摘" "要" "隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要手段。然而由于苗圃地的特殊性，該技術(shù)在苗木培育上的應(yīng)用并不多。基于肥城市苗圃智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系推廣與示范項目建設(shè)，總結(jié)了苗圃地智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系設(shè)計、安裝、運(yùn)行、維護(hù)。

關(guān)鍵詞" "智能；滴灌；水肥一體化；優(yōu)良苗木

我國是全球最大的苗木生產(chǎn)和銷售國之一，全國各地普遍建立了各種苗圃，年均生產(chǎn)苗木280多億株。但是多數(shù)苗圃對培育優(yōu)良苗木的認(rèn)識還不夠，就山東肥城而言，多數(shù)苗圃經(jīng)營者采用傳統(tǒng)肥水經(jīng)營管理方式培養(yǎng)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(jīng)營方式培育出來的苗木質(zhì)量不高，最終導(dǎo)致苗木要么售價低，要么銷售范圍受限，有些經(jīng)營者甚至?xí)岩恍╅L期賣不出去的苗木砍掉當(dāng)柴燒。

隨著高質(zhì)量發(fā)展和現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的需求，傳統(tǒng)粗放的經(jīng)營管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代高質(zhì)量發(fā)展的苗木市場，未來的苗圃發(fā)展應(yīng)當(dāng)摒棄原有非常粗放的管理模式，向更加精致、標(biāo)準(zhǔn)化程度更高的方向發(fā)展。目前，越來越多的林業(yè)新技術(shù)被應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)中，智能水肥一體化栽培技術(shù)便是其中一項，該技術(shù)實現(xiàn)了精準(zhǔn)灌溉、精細(xì)施肥，目前已逐漸被廣大林農(nóng)所認(rèn)識，然而，該技術(shù)在苗圃地的應(yīng)用卻是少之又少。眾所周知，苗木生長與水肥供應(yīng)密切相關(guān)，合理的水肥管理是提高苗木生長質(zhì)量、培育優(yōu)良苗木的關(guān)鍵，而優(yōu)良苗木又是提高森林資源質(zhì)量的關(guān)鍵因素，保證優(yōu)良苗木的生長質(zhì)量，是促進(jìn)現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的決定性因素。因此，培育出更多更好的優(yōu)良苗木已成為更多苗圃經(jīng)營者的追求。培育優(yōu)良苗木的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)就是水肥管理，為實現(xiàn)苗木培育的科學(xué)化、智能化、集約化，大幅提升優(yōu)良苗木的培育水平及經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益，肥城市苗圃實施了“優(yōu)良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系推廣與示范”項目，推廣成果為中國林業(yè)科學(xué)研究院華北林業(yè)實驗中心最新的、國際先進(jìn)的研究成果“人工林智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系”。

1" "項目建設(shè)概況

以肥城市苗圃智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系推廣與示范項目為例。該項目規(guī)劃建設(shè)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(zhèn)境內(nèi)，苗圃占地面積34.1 hm2，交通運(yùn)輸便利，通訊設(shè)備齊全，供電設(shè)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(zhì)地良好，pH值6.82，有機(jī)質(zhì)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(yōu)良苗木生長，為進(jìn)行智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)建設(shè)提供了有利條件。

2" "建設(shè)原則分析

2.1" "堅持生態(tài)環(huán)保的原則" "建設(shè)過程中，始終堅持生態(tài)優(yōu)先。設(shè)計方面，在充分保護(hù)現(xiàn)有苗圃地景觀的基礎(chǔ)上，設(shè)計智能滴灌水肥一體化系統(tǒng)；施工建設(shè)中，充分結(jié)合苗木出圃時間，最大程度地減少對現(xiàn)有苗木的破壞；建設(shè)完工后，利用智能滴灌水肥一體化系統(tǒng)可以在整個生長季進(jìn)行多次定量給水、配方施肥，實現(xiàn)了水肥資源的高效利用，提高了生產(chǎn)效益和可持續(xù)發(fā)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(qū)別就在于苗圃地以育苗為主，苗木要結(jié)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(huán)境傳感器要選擇相對固定的位置進(jìn)行布設(shè)，在沿苗圃地內(nèi)的樹行鋪設(shè)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(shù)，該項目建設(shè)充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，對滴灌系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場和遠(yuǎn)程智能化管理，同時還利用手機(jī)、電腦等終端設(shè)備對苗圃地的土壤環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而實現(xiàn)便捷、高效的水肥管理。

3" "建設(shè)要點

建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)良苗木智能滴灌智能控制系統(tǒng)一套。智能滴灌控制系統(tǒng)由水源工程、系統(tǒng)首部（泵、各級過濾器等）、田間首部（電磁閥和進(jìn)排氣閥等）、輸水管網(wǎng)、滴灌管以及智能控制與采集系統(tǒng)等6大部分組成。

3.1" "設(shè)計" "設(shè)計是實施好優(yōu)良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系建設(shè)的前提。本項目按照局部灌溉、土壤水分監(jiān)測樣點布設(shè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。

3.1.1" 提前選定水源" "結(jié)合苗圃地實際情況，如果苗圃地內(nèi)現(xiàn)成的水井在系統(tǒng)首部的合理分布區(qū)域，則優(yōu)先考慮，如果沒有，則結(jié)合智能滴灌系統(tǒng)的其他組成等進(jìn)行統(tǒng)籌選址，挖新井。肥城市苗圃現(xiàn)成的水井沒有在系統(tǒng)首部的合理分布區(qū)域，采用的挖新井。

3.1.2" "科學(xué)劃分輪灌區(qū)" "對優(yōu)良苗木培育地塊進(jìn)行分區(qū)管理，結(jié)合培育苗木的樹種、樹齡等劃分多個輪灌區(qū)，滴灌管沿樹行鋪設(shè)，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(qū)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(qū)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(yōu)良苗木智能滴灌水肥一體化栽培技術(shù)體系建設(shè)的關(guān)鍵，只有正確完成智能滴灌系統(tǒng)的安裝，整個項目才能順利進(jìn)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(xiàn)遠(yuǎn)程開啟和關(guān)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(hù)工作，選擇自動反沖洗型過濾器。為了降低滴頭堵塞的風(fēng)險，滴灌系統(tǒng)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(zhì)。

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(tǒng)隨水滴灌到土壤中。為了防止滴灌系統(tǒng)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(zhì)進(jìn)入滴灌系統(tǒng)，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(jìn)入水源，造成污染。

4）測量和保護(hù)設(shè)備。為了保證滴灌系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須在系統(tǒng)中的某些部位安裝閥門、流量計、壓力表、流量和壓力調(diào)節(jié)器、安全閥、進(jìn)排氣閥等測量和保護(hù)設(shè)備。

3.2.2" "輸配水管網(wǎng)" "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(diào)節(jié)設(shè)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(shè)在距地表40 cm深處，以免整地、除草等機(jī)械作業(yè)時對其造成損壞。

3.2.3" "滴灌管" "沿樹行鋪設(shè)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(bǔ)償式滴灌管可滿足要求；取毛管進(jìn)口壓力10 m，可鋪設(shè)長度為100 m，可與地形及地塊大小相適應(yīng)。

3.2.4" "智能控制管理系統(tǒng)" "主要構(gòu)成有智能滴灌采集/控制器、土壤環(huán)境傳感器、電磁流量計等組成。在控制室（系統(tǒng)首部）和閥門井（田間首部）安裝智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)備，利用無線通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)平臺通過手機(jī)、計算機(jī)、PAD等終端對提水工程和滴灌系統(tǒng)灌溉進(jìn)行智能化控制、管理。

3.3" "運(yùn)行" "智能滴灌系統(tǒng)是靠智能終端和智能采集/控制器操作和運(yùn)行的，操作人員通過計算機(jī)或手機(jī)等智能終端發(fā)出指令，指揮滴灌系統(tǒng)完成灌溉和施肥工作。通過滴灌系統(tǒng)的智能控制，可實現(xiàn)根據(jù)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(xù)不斷地供給苗木生長所需要的水分和養(yǎng)分，最大限度地激發(fā)出苗木的生長潛力，又能實現(xiàn)最大限度的節(jié)水、節(jié)能。

3.4" "建成后的系統(tǒng)維護(hù)

3.4.1" "過濾器維護(hù)" "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(jìn)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(tǒng)停止運(yùn)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(wǎng)維護(hù)" "在啟動灌溉的狀態(tài)下，每月打開1次滴灌管線末端，將末端積存的細(xì)小微粒沖除，以保證系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)管網(wǎng)各進(jìn)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(wǎng)，一次處理時間為20 min，酸洗除垢完成后滴灌系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行0.5 h，將系統(tǒng)中的稀釋酸液全部排出。在苗木生長季結(jié)束后、冬季來臨之前要將管網(wǎng)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(tǒng)各個設(shè)備上的壓力表，觀察其壓力值是否符合系統(tǒng)設(shè)計壓力范圍，判斷滴灌系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。當(dāng)壓力不正常時，應(yīng)馬上停止系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行檢修。

4" "建設(shè)成效

4.1" "建成了1處示范區(qū)" "建成了1處面積21.3 hm2的優(yōu)良苗木智能滴灌水肥一體化體系示范區(qū)，具有計算機(jī)等智能終端控制和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程遙控，已成為苗木生產(chǎn)單位和專業(yè)合作社認(rèn)知、學(xué)習(xí)和掌握智能滴灌水肥一體化栽培配套技術(shù)的教育和培訓(xùn)基地。

4.2" "提出了兩個技術(shù)規(guī)范" "提出了兩個技術(shù)規(guī)范，分別是優(yōu)良苗木智能滴灌條件下的灌溉技術(shù)規(guī)范、優(yōu)良苗木智能滴灌條件下的施肥技術(shù)規(guī)范，做到了精準(zhǔn)灌溉、精細(xì)施肥。

4.3" "實現(xiàn)了兩個節(jié)本增效" "實現(xiàn)了比常規(guī)栽培節(jié)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(xiàn)了優(yōu)良苗木施肥和灌溉人工投入減少88%，節(jié)約了勞動力，降低了人力成本。

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