李燦彬，植柯霖，禤東樺

（廣州城建職業(yè)學院 信息工程學院，廣州 510925）

書名：水肥一體化實用問答及技術模式、案例分析作者：梁飛ISBN：9787109235984出版社：中國農業(yè)出版社出版時間：2018-02定價：25 元

農業(yè)是中國社會經濟發(fā)展的基礎性產業(yè)，農作物是國民日常生活必需的重要基礎性物資。在農作物培育與生長過程中，通常會采用水肥一體化的灌溉施肥措施來促進作物生長。水肥管理是農業(yè)生產中最為重要的一個環(huán)節(jié)，是保證農作物正常生長發(fā)育、糧食增收的主要手段之一。水肥一體化技術是當前農業(yè)生產中應用最為廣泛的先進技術之一，能夠實現高效灌溉與精準施肥。

由梁飛主編，中國農業(yè)出版社出版的《水肥一體化 實用問答及技術模式、案例分析》一書，對水肥一體化技術的理論基礎與實踐應用進行了詳細說明，并深入探討了水肥一體化技術與IoT 技術（Internet of Things，物聯(lián)網技術）相結合對促進農業(yè)發(fā)展的潛力。

該書共分為8 章。第一章介紹了水肥一體化技術的基礎知識，包括理論基礎、技術優(yōu)勢，以及作物生長與水肥一體化之間的關系。第二章敘述了作物的水肥需求，對土壤性質、作物需水規(guī)律、養(yǎng)分需求、灌溉、施肥周期等方面進行了闡述。第三章介紹了土壤水肥監(jiān)測與控制的相關知識。第四章則說明了水肥一體化中的肥料，詳細介紹了水溶肥、液體肥和滴灌肥等肥料，并對磷肥、氮肥等肥料在水肥一體化技術中的具體應用進行了說明。第五章介紹了灌溉技術與設備。第六章則介紹了農機、農藝融合與水肥一體化的應用。第七章針對不同農作物介紹了相應的水肥一體化技術。第八章對水肥一體化的實際應用案例進行了分析。

一、水肥一體化技術與IoT 技術的基本概念

1）水肥一體化技術

水肥一體化技術是指利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶于水中，使得灌溉與施肥能夠同步進行的一種農業(yè)種植技術，可提高農作物灌溉與施肥效率，實現農業(yè)生產當中的節(jié)水、節(jié)肥。對農作物來說，水分與養(yǎng)分是保證作物生長發(fā)育的關鍵要素，可通過人為調控的方式來進行控制。灌溉與施肥并不是相互獨立的過程，二者相互影響。單一的灌溉或施肥會降低水分或養(yǎng)分的效果，導致灌溉施肥效率低下。因此，農業(yè)生產應考慮將水分與肥料的施用過程融合在一起，以實現灌溉與施肥同步進行，既能提高農作物種植效率，也能提高水肥利用率，避免出現水肥虧缺或浪費問題。

根據農作物性質的不同，水肥一體化技術的應用范圍包括大田作物、設施蔬菜、果樹等；而根據灌溉方式的不同，又可分為滴灌、噴灌、淋施、膜下噴灌、集雨補灌等。在實際灌溉過程中，人們通常根據農作物的生長階段及農作物對水分、養(yǎng)分的需求來選擇合適的水肥一體化灌溉方式。農業(yè)生產大多根據農作物類型來確定水肥一體化技術方式。例如，對于西瓜、蘋果以及大棗等對水分需求較高的農作物，人們常采用滴灌的方式，將鉀肥、磷肥、氮肥等肥料溶于管道灌溉系統(tǒng)，使水、肥能夠順著管道被準確滴注至農作物根部區(qū)域，這種施肥方式能夠有效提高水資源利用效率，為農作物生長提供充足的水分和養(yǎng)分條件。對于紫花苜蓿等需水量較大但不耐澇的植物，可采取噴灌等方式進行水肥一體化種植，利用管道進行噴灑，使水肥均勻落在農作物葉面或根部土壤。根據不同植物的水肥需求，可選擇合適的水肥灌溉方式。

2）IoT 技術

IoT 技術是指利用信息傳感器、紅外感應器及掃描儀等裝置，以及射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等技術，采集聲、光、電、生物、化學及位置等諸多信息，并利用互聯(lián)網、移動通信技術等將不同物質相連接，實現信息智能感知、識別及共享，使相對獨立的物體形成互通的網絡。IoT 技術是當前最為先進的計算機技術手段，可以幫助人類突破時間與地點的限制，實現人、機、物三者的互通。近年來，IoT 技術被廣泛應用于各個行業(yè)及各類機械設備與智能產品，只要與互聯(lián)網相連接，人們便可對機械設備進行智能控制，并自動采集物品信息，能夠更加精準地識別物品。

二、蔬菜種植的影響因素分析

當前的農業(yè)生產對水肥一體化技術的應用已十分廣泛。在蔬菜作物的種植中，眾多廠商廣泛應用此技術來進行灌溉與施肥，實現農作物的水肥高效利用。在對蔬菜作物進行水肥一體化種植時，需要清楚作物生長各階段對光照、溫度、水分、營養(yǎng)成分的需求，從而對蔬菜作物成長空間進行人工改造，并制定科學合理的水肥灌溉方案，提高蔬菜作物的生長效率，為種植商創(chuàng)造更大的經濟效益。

1）水分在蔬菜生長中的作用

水分是蔬菜生長所需的主要物質，能夠影響植物的光合作用及根系吸收養(yǎng)分的能力。不同蔬菜種植所需要的水分條件不同，如綠色蔬菜的生長需要消耗大量水分，這是因為這類蔬菜根系較淺，水分吸收能力較弱，但其葉面較大，光合能力較強，因此在種植過程中，此類蔬菜的種植空間應保持較高的濕度與溫度，確保蔬菜生長的水分需求易被滿足。在大棚或封閉車間種植此類蔬菜時，要求空氣中濕度保持在85%以上，并采取噴灌或滴灌的方式進行灌溉與施肥。茄果類、瓜類蔬菜對空氣濕度要求相對較低，且在播種初期、開花等不同階段對水分的需求也不同，蔬菜種植需根據作物生長狀況來進行水肥調控。

2）肥料在蔬菜生長中的作用

蔬菜在生長發(fā)育階段要通過外界補充肥料來獲取生長動力。不同蔬菜所需要的肥料種類大不相同，同種蔬菜在不同生長階段所需的肥料也不同。例如，白菜是一種對養(yǎng)分需求較高的蔬菜，平均每生產1 t 的白菜需要施加約2.5 kg 的氮肥、3.5 kg 的鉀肥及1.0 kg 的磷肥。在不同生長階段，白菜對肥料的吸收能力也不同，如苗期僅能吸收約6%的氮肥與5%的鉀肥和磷肥；蓮座期養(yǎng)分吸收能力大大增強；成球期對肥料的吸收能力也較強。因此，需根據特定作物的生長階段來進行科學施肥，促進蔬菜更好地吸收肥料。

除了水分與肥料外，種植空間的溫度、光照時間等也會影響蔬菜生長。蔬菜種植應根據蔬菜習性，設置最適宜的生長環(huán)境，提高蔬菜產量。

三、IoT 技術在封閉車間蔬菜水肥一體化種植中的應用

當前，中國對水肥一體化技術的應用并未大范圍普及。對引入水肥一體化種植技術的蔬菜種植廠家進行調研發(fā)現，種植效果受多種因素影響。首先，肥料類型會對蔬菜生長造成影響。常見的肥料包括水溶性肥料、生物肥料及有機肥料等，這些肥料價格并不統(tǒng)一，對不同植物生長發(fā)育的影響程度也不同。其次，水肥一體化技術會影響蔬菜產量與品質，噴灌、滴灌及膜下滴灌等灌溉方式具有不同的優(yōu)勢，會直接影響蔬菜對水分、肥料的吸收，影響蔬菜產量。為此，中國農作物種植業(yè)應致力于研究提高水肥一體化種植效果的設備與技術，促進中國農業(yè)技術水平的進一步提高。針對封閉車間的蔬菜水肥一體化種植，中國引入了IoT 技術來提高蔬菜種植效率。

1）利用IoT 技術對封閉車間蔬菜水肥一體化種植進行智能控制

蔬菜種植廠家在進行大規(guī)模種植時，為提高水肥利用效率，會引入水肥一體化種植技術與設備，構建貫徹全車間的管道灌溉系統(tǒng)，并將IoT 技術引入封閉車間，利用計算機與互聯(lián)網將水肥灌溉設備與蔬菜相連接，通過計算機系統(tǒng)對水肥施用模式進行智能控制。

2）利用IoT 技術對封閉車間蔬菜信息進行采集

在進行水肥一體化種植后，廠家可利用IoT 技術對封閉車間內蔬菜的生長情況進行實時監(jiān)控。如車間內安裝的智能監(jiān)控設備與紅外感應設備會對種植蔬菜的大小、形狀以及植物的水分、營養(yǎng)元素等進行監(jiān)測，并通過圖像處理、化學分析等技術對植物的具體生長數據進行測定，技術人員根據此類數據即可判定蔬菜的生長狀況，并針對后續(xù)水肥施用提出科學合理的方案與計劃。另外，蔬菜種植廠家還可利用IoT 技術實現與其他農業(yè)專家的聯(lián)系，專家或技術人員可根據采集的蔬菜信息對種植廠商的車間管理進行指導，確保蔬菜的生長發(fā)育處于正常狀態(tài)。此外，IoT 技術在封閉車間蔬菜水肥一體化種植中，還可用于監(jiān)測車間內用電、用水情況，為廠家提高水電利用效率。IoT 技術與水肥一體化種植的結合使中國農業(yè)生產水平更加智能化、現代化。未來，中國應進一步加強IoT 技術與水肥一體化種植綜合應用的大范圍普及。