 出现爆管、 管道脱落、 偷水等情况能及 时上报, 并实时获得田间信息, 迅速、 准确、 高效 保障系统安全运行; 实现远程精准操控, 不论是PC 端还是手机APP, 只要有网络, 即可在任何地方对 柑橘基地的任何一个区域进行精准的控制管理、 灌 水、 施肥、 查看作物长势甚至叶面病虫害监测。

节水灌溉优点:

增产效益

智慧灌溉系统采用独特的智能水肥一体化技术, 在传统的水肥一体化系统基础上, 按照智慧农 业的理念, 集成应用计算机、 农业物联网、 自动控制等技术, 针对柑橘实际生长情况状况, 确定水分、 养分的调配和供给量大小, 做到了适时适量精准地灌溉, 使每棵柑橘树在最佳的水肥环境下生 长, 大大提高了灌溉质量, 提升了柑橘产量和品质 , 产量提高10%~15% 。 增产效益可观。 同时由于做到了水肥一体精准化灌溉, 柑橘的外观皮质明显改善, 提高了商品率, 做到了优质高产。

2.2 节能效益

智慧灌溉水肥一体化系统运行后, 减少了水分的下渗以及地表蒸发, 节约了灌溉用水量和灌溉用 电量, 根据对典型灌面调查数据分析, 高效节水灌 溉比传统地面灌溉节水30%, 节约了灌溉用电, 降低了能耗。

水肥药效益

智慧灌溉水肥一体化相较传统地面灌溉相比, 将水肥输送到柑橘树体根部, 加上滴灌的应用, 减少了水分的损失, 同时提高了水资源利用率, 节水30%以上, 利用水肥一体化系统, 养分随水分 直接供应到柑橘根系周围耕层内, 减少养分流失, 提高肥料利用率, 节肥率达25%。 并且水肥一体化水分直接供应到根 部, 减少水分的蒸发, 降低棚内的空气湿度, 使棚内小气候环境相对干燥, 从而减少了病虫草害的发生, 节省农药15%以上。

省工效益

通过对智慧灌溉水肥一体化系统进行设计及应用效果发现, 在南方柑橘园引入智慧灌溉 系统, 能够真正有效地做到高效节水灌溉, 缓解南 方季节性干旱和工程区域性缺水问题, 能够针对柑 橘的需水、 需肥规律以及土壤状况自动反馈并控制 灌溉, 达到精准灌溉、 施肥和水肥并用的目的, 实 现了精准化种植, 省时省力, 解决了劳动力成本高 的问题, 实现了在线远程监控, 通过手机或者电脑 端可迅速进行大面积灌溉和施肥, 提高了工作效 率, 降低了了人力成本, 有利于提高农业高效化、 集约化管理, 提高了农业生产效率。

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