水肥一體化施肥灌溉系統可以輕松實現按作物不同生育期養分、水分需求規律少量多次施肥和灌水，且只給根系灌溉和施肥，減少因揮發、淋溶和固定等造成的養分損失和有效性下降，大大提高肥料利用效率。科學的水肥一體化可以使肥料的當季利用率達70%以上，是最有效的化肥減施增效技術途徑。

西甜瓜單位面積產值約是我國種植業單位面積平均產值的四倍，為了追求更高的經濟收益以及瓜農普遍缺乏科學施肥知識和資源環境保護意識，盲目過量施肥問題突出。雖然西甜瓜種植區特別是北方地區及設施栽培方式下大部分擁有水肥一體化灌溉施肥硬件設備，但調查顯示，具有水肥一體化條件下，生產實際中西瓜、甜瓜種植基施化肥養分(N+P2O5+K2O)占化肥(基肥+追肥) 養分總量平均達75%以上，氮肥基施比例也達65%以上，有些地區氮肥基施占比高達90%，沒有發揮水肥一體化設備的應有作用，依然沿用傳統施肥灌水制度和生產管理模式。

水肥一體化技術涉及水力、土壤、植物營養、氣候、作物栽培等多方面的專業知識，種植戶很難掌握這么多專業知識。目前，我國設施栽培和經濟作物水肥一體化硬件設備擁有率較高，但生產中缺乏與當地氣候、作物及栽培方式相適應的精確控制灌溉水量、施肥量、灌溉次數和施肥時間等科學的水肥一體化技術。針對生產中技術需求，結合智慧農業的快速發展，國家重點研發計劃 “葡萄及瓜類化肥農藥減施技術集成研究與示范” 項目參加單位西北農林科技大學團隊，根據“西甜瓜化肥減施基礎及關鍵技術研發”任務，對西、甜瓜養分吸收規律、不同生育期土壤適宜含水量等系統研究，篩選穩定性好準確性高的國產土壤水分傳感器及適宜不同生育期水溶肥，并與山東匯金海物聯網公司合作，對水肥一體化精準控制參數進行編程，提供控制系統（電腦部分）及遠程服務器等，實現了水肥一體化自動施肥灌溉控制。該自動施肥灌溉控制系統參數可以根據不同土壤類型、土壤田間持水量、作物不同時期適宜土壤含水量范圍、灌溉濕潤比、施肥桶液位控制定量施肥等調節設置，設置好后系統根據土壤水分傳感器監測到土壤水分達到灌溉下限時，自動開啟進行灌溉施肥，灌溉量達到設置土壤水分設置上限時的灌溉量，灌溉系統自動關閉，可使土壤水分始終保持在最適范圍。此外，也支持實現遠程監測土壤水分和溫度，根據監測值人工開啟灌溉施肥。經過在西瓜和甜瓜2個生長季（春茬和秋茬）使用，系統穩定且控制精準。與常規施肥灌水相比，實現節水37 % ，化肥（N+P2O5+K2O）減施57 %，增產6 %，并節約人力。基于以上研究及水肥一體化優化水肥減量多點試驗研究結果，“設施栽培西甜瓜水肥一體化技術規程”獲陜西省2019年標準立項。水肥一體化自動精準控制系統，改變瓜農 “看天憑經驗”的現狀，實現西甜瓜種植領域的全面變革。

圖1 自動控制系統

圖2 遠程實時上傳數據

圖2 遠程實時上傳數據

圖3 不同灌溉方式下土壤含水率變化動態

作者：陳竹君（西北農林科技大學）


智慧農業實現西甜瓜水肥一體化精準自動控制

圖文簡介

科學的水肥一體化可以使肥料的當季利用率達70%以上，是最有效的化肥減施增效技術途徑。