北京市平谷區(qū)種植業(yè)服務(wù)中心 秦虎躍

○北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站 徐嵐俊 陳 華

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機(jī)械化總站 蘇春華

圓形噴灌機(jī)又稱時針式噴灌機(jī)，是一種大型噴灌機(jī)組。圓形噴灌機(jī)的自動化程度高，覆蓋面積大，噴灑均勻、精確。圓形噴灌機(jī)水肥一體化技術(shù)將小麥所需水、肥的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合專家意見，通過水肥一體化設(shè)備定時、定量地供給地塊里的每一個區(qū)域，省水省肥，提高肥效，減少成本，減少污染。

為驗(yàn)證基于圓形噴灌機(jī)的水肥一體化管理和作物產(chǎn)量關(guān)系的研究，本試驗(yàn)以北京市冬小麥為試驗(yàn)作物，通過對傳統(tǒng)圓形噴灌機(jī)進(jìn)行智能水肥一體化改造，在其他管理手段完全一致、各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配套和作業(yè)完全相同的基礎(chǔ)上，對小麥產(chǎn)量進(jìn)行對比分析，為冬小麥種植過程中基于圓形噴灌機(jī)的水肥一體化管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

一、材料和方法

1.試驗(yàn)區(qū)概況。試驗(yàn)地面積457畝，土壤為砂壤土，土層厚度超過100cm，試驗(yàn)地屬于暖溫帶半濕潤氣候，年均氣溫9 ℃左右，無霜期170 天，年均降雨量 608 mm，年均日照時數(shù)2801 h。種植作物為農(nóng)大5181，千粒重43克，播種方式為條播，行距15cm，播種時間為2022年10月底。

2.圓形噴灌機(jī)和改造情況。圓形噴灌機(jī)共有三跨，每跨61m，末端懸臂長度21m，整機(jī)長度204m，圖1圓形線內(nèi)為噴灌機(jī)覆蓋面積。共懸掛安裝了74個D3000噴頭，噴頭平均間距2.78m，每個噴頭配有20PSI壓力調(diào)節(jié)器。在懸臂末端安裝搖臂式噴頭。當(dāng)噴灌機(jī)百分率設(shè)定值取100%時，第三跨塔架最快行走速度2.17m/min，即圓形噴灌機(jī)最快轉(zhuǎn)一圈需要8.8h。對此噴灌機(jī)進(jìn)行智能化改造，在圓形噴灌機(jī)中心支軸處增加專用的泵注式施肥裝置，由工作流量300L/h的柱塞泵、容積2000L的儲肥桶、電動攪拌器、過濾器、單向閥、底架以及液晶觸摸屏控制柜等組成。根據(jù)配置肥液實(shí)現(xiàn)定時、定量兩種施肥模式，既可以本地控制，也可以遠(yuǎn)程控制。配備液位傳感器，自動監(jiān)測儲肥桶內(nèi)肥液高度；同時施肥結(jié)束后還能夠自動清洗施肥裝置，確保施肥裝置安全運(yùn)行。同時對噴灌機(jī)增加尾槍控制、北斗定位裝置、遠(yuǎn)程控制裝置、機(jī)載攝像頭等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程APP控制。

圖1 試驗(yàn)地航拍圖

圖2 手機(jī)端顯示界面

3.灌溉施肥情況。北京地區(qū)施肥推薦為底肥6—7.5kg N/畝，追肥（拔節(jié)期1次或拔節(jié)灌漿2次）9.2kg N/畝，總施氮量為15.2—16.7kg N/畝，折合228—251kg N/ hm2。灌水量為越冬水30—40m3/畝，返青水20—30 m3/畝，拔節(jié)水40 m3/畝，灌漿水20—30 m3/畝。

2021年10月底冬小麥播種，谷雨小麥復(fù)合肥（18-19-5）每畝17.5kg底肥，折合施氮3.15kg /畝。2022年小麥每畝追施尿素25 kg，相當(dāng)于純氮11.5 kg，總施氮量14.65 kg，即220kg/hm2，相當(dāng)于北京地區(qū)推薦氮肥下限值。灌水施肥總體情況如下：

噴灌機(jī)灌水施肥運(yùn)行方案：以2022年4月22日的第二次灌水施肥為例，每畝追施尿素10kg、灌水25 m3。按機(jī)組有效灌溉面積（含尾槍有效射程）188.6畝的運(yùn)行步驟：

1） 第一步：在儲肥桶內(nèi)放尿素940kg，加水?dāng)嚢柚?000L水肥液，一定要注意要邊加肥邊補(bǔ)水邊攪拌，配置至2000L水肥液，必須確保尿素完全溶解后才能注肥。

2） 第二步：噴灌機(jī)百分率值調(diào)至60%，大概需要運(yùn)行6.7h，儲肥桶內(nèi)肥液施完，噴灌機(jī)走完半圈；每隔半小時啟動攪拌機(jī)運(yùn)行3分鐘。

3） 第三步：再在儲肥桶內(nèi)放尿素940kg，加水?dāng)嚢柚?000L水肥液。

4） 第四步：繼續(xù)保持噴灌機(jī)百分率值60%，大概再需要運(yùn)行6.7h，儲肥桶內(nèi)肥液施完，噴灌機(jī)再走完半圈，注意每隔半小時啟動攪拌機(jī)運(yùn)行3分鐘，施肥結(jié)束。

5）第五步：將噴灌機(jī)百分率值調(diào)至20%，繼續(xù)灌清水，噴灌機(jī)大概需要運(yùn)行80h灌完2圈，灌水結(jié)束。

二、結(jié)果與分析

表2 各處理冬小麥產(chǎn)量（kg/畝）

水肥一體化處理樣方產(chǎn)量、考慮冰雹受災(zāi)后的樣方產(chǎn)量及實(shí)收估產(chǎn)分別為486.67、608.34、517.09kg/畝，比傳統(tǒng)管理（機(jī)施+管道式噴灌）增產(chǎn)49.6%。傳統(tǒng)管理時機(jī)施尿素20 kg/畝，灌水4次，每次灌水5h，每畝灌水約計(jì)150—160 m3。因此采用噴灌機(jī)節(jié)水35%—40%。

三、結(jié)論

從試驗(yàn)來看，基于圓形噴灌機(jī)的水肥一體化改造后，按照北京地區(qū)推薦氮肥下限值進(jìn)行水肥一體化灌溉施肥，在其他管理手段完全一致、各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配套和作業(yè)完全相同的基礎(chǔ)上，節(jié)水35%—40%，比傳統(tǒng)管理（機(jī)施+管道式噴灌）增產(chǎn)49.6%，而且智能化改造后，技術(shù)人員完全可以不受時間、空間限制，隨時用手機(jī)進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了勞動力。試驗(yàn)結(jié)果說明基于圓形噴灌機(jī)的智能水肥一體化改造，可以減少勞動強(qiáng)度，操作更便捷，對冬小麥產(chǎn)量提升有較大意義，具有較好的推廣應(yīng)用可行性。