水肥一体化技术在桑园中的应用*

蒋辉霞 李光辉 陈爽 曾文明 李玉玲

四川省农业机械研究设计院，四川成都

1 概述

近年来，四川省狠抓现代蚕桑产业基地建设，推动了蚕桑产业快速发展。蚕桑基地布局在川中北、川南、攀西三大产业带的30个重点县，但仍存在桑园路网、水网等基础设施配套不足的问题。大部分桑园仍采用传统的人工灌溉方式，其劳动强度大、劳动效率低、水利用系数低，用水成本高，亟需采用新型的灌溉方式以有效解决桑园的用水难题，助推蚕桑产业高质量发展。水肥一体化技术作为现代农业发展的一项综合管理技术措施，将肥料按比例溶解于水中，通过田间供水系统将肥料和水均匀地输送到作物的根部区域，把水和肥料同时供应给农作物。在丘陵地区桑园中合理应用水肥一体化技术可显著促进桑树生长、提高产量和改善品质、降低生产成本，增产增收效果明显。

2 水肥一体化技术的应用

本文以绵阳市某县桑树种植基地为例，项目区在干旱期间桑叶减产40%左右，为了解决项目区的灌溉用水和施肥的问题，需建设水肥一体化系统，为作物及时提供水肥，从而促进增产，获得较好的综合效益。

2.1 灌溉模式

项目区控灌面积约6.67 hm2，园区桑树为大田种植形式。根据不同的桑树树龄，项目区采用了微喷灌和喷灌两种灌溉模式。

2.2 灌溉片区设计

项目现场图

通过实地调研土壤及桑树根系生长情况，选取合理的土壤湿润比、灌水利用系数、设计湿润深度、设计日耗水强度，对灌水小区和各级管道进行合理布局，确定灌溉制度，进行轮灌区划分；通过系统水力计算，计算出流量、压力需求。

喷灌片区与微喷灌片区共用一个首部枢纽，微喷灌片区设计灌水周期为2 d，分为10个轮灌区，每日工作时间为12 h，灌水器采用螺口折射喷头，流量为40L/H，喷洒半径为1 m，工作压力为25 kg；喷灌片区灌水器采用喷枪，流量为18 m3/h，喷洒半径为30 m，工作压力为400 kPa，每次最多同时运行两个喷枪。

2.3 灌溉首部设计

系统采用不锈钢立式多级泵机组，设计参数为流量50 m3/h，扬程63 m，功率15 kW。首部过滤系统采用自动反冲洗叠片式加离心二级过滤系统，过滤精度为120目，灌溉施肥采用水溶性肥料，通过配套3套注肥通道、施肥泵（3 kW）、控制器等自动输入灌溉管网系统。

2.4 输配水管网设计

喷灌区与微喷灌区输水主管采用HDPEΦ110管道，微喷灌区干管采用HDPEΦ75管道、毛管采用PEΦ25管道。

2.5 智能管理与物联网平台设计

智能管理与物联网系统包括感知系统、传输系统、智能应用系统三大系统。

1）感知系统。感知系统主要包括：土壤墒情系统、田间气候监测站等。土壤墒情系统用于实时测量土壤温度、土壤湿度及土壤电导率信息；田间气候监测站用于对空气温度、空气湿度、光照度、风向、风速、雨量、光合总辐射、大气压等气象环境要素进行全天候现场精确测量。

2）传输系统。传输系统主要包括远程监控系统等，用于将感知系统采集的土壤参数、气候参数等无线传输至智能应用系统，同时将智能应用系统发出的指令无线传输至相应的控制系统。

3）智能应用系统。智能应用系统主要包括加压设备起动控制系统、过滤设备控制系统、施肥控制系统、远程灌溉控制系统、中央管理平台等，用于对无线传输的数据进行分析处理并发出指令。

3 系统功能

系统主要功能，一是实现整个灌溉系统的智能控制；二是从水源取水，经过首部枢纽的加压系统、施肥系统、过滤系统、量测系统、智能控制系统、智能管理与物联网系统，通过输配水管网、灌水器将水肥灌入田间输送到作物根系；三是在桑园安装远程监控系统，进行全天候连续监控；四是可实时动态观察作物生长状况及设备的运行状况，对整个水肥一体化灌溉系统的运行进行管理和控制；五是通过采集的土壤信息、气象信息等进行分析处理，当需要灌水和施肥时，发出灌水和施肥启停指令。

4 效益分析

4.1 节本增效

水肥一体化灌溉工程在蚕桑产业的实施，将大大提高项目区水肥利用率，提高本区蚕桑的产量和品质，促使农业节本增效，增加农民收入，从而更大地调动农民的积极性，促进农业结构调整和农业可持续发展。

4.2 节水节肥

项目实施后，可达到显著的节水、节肥效果。同时，由于生态环境的改善，增产效益明显，桑叶优质率提高20%。节水率达到30%～40%，节肥率达40%～50%。

4.3 省工效益

实现水肥一体化灌溉后，减少了灌水时间，节省了劳动力，平均每公顷减少劳动工日30个，劳动工日按150元/工日计算，可大大节省劳力投资。

4.4 提高耕地综合生产能力

可使项目区农业基础设施得到改善，土、肥、水资源得到合理有效利用，为促进农业可持续发展奠定基础。通过项目实施，改善土壤物理、化学、生物性状，增强土壤保水保肥、供水供肥及防污染和抗逆能力，提高耕地综合生产能力。实施水肥一体化技术，减少了化肥、农药的施用量，从而减少了以上物质的有害成分在土壤中和大气中的残留，为无公害和绿色农产品生产营造了良好的环境。