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        基于水分、電導(dǎo)率傳感器的黃瓜有機(jī)栽培灌溉決策研究

        2017-06-27 08:12:06李友麗郭文忠李銀坤楊子強(qiáng)薛緒掌
        關(guān)鍵詞:椰糠營養(yǎng)液黃瓜

        李友麗 郭文忠 趙 倩 李銀坤 楊子強(qiáng) 薛緒掌

        (1.北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心, 北京 100097; 2.寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會, 吳忠 751100)

        基于水分、電導(dǎo)率傳感器的黃瓜有機(jī)栽培灌溉決策研究

        李友麗1郭文忠1趙 倩1李銀坤1楊子強(qiáng)2薛緒掌1

        (1.北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心, 北京 100097; 2.寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會, 吳忠 751100)

        以時序灌溉決策為對照(CK),設(shè)置基于水分傳感器的單因子灌溉決策處理T1和基于水分、電導(dǎo)率傳感器的雙因子灌溉決策處理T2,監(jiān)測基質(zhì)含水率及灌溉液、回液的電導(dǎo)率決策灌溉量,測量黃瓜生長指標(biāo)、葉片SPAD值、氣孔導(dǎo)度和光合速率日變化以及果實品質(zhì)、產(chǎn)量和灌溉量,分析灌溉液生產(chǎn)效率,研究黃瓜椰糠有機(jī)栽培的營養(yǎng)液灌溉決策。結(jié)果表明:不同灌溉決策下黃瓜的生長發(fā)育和品質(zhì)產(chǎn)量差異不明顯;處理T2的總灌溉量較CK、T1減少了49.08%和31.85%,灌溉液生產(chǎn)效率與CK、T1相比分別提高了103.92%和60.59%?;谒?、EC傳感器的雙因子灌溉決策為黃瓜椰糠有機(jī)栽培提供了較合理的營養(yǎng)液灌溉制度,適用于設(shè)施黃瓜椰糠有機(jī)栽培的營養(yǎng)液自動灌溉管理。

        黃瓜; 灌溉決策; 水分傳感器; 電導(dǎo)率傳感器; 有機(jī)栽培; 有機(jī)營養(yǎng)液

        引言

        基質(zhì)栽培在土地、水、肥等資源有效利用和病蟲害防治等多方面較土壤栽培具有明顯優(yōu)勢,但其持水性、緩沖性等較差,極易出現(xiàn)水肥供應(yīng)不足或過量以及鹽漬化等問題,科學(xué)的營養(yǎng)液灌溉制度至關(guān)重要[1]。自動灌溉削弱了人為干擾的不良影響,提高了生產(chǎn)效率,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點。灌溉決策是自動灌溉控制系統(tǒng)的核心,其優(yōu)質(zhì)性和廣適性決定了自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值,相關(guān)研究已成為農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水的熱點[2]。

        最常用的時序控制法,根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定啟動時間和灌溉量(灌溉時長),或?qū)⒐喔纫号c回液EC的差值作為輔助調(diào)整灌溉量的參考因子[3-4],該方法簡單但未能充分考慮環(huán)境因子和作物生長發(fā)育的影響[5-6]。光照強(qiáng)度是影響作物耗水量最主要的環(huán)境因子,累積光輻射法被認(rèn)為是較好的管理方法[6-7],針對不同作物和基質(zhì)開展的研究,其相關(guān)成果已在生產(chǎn)中得以應(yīng)用[8-9]。同時,有研究發(fā)現(xiàn)累積光輻射法沒有考慮溫度和濕度的影響(占30%)[6];累積光輻射值僅是啟動灌溉的決策因子,灌溉量仍為經(jīng)驗值,該方法有待進(jìn)一步優(yōu)化。全膜覆蓋下,基質(zhì)含水量下降值被認(rèn)為是作物耗水量,基于水分傳感器監(jiān)測值灌溉或計算灌溉量能較好滿足作物水分供應(yīng)[10-11]。然而,GALLARDO等[12]認(rèn)為基質(zhì)栽培需要提供過量的灌溉液淋洗基質(zhì)以避免鹽分累積,張芳等[13]發(fā)現(xiàn)1.3倍計算灌溉量可充分淋洗基質(zhì)內(nèi)鹽分?;|(zhì)鹽分積累是營養(yǎng)液中未被吸收的 “無效離子”累積、基質(zhì)吸附陽離子或釋放養(yǎng)分影響營養(yǎng)液化學(xué)平衡的結(jié)果,當(dāng)鹽分濃度超過一定值時才會對作物生長造成影響。每次均采用過量灌溉,既導(dǎo)致營養(yǎng)液浪費(fèi),又污染環(huán)境。充分考慮鹽分淋洗制度,對進(jìn)一步優(yōu)化灌溉決策,提高營養(yǎng)液利用效率具有非常重要的意義。

        21世紀(jì)以來,有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,有機(jī)蔬菜栽培面積逐年增加。但是,配套的設(shè)施設(shè)備和栽培技術(shù)相對落后,機(jī)械化、自動化程度極低,特別是水肥管理方面。椰糠作為一種有機(jī)栽培基質(zhì)已得到大面積應(yīng)用,而椰糠有機(jī)栽培的灌溉策略研究甚少。因此,本文擬利用傳感器原位監(jiān)測技術(shù),以水分傳感器決策計算灌溉量,以EC傳感器決策淋洗基質(zhì),來探究黃瓜椰糠有機(jī)栽培的營養(yǎng)液自動灌溉決策,旨在優(yōu)化黃瓜椰糠有機(jī)栽培的營養(yǎng)液灌溉制度,實現(xiàn)水肥一體化智能裝備管控下有機(jī)營養(yǎng)液的高效利用,并為設(shè)施蔬菜無土有機(jī)栽培的營養(yǎng)液高效利用和智能管控提供依據(jù)和參考。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        試驗于2015年8月17日—11月10日在北京市昌平區(qū)小湯山國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地5號日光溫室中開展,其栽培基質(zhì)為椰糠:質(zhì)量為1.95 kg/條,壓縮比5∶1,膨脹量8.619 kg,吸水膨脹的體積為100 cm×15 cm×10 cm,EC為4.22 mS/cm,使用前清水泡脹并淋洗,至淋洗液EC小于等于0.7 mS/cm時待用。供試作物為黃瓜(中農(nóng)26),定植密度30 000株/hm2。營養(yǎng)液為自主發(fā)酵的有機(jī)營養(yǎng)液,灌溉液EC范圍參照山崎黃瓜營養(yǎng)液配方[14],滴箭灌溉。營養(yǎng)液灌溉管理設(shè)備為北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心自主研發(fā)的有機(jī)水肥一體化智能裝備與系統(tǒng):包括有機(jī)營養(yǎng)液發(fā)酵系統(tǒng)、AWF型水肥一體化智能裝備(5通道)和滴灌灌溉系統(tǒng)等(圖1)。有機(jī)營養(yǎng)液發(fā)酵區(qū)制備有機(jī)營養(yǎng)液, AWF型水肥一體化智能裝備與系統(tǒng)根據(jù)自動灌溉決策進(jìn)行營養(yǎng)液配制與田間灌溉管理[15]。

        1.2 試驗設(shè)計

        目前,生產(chǎn)中營養(yǎng)液管理多采用定時定點灌溉,即時序法。田間試驗中,當(dāng)栽培基質(zhì)如椰糠定植條包裹塑料膜,可認(rèn)為椰糠含水量下降值即為黃瓜的耗液量,參考田間灌溉量計算公式[16],根據(jù)椰糠的實際含水率和設(shè)定的含水率上限值,便得出計算灌溉量。實際生產(chǎn)中,基質(zhì)栽培營養(yǎng)液灌溉易導(dǎo)致基質(zhì)鹽分積累,影響作物生長,需要灌溉過量的營養(yǎng)液以避免基質(zhì)鹽分積累。張芳等[13]在基質(zhì)(草炭)栽培的研究中發(fā)現(xiàn)每次以1.3倍計算灌溉量灌溉營養(yǎng)液可以充分淋洗基質(zhì)鹽分。然而,過量營養(yǎng)液灌溉既造成營養(yǎng)液浪費(fèi),又導(dǎo)致土壤等環(huán)境污染。有研究[4]認(rèn)為回液EC高于灌溉液EC時說明基質(zhì)養(yǎng)分濃度偏高,需增加灌溉量淋洗基質(zhì)。因此,本試驗營養(yǎng)液自動灌溉決策以時序法[6]為對照,分別設(shè)置2個處理:基于水分傳感器的單因子灌溉決策(T1)和基于水分、EC傳感器的雙因子灌溉決策(T2),每天07:00—18:00整點時刻系統(tǒng)分析傳感器返回的數(shù)據(jù),按表1灌溉策略進(jìn)行營養(yǎng)液灌溉管理。

        營養(yǎng)液灌溉量計算公式[16]為

        式中M1——灌溉量V——基質(zhì)體積q1——椰糠基質(zhì)的最大含水率,為48.95% (體積含水率)

        q2——整點時刻水分傳感器測定的含水率

        p——土壤濕潤比,取100%

        η——水分利用效率,取1

        將灌溉策略編寫程序,導(dǎo)入有機(jī)水肥一體化智能裝備的操作系統(tǒng)。

        試驗各處理均設(shè)3次重復(fù),共9個試驗小區(qū),隨機(jī)排布,支流管道并聯(lián)于主灌溉管道上,主管與支管間安裝電磁閥和流量計,使各小區(qū)灌溉單獨管理。在AWF型水肥一體化智能裝備的混液桶和栽培灌溉區(qū)T3的回液桶中裝有EC傳感器,分別監(jiān)測灌溉液和回液的EC,其中監(jiān)測灌溉液EC的作用為參與營養(yǎng)液配制和處理T2自動灌溉的決策。在各栽培小區(qū)的椰糠中布置水分傳感器,實時監(jiān)測椰糠含水率,如圖1所示。

        圖1 有機(jī)水肥一體化智能裝備與系統(tǒng)平面圖Fig.1 Structure diagram of organic fertigation system1.水源 2.灌溉水泵 3.過濾器 4.電磁閥 5.流量傳感器 6.發(fā)酵罐 7.曝氣裝置 8.過濾層 9.循環(huán)泵 10.通氣管 11.液位傳感器 12.儲液箱 13.吸肥器 14.肥液檢測裝置 15.控制柜 16.配肥管道 17.施肥水泵 18.混液桶 19.液位傳感器 20.EC傳感器 21.灌溉電磁閥 22.灌溉逆止閥 23.田間灌溉電磁閥配液電磁閥 24.流量計 25.基質(zhì)水分傳感器 26.灌溉小區(qū) 27.回液桶

        處理決策因子啟動灌溉時間啟動灌溉實際灌溉量CK時間07:00—18:00整點時刻是04mmT1基質(zhì)含水率07:00—18:00整點時刻基質(zhì)含水率小于等于q1計算灌溉量13M1T2基質(zhì)含水率、灌溉液與回液EC的差值07:00—18:00整點時刻基質(zhì)含水率小于等于q2回液EC與灌溉液EC的差值小于等于100mS/cm時,為計算灌溉量M1回液EC與灌溉液EC的差值大于100mS/cm時,為13M1[13]

        1.3 測定項目與方法

        有機(jī)水肥一體化智能系統(tǒng)讀取并存儲灌溉液和T2回液的EC、基質(zhì)含水率、單次灌溉量和累積灌溉量。

        在每個處理的各重復(fù)小區(qū)中隨機(jī)選定3株黃瓜,根據(jù)黃瓜生育期和外界氣溫變化情況,分別在苗期-初花期(1次)、盛果期(2次,使用保溫棉被前、后各1次)監(jiān)測植株的株高增長量,莖粗(各測量周期內(nèi)第1次測量前,先標(biāo)記近生長點展開葉片的葉柄基部下方1 cm處,同周期內(nèi)連續(xù)監(jiān)測此處植株的莖粗),單葉片的葉面積(各測量周期內(nèi)第1次測量前,先標(biāo)記新出葉片,連續(xù)監(jiān)測該葉片的長與寬,兩者的乘積再乘以系數(shù)0.739為該葉片面積[17]),單次監(jiān)測周期為10~15 d,每2~3 d測量1次;定期監(jiān)測功能葉片的葉綠素含量(SPAD-502型葉綠素含量測定儀)和氣孔導(dǎo)度(SC-1型穩(wěn)態(tài)氣孔計),采用LI-6400XT型便攜式光合儀測定盛果期葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度的日變化;盛果期取樣測黃瓜品質(zhì):維生素C含量(2,6-二氯靛酚滴定法),硝酸鹽含量(濃H2SO4-水楊酸法),可溶性總糖含量(蒽酮比色法),粗蛋白含量(凱氏定氮法)和可滴定酸含量(堿測定法)[18];分別統(tǒng)計每個處理每個重復(fù)的商品瓜產(chǎn)量,計算灌溉液生產(chǎn)效率(黃瓜產(chǎn)量與灌溉總量的比值)。

        采用流量計自動記錄灌溉量,Decagon微型氣象監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測溫室內(nèi)氣象數(shù)據(jù)。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        所有數(shù)據(jù)均采用Excel處理,利用SPSS 17.0進(jìn)行差異顯著性分析,顯著性水平為P<0.05。

        2 結(jié)果與分析

        通過利用Decagon微型氣象監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測溫室氣象數(shù)據(jù)(圖2),發(fā)現(xiàn)9月份溫室內(nèi)溫度仍偏高,日平均氣溫均在20~25℃,大部分夜間平均氣溫在18℃以上,甚至高達(dá)22.8℃,此時黃瓜處于營養(yǎng)生長期-初果期,需注意土壤濕度(灌水量)與夜間溫度,避免徒長。10月7日后出現(xiàn)明顯降溫,10月7日—10月21日的日平均氣溫已低于20℃,夜間溫度也下降至12~15℃,該時期黃瓜生長較好;10月下旬再次降溫,白天(07:00—18:00)平均氣溫已在25℃以下,近1/2天數(shù)低于20℃,為確保黃瓜正常生長,夜間覆蓋保溫被,減緩室內(nèi)熱量散失,使夜間的最低溫度維持在12℃以上。

        圖2 日光溫室內(nèi)空氣溫度變化情況Fig.2 Temperature variation of solar greenhouse

        圖3 2015年9月9日—9月25日黃瓜株高增長量Fig.3 Daily increment of cucumber plant height during September 9 and 25, 2015

        2.1 不同灌溉決策對黃瓜植株生長的影響

        營養(yǎng)液是基質(zhì)栽培下黃瓜植株生長所需水分和養(yǎng)分的唯一來源,灌溉決策直接影響植株營養(yǎng)生長,包括株高、莖粗、葉面積等,合理的灌溉管理可確保作物生長良好,避免營養(yǎng)液浪費(fèi),提高水分、養(yǎng)分利用率。

        2.1.1 不同灌溉決策對株高的影響

        9月8日—9月25日黃瓜處于營養(yǎng)生長期-初花、初果期,從圖2中可知該時期內(nèi)仍有高溫天氣,如灌溉量過大極易導(dǎo)致徒長,反之則生長緩慢,甚至出現(xiàn)花打頂現(xiàn)象,故合理灌溉是確保黃瓜植株正常生長的關(guān)鍵。圖3中,整個監(jiān)測周期內(nèi)時序決策灌溉與基于水分傳感器的單因子決策處理、基于水分和EC傳感器的雙因子決策處理下黃瓜的株高增長量變化趨勢一致,溫度適宜時株高日增長量為8~12 cm,溫度偏低時株高增長量較?。环治霾煌喔葲Q策下黃瓜株高日變化量,發(fā)現(xiàn)三者之間差異不明顯,說明基于水分傳感器的灌溉決策和基于水分傳感器、EC傳感器的灌溉決策對植株高度變化的影響不顯著。

        2.1.2 不同灌溉決策對莖粗的影響

        植株生長點是營養(yǎng)體的細(xì)胞分裂增長速度最快、代謝活性最強(qiáng)的部位。距離生長點越近的營養(yǎng)器官組織活性越強(qiáng),生長速率越快,同時更易受外界因素的影響,包括氣象因子、栽培介質(zhì)、水分和養(yǎng)分等。在蔬菜栽培中,水肥管理對近生長點植株莖粗增長速率和最終的莖粗均有影響,生產(chǎn)管理中將該指標(biāo)作為判斷水分管理合理與否的依據(jù)。由圖4可知,不同灌溉決策對莖粗增長速率有一定影響。第1個測量周期(營養(yǎng)生長期),不同處理的植株莖粗增長速率差異不明顯,第2、3個測量周期(結(jié)果期),CK和T1的增長速率差異不顯著,且均大于處理T2,分析認(rèn)為這可能與結(jié)果期營養(yǎng)生長與生殖生長并存、植株蒸騰作用和生理代謝需水量增大有關(guān)。同時發(fā)現(xiàn)相同環(huán)境條件下不同灌溉決策對黃瓜植株莖粗生長也存在一定影響。第2個測量周期內(nèi),不同處理下植株莖粗初始值較接近,而莖粗值趨于恒定時, CK與T1的值相近,且大于T2;第3個測量周期內(nèi),不同處理植株莖粗初始值為T2大于CK和T1,但莖粗增長趨于穩(wěn)定時,不同處理下植株莖粗不存在明顯差異。

        圖4 黃瓜植株莖粗變化情況Fig.4 Stem diameter variation of cucumber

        2.1.3 不同灌溉決策對新生葉片生長的影響

        圖6 黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量(SPAD值)Fig.6 Stomatal conductance and chlorophyll content (SPAD value) of cucumber leaves

        營養(yǎng)液管理對新生葉片的擴(kuò)展速率和完全展開功能葉片的面積均有重要影響。選定距離生長點最近的新出葉片,定期測量其長與寬,計算葉面積,對比不同處理下擴(kuò)展速率及葉片完全展開的面積。發(fā)現(xiàn)(圖5)新葉擴(kuò)展速率和完全展開時的葉片面積形成均受灌溉策略的影響,不同測量周期內(nèi)均呈現(xiàn)出基于水分傳感器的單因子灌溉決策處理T1的新葉擴(kuò)展速率、完全展開的功能葉片葉面積與時序灌溉對照CK接近,基于水分傳感器、EC傳感器的雙因子決策處理T2均小于對照CK和處理T1,但差異不顯著。

        2.2 不同灌溉決策對黃瓜植株生理作用的影響

        2.2.1 黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量

        氣孔導(dǎo)度是指氣孔對水蒸氣、CO2等氣體的傳導(dǎo)度,它表示氣孔張開程度,影響植株的蒸騰作用、光合作用和呼吸作用。氣孔可以根據(jù)環(huán)境條件的變化來調(diào)節(jié)自己的開度而使植物在損失水分較少的情況下獲取最多的CO2。因此,當(dāng)其他環(huán)境條件一致時,水分供應(yīng)情況對氣孔開度有直接影響。從圖6發(fā)現(xiàn),對照與2個處理間氣孔導(dǎo)度變化規(guī)律一致,同一測定時間點上氣孔導(dǎo)度差異不明顯。同時可看出,不同自動灌溉決策對盛果期黃瓜葉片葉綠素含量(SPAD值)的影響差異不顯著。

        2.2.2 黃瓜葉片光合作用

        圖7 黃瓜葉片凈光合速率Pn、蒸騰速率Tr、氣孔導(dǎo)度Gs和胞間CO2濃度Ci日變化Fig.7 Diurnal variations of net photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance and intercellular CO2concentration of cucumber leaves

        在盛果期選擇晴天測量不同灌溉策略下黃瓜葉片凈光合速率Pn、蒸騰速率Tr、氣孔導(dǎo)度Gs和胞間CO2濃度Ci的日變化,分析灌溉制度對其光合作用的影響。從圖7結(jié)果可以看出,3種不同灌溉策略控制下,葉片凈光合速率日變化規(guī)律一致,即先逐漸增大,在中午12:00達(dá)到峰值,然后逐漸下降;不同處理各時間點的凈光合速率差異不明顯,但時序決策灌溉CK的Pn峰值較處理T1、T2低。不同處理的蒸騰速率Tr日變化趨勢相同,均在上午10:00達(dá)到最大;基于水分傳感器和增加EC傳感器輔助決策處理T1、T2的蒸騰速率Tr均高于對照,但差異不明顯。同時可看到,處理T1、T2的氣孔導(dǎo)度Gs和胞間CO2濃度與對照CK相比不存在差異。這說明處理T1、T2 2種灌溉決策的營養(yǎng)液供應(yīng)滿足了黃瓜的營養(yǎng)液需求,未對其葉片光合作用造成影響。

        2.3 自動灌溉決策對黃瓜品質(zhì)的影響

        3種灌溉決策下基質(zhì)栽培黃瓜的品質(zhì)如表2所示,基于水分、EC傳感器的雙因子決策處理T2的可

        溶性總糖和還原性維生素C含量最高,粗蛋白和可滴定酸含量稍低于對照而較處理T1高,硝酸鹽含量與對照CK接近而低于T1。對照CK、處理T1和處理T2 3種不同自動灌溉決策管理下,黃瓜各品質(zhì)指標(biāo)的差異均未達(dá)到顯著水平。

        表2 不同灌溉決策對黃瓜品質(zhì)的影響

        注:同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

        2.4 自動灌溉決策對黃瓜產(chǎn)量、灌溉量及灌溉液生產(chǎn)效率的影響

        營養(yǎng)液管理影響黃瓜植株生長和生理代謝,最終影響黃瓜產(chǎn)量形成??茖W(xué)合理的灌溉制度下,營養(yǎng)液的適量供應(yīng),可滿足作物的水分、養(yǎng)分需求,確保產(chǎn)量。從表3可看出,基于水分傳感器的單因子灌溉決策T1和基于水分、EC傳感器的雙因子灌溉決策T2的產(chǎn)量低于時序法對照CK,且處理T1較處理T2低,但均未達(dá)到顯著水平,說明基于水分傳感器或水分和EC傳感器的自動灌溉決策可為黃瓜提供充足水分和養(yǎng)分,確保產(chǎn)量形成;而處理T2較T1更有利于黃瓜產(chǎn)量形成。

        黃瓜定植緩苗后,利用水肥一體化智能裝備,在系統(tǒng)控制下將自制高氮、高磷和高鉀有機(jī)營養(yǎng)液配比混合,根據(jù)灌溉策略進(jìn)行自動灌溉管理,流量計記錄累計灌溉量(不包括緩苗前灌溉量)。發(fā)現(xiàn)基于水分傳感器的單因子灌溉決策T1的單株灌溉量和總灌溉量分別為1.35 L/d和3 240 m3/hm2,顯著低于對照CK(1.81 L/d和4 336 m3/hm2),節(jié)約灌溉液25.97%?;谒?、EC傳感器的雙因子決策灌溉T2的單株灌溉量和總灌溉量分別為0.92 L/d和2 208 m3/hm2,相比對照CK和處理T1分別節(jié)約灌溉量 49.08%和31.85%。處理T1和T2的灌溉液生產(chǎn)效率分別為13.93 kg/m3和22.37 kg/m3,分別較對照(10.97 kg/m3)提高了26.98%和103.92%,且處理T2相比處理T1提高了60.59%。這說明基于水分傳感器和基于水分、EC傳感器的自動灌溉策略更能為黃瓜基質(zhì)栽培提供合理的灌溉制度,有效降低灌溉量;而基于水分、EC傳感器的雙因子灌溉決策優(yōu)化了基質(zhì)鹽分累積的淋洗制度,使灌溉制度得到了進(jìn)一步完善。

        表3 基于不同灌溉策略的黃瓜產(chǎn)量、灌溉量及灌溉液生產(chǎn)效率

        3 討論

        對于基質(zhì)栽培,營養(yǎng)液灌溉量的合理性原則是既要滿足作物對水分、養(yǎng)分的需求,又不至于造成肥、水流失浪費(fèi),或引起基質(zhì)鹽分累積等問題[19]?;匾毫空脊喔纫毫勘壤?、回液EC與灌溉液EC的差值可作為評價灌溉制度的標(biāo)準(zhǔn),如回液量比例偏小或EC差值偏大,認(rèn)為灌溉量偏小不能滿足作物的水肥供應(yīng),或基質(zhì)鹽分積累,影響根系生長和水分、養(yǎng)分吸收;反之,灌溉量過大,造成營養(yǎng)液浪費(fèi),污染環(huán)境[20-21]。有研究認(rèn)為有10%~30%的灌溉液排出較合適[22],SMITH[5]認(rèn)為排出液達(dá)到30%~35%可以較好淋洗基質(zhì)鹽分。本研究中,基于水分傳感器單因子決策處理T1以1.3倍計算灌溉量為實際灌溉量,確保每次灌溉均有30%左右的排出液用以淋洗基質(zhì)。處理T1黃瓜單株日均灌溉量和總灌溉量均顯著低于時序法對照CK;與對照相比所監(jiān)測的黃瓜生長、生理及品質(zhì)指標(biāo)不存在差異;產(chǎn)量降低了5.27%,但差異不顯著,說明全覆蓋的椰糠有機(jī)栽培系統(tǒng)中,基于水分傳感器的單因子灌溉決策以1.3倍的計算灌溉量灌溉,既降低了營養(yǎng)液用量又使基質(zhì)鹽分得到了充分淋洗,確保了黃瓜的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)。

        基質(zhì)鹽分偏高不僅會影響某些元素(如Ca)吸收,還可能造成生理傷害,如根系腐爛等[23]。但是,基質(zhì)的鹽分積累是一定時間段內(nèi)非理想灌溉管理導(dǎo)致的結(jié)果,故具有過程性,如每次灌溉均增加灌溉液淋洗基質(zhì),一定程度上仍會造成灌溉液的浪費(fèi)。本研究處理T2中,EC傳感器實時監(jiān)測回液EC,當(dāng)其與灌溉液EC的差值大于1 mS/cm時,灌溉1.3倍計算灌溉量(同T1)的營養(yǎng)液,一方面補(bǔ)充基質(zhì)水分,另一方面淋洗基質(zhì)鹽分。結(jié)果顯示,該處理的黃瓜長勢、產(chǎn)量和品質(zhì)較好,總灌溉量顯著低于對照CK和處理T1,而灌溉液生產(chǎn)效率顯著高于CK和T1。當(dāng)排出液EC在適宜范圍內(nèi),未出現(xiàn)基質(zhì)鹽分偏高,不會對黃瓜生長產(chǎn)生影響,故不需要使用過量的灌溉液淋洗基質(zhì)。因此,認(rèn)為增加EC傳感器監(jiān)測回液EC輔助決策灌溉,有效優(yōu)化了淋洗制度,進(jìn)一步降低了營養(yǎng)液灌溉量,提高了營養(yǎng)液利用效率,獲得了更合理的灌溉決策。

        上述關(guān)于灌溉決策的研究是在設(shè)施黃瓜椰糠有機(jī)栽培中開展的,栽培基質(zhì)椰糠屬于有機(jī)基質(zhì)的一種,其理化性狀與草炭、稻殼、菇渣等有機(jī)基質(zhì)及巖棉、陶粒等惰性基質(zhì)均存在一定差異,結(jié)合栽培基質(zhì)理化性狀對營養(yǎng)液管理的影響,本研究結(jié)果可為設(shè)施黃瓜的其他基質(zhì)栽培營養(yǎng)液灌溉管理提供參考,但相關(guān)灌溉決策需繼續(xù)優(yōu)化。有機(jī)基質(zhì)栽培中,有機(jī)液和有機(jī)基質(zhì)中除含有作物生長所需的N、P、K等多種養(yǎng)分元素外,還含有豐富的有機(jī)質(zhì)和大量微生物等,這對基質(zhì)陽離子交換能力和作物吸收養(yǎng)分元素均有影響,進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)栽培灌溉管理與無機(jī)栽培存在差異,故本研究中基于水分、EC傳感器的灌溉決策在黃瓜非有機(jī)基質(zhì)栽培中的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。

        4 結(jié)束語

        科學(xué)的營養(yǎng)液灌溉制度要為基質(zhì)栽培作物提供適量的水分和養(yǎng)分,并創(chuàng)造良好的根系環(huán)境,既要避免灌溉量過大造成營養(yǎng)液浪費(fèi)和基質(zhì)溶氧量下降,又要避免淋洗不充分導(dǎo)致基質(zhì)鹽分積累。從本研究結(jié)果可知,基于水分、EC傳感器的雙因子灌溉決策相比時序灌溉法提供了更接近椰糠有機(jī)栽培時黃瓜真實耗水量的灌溉制度,相比基于水分傳感器的單因子灌溉決策進(jìn)一步優(yōu)化了椰糠基質(zhì)淋洗制度,使?fàn)I養(yǎng)液用量大幅降低,實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)肥和灌溉水生產(chǎn)效率的提高。因此,基于水分、EC傳感器的雙因子灌溉決策為黃瓜椰糠有機(jī)栽培提供了較合理的營養(yǎng)液灌溉制度,可用于設(shè)施黃瓜椰糠有機(jī)栽培的營養(yǎng)液自動灌溉管理。

        1 李婷婷,馬蓉麗,成妍,等.中國蔬菜基質(zhì)栽培研究新進(jìn)展[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報,2013,3(4):30-34. LI Tingting, MA Rongli, CHENG Yan,et al. New research progress of substrate cultivation for vegetables in China[J]. Journal of Agriculture, 2013,3(4):30-34. (in Chinese)

        2 金永奎,易明珠,顏愛忠.高效節(jié)水灌溉自動控制模式研究及應(yīng)用[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報,2016,37(5):253-257. JIN Yongkui, YI Mingzhu, YAN Aizhong. Research and application on automatic control mode of efficient water-saving irrigation[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2016,37(5):253-257. (in Chinese)

        3 肖克輝, 肖德琴,羅錫文.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)農(nóng)業(yè)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,26(11):170-175. XIAO Kehui, XIAO Deqin, LUO Xiwen. Smart water-saving irrigation system in precision agriculture based on wires sensor network[J]. Transactions of the CSAE, 2010,26(11):170-175. (in Chinese)

        4 陳春宏,楊志杰,周強(qiáng).引進(jìn)現(xiàn)代溫室的作物肥水管理[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報,1998,14(增刊):57-64. CHEN Chunhong, YANG Zhijie, ZHOU Qiang. A preliminary study on the water and nutrient management under modern greenhouse cultivation[J]. Acta Agriculture Shanghai,1998,14(Supp.):57-64. (in Chinese)

        5 SMITH D L. Rockwool in horticulture[M]. London:Grower Books, 1998.

        6 ALBERTO L, HARM B, FRANS H, et al. Evaluating irrigation scheduling of hydroponic tomato in Navarra, Spain[J]. Irrigation and Drainage, 2003,52(2):177-188.

        7 ABOU-HADID A F, EI-SHINAWY M Z, EI-OKSH I, et al. Studies on water consumption of sweet pepper under plastic houses[J].Acta Horticulture, 1994,366:365-371.

        8 ROH M Y. LEE Y B. Predictive control of concentration of nutrient solution according to integrated solar radiation during one hour in the moring[J]. Acta Horticulturae, 1996, 440:256-261.

        9 MERIC M K,TUZEL I H, OZTEKIN G B. Effects of nutrition systems and irrigation programs on tomato in soilless culture[J]. Agricultural Water Management, 2011,99:19-25.

        10 劉維峰,吳揚(yáng)俊. 節(jié)水灌溉方式的選擇[J].北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報,1994(1):75-79. LIU Weifeng, WU Yangjun. Selection of water-saving irrigation patterns[J]. Journal of Beijing Agricultural Engineering University, 1994(1):75-79. (in Chinese)

        11 汪羽寧. 控制灌溉的土壤水分探頭合理埋設(shè)深度研究[D]. 楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2010. WANG Yuning. Sensor placement for precise irrigation scheduling using soil moisture information[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2010. (in Chinese)

        12 GALLARDO M, THOMPSON R B, RODRIGUEZ J S, et al. Simulation of transpiration, drainage, N uptake, nitrate leaching, and N uptake concentration in tomato grown in open substrate[J].Agricultural Water Management,2009,96(12):1773-1784.

        13 張芳,張建豐,薛緒掌,等.溫室番茄基質(zhì)栽培供液決策方法研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報,2016,32(3):295-301,337. ZHANG Fang, ZHANG Jianfeng, XUE Xuzhang, et al. Research on the decision method of supplying nutrient solution of tomatoes with substrate culture in greenhouse[J]. Journal of Xi’an University of Technology, 2016,32(3):295-301,337. (in Chinese)

        14 郭世榮. 無土栽培學(xué)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2003:77-132,423-425.

        15 李友麗,李銀坤,郭文忠,等.有機(jī)栽培水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2016,47(增刊):274-279. http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=2016s042&flag=1&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.S0.042. LI Youli, LI Yinkun, GUO Wenzhong, et al. Design and test of integrated water and fertilizer system in organic cultivation[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2016,47(Supp.):274-279.(in Chinese)

        16 楊志剛,灌水下限與嫁接方式對溫室黃瓜生長及水分利用效率的影響[D]. 呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2011. YANG Zhigang. The effect of irrigation lower limit and grafting methods on growth and water use efficiency of cucumber in greenhouse[D]. Huhhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2011. (in Chinese)

        17 裴孝伯,李世誠,張福墁,等. 溫室黃瓜葉面積計算及其與株高的相關(guān)性研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(8):80-82. PEI Xiaobo, LI Shicheng, ZHANG Fuman, et al. Study on leaf area calculation and its correlation with plant height of cucumber in greenhouse[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2005,21(8):80-82. (in Chinese)

        18 曹建康,姜微波,趙玉梅. 果蔬采后生理生化實驗指導(dǎo)[M]. 北京:中國輕工業(yè)出版社,2007.

        19 陳玉良,馮恭衍,李益. 灌溉液的pH、EC值及灌溉量對溫室黃瓜無土栽培的影響初探[J].上海蔬菜, 1998(4):39-40. CHEN Yuliang, FENG Gongyan, LI Yi. The effect of pH, EC value and irrigation amount of irrigation solution on soilless cultivation of cucumber in greenhouse[J]. Shanghai Vegetables, 1998(4):39-40. (in Chinese)

        20 HARDGRAVE M R. Recirculation systems for greenhouse vegetables[J]. Acra Horticulture,1993,342:85-92.

        21 SCHRODER F G, LIETH J H. Irrigation control in hydroponics[M]∥SAVVAS D, PASSAM H. Hydroponic production of vegetables and ornamentals. Athens: Embryo Publications, 2002: 103-141.

        22 VILARNAU A. EI agua es escasa[M]∥URRESTARAZU M. Manual de cultivo sin suelo. Universidad de Almeria Spain: Editorial Mundi-Prensa,2000, 101:37-45.

        23 CADAHIA C, MARTINEZ M, GIL C, et al. Tomato culture fertigation in peat bags and saline conditions[J]. Acta Hortuculture,1993, 335:101-107.

        Irrigation Scheduling Based on Moisture and Electric Conductivity Sensors in Organic Culture of Cucumber

        LI Youli1GUO Wenzhong1ZHAO Qian1LI Yinkun1YANG Ziqiang2XUE Xuzhang1

        (1.BeijingResearchCentreofIntelligentEquipmentforAgriculture,Beijing100097,China2.ManagementCommitteeofWuzhongNationalAgriculturalSci-TechGardeninNingxia,Wuzhong751100,China)

        An experiment was carried out to study irrigation schedule based on moisture and electric conductivity (EC) sensors in cucumber production based on organic culture. Coconut bran was the substrate of cultivation. Three irrigation strategies were implemented which was scheduled by digital timer (CK), moisture sensors (T1), as well as moisture and EC sensors together (T2). Coir moisture content, EC of input nutrient solution and drainage were monitored, which was used to determine irrigation volume. The growth parameters were measured, including SPAD value of leaves, stomatal conductance, photosynthetic rates, fruit quality and yield, as well as irrigation amount, and production efficiency of consumed nutrient solution was calculated. The results showed that under the three irrigation strategies, difference in plant growth, yield and quality of harvested cucumber was insignificant. Total irrigation amount of T2 was 49.08% less than that of CK, and 31.85% less than that of T1. Use efficiency of nutrient solution of T2 was 103.92% higher than that of CK and 60.59% more than that of T1, respectively. In conclusion, the irrigation strategy based on incorporated application of moisture and EC sensors offered better nutrient solution use efficiency. The strategy can be used in automatic management of nutrient solution supply in organic culture of cucumber in greenhouse.

        cucumber; irrigation schedule; moisture sensor; electric conductivity sensor; organic cultivation; organic nutrient solution

        10.6041/j.issn.1000-1298.2017.06.034

        2016-10-12

        2017-02-06

        北京市基金面上項目(20146142008)、“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD05B02)、北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(KJCX20140415)和星火計劃項目(2015GA600005)

        李友麗(1985—),女,助理研究員,主要從事設(shè)施蔬菜水肥一體化技術(shù)研究,E-mail: liyl@nercita.org.cn

        薛緒掌(1967—),男,研究員,主要從事農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水研究,E-mail: xuexz@nercita.org.cn

        S625.5+8; S274.3

        A

        1000-1298(2017)06-0263-08

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