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一種設施蔬菜膜下滴灌方法.pdf

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一種 設施 蔬菜 滴灌 方法
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摘要
申請專利號:

CN201710315258.4

申請日:

20170508

公開號:

CN106993518A

公開日:

20170801

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G25/02,A01G25/16 主分類號: A01G25/02,A01G25/16
申請人: 北京市水科學技術研究院
發明人: 范海燕,楊勝利,郝仲勇,張娟,許翠平,黃俊雄,馬志軍,齊艷冰,張航,付二偉,宋鳳義
地址: 100048 北京市海淀區車公莊西路21號
優先權: CN201710315258A
專利代理機構: 北京華旭智信知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 瓊偉格
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201710315258.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種設施蔬菜膜下滴灌方法,包括:a)實時計算設施蔬菜計劃濕潤層深度內的土壤含水量;b)當計劃濕潤層深度內土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時,認為作物需灌溉;c)通過計劃濕潤層深度內土壤含水量與適宜含水率上限的差距,計算灌水量;d)開始灌溉;e)當灌水量滿足作物灌水需求時,停止灌溉,同時記錄每次灌水的信息,包括灌水開始時間、結束時間、灌水歷時、灌水量等,實現灌溉用水的智能監控。本發明能夠根據作物的生長習性及耗水規律適時適量的完成作物灌溉,實現灌溉時機的自動診斷、灌溉用水量的精準確定、灌溉過程的智能控制等功能,達到省時省工、節約用水、提升效率的目的,同時還能有助于設施蔬菜的優質高產。

權利要求書

1.一種設施蔬菜膜下滴灌方法,包括a)實時監測設施蔬菜計劃濕潤層深度內的土壤含水量;b)當計劃濕潤層深度內土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時,給蔬菜灌水;其中,灌水量由下式確定:m=P×(θ-θ)×H×S(1)m為灌水量,單位為m;P為土壤濕潤比,單位為百分比;θ為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率上限,為田間持水量的百分比;θ為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率下限,為田間持水量的百分比,其中所述設施蔬菜包括葉菜類蔬菜、果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,葉菜類蔬菜的土壤適宜含水率下限為田間持水量的65%-75%,果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜的土壤適宜含水率下限為田間持水量的75%-85%;H為土壤濕潤層深度,單位為m,其中對于葉菜類蔬菜,土壤濕潤層深度H為0.2m;對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,土壤濕潤層深度H為0.3m;S為灌水區域的面積,單位為m;c)當達到上述灌水量時,停止灌溉。2.根據權利要求1所述的設施蔬菜膜下滴灌方法,其中所述土壤適宜含水率上限為田間持水量的95%-100%。3.根據權利要求1所述的設施蔬菜膜下滴灌方法,其中所述土壤濕潤比P取80%-90%。

說明書

技術領域

本發明涉及設施蔬菜灌溉領域,更具體地,涉及一種設施蔬菜膜下滴灌方法。

背景技術

膜下滴灌是在滴灌帶或滴灌毛管上覆蓋一層地膜,這種技術是通過可控管道系統供水,將加壓的水經過過濾設施濾“清”后,和水溶性肥料充分融合,形成肥水溶液,進入輸水干管-支管-毛管(鋪設在地膜下方的滴灌帶),再由毛管上的滴水器均勻、定時、定量浸潤作物根系發育區,供根系吸收。

膜下滴灌具有省水、節能、肥料利用率高、灌水均勻、增產效果明顯、省時省力等優點,如今已得到大力的推廣應用。

與其他的農作物相比,蔬菜對水的需求比較敏感,土壤中水分的多少對蔬菜的產量影響非常大,因此需要經常灌水以保持土壤中水分在一定的水平。其他農作物例如玉米—相比之下對水的需求較不敏感,在整個作物的生長期內定時定次數灌溉即可。但是,當前農戶在對蔬菜的灌溉過程中仍存在以下問題:(1)憑感覺或經驗灌水,或定時灌水,要么灌水量大于蔬菜需求量,造成浪費水的現象,要么灌水少于蔬菜需求量,造成蔬菜產量低,這均會導致水分生產效率低下;(2)灌水過程仍然需要人工來控制,費時費力。

所以,需要一種智能灌溉的方法,來解決上述現有問題,而在解決上述現有問題的過程中,對于灌水下限(即什么情況下開始灌水)的確定,則是重中之重。

發明內容

為解決上述問題,本發明采用如下技術方案:

一種設施蔬菜膜下滴灌方法,包括

a)實時監測設施蔬菜計劃濕潤層深度內的土壤含水量;

b)當計劃濕潤層深度內土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時,給蔬菜灌水;

其中,灌水量由下式確定:

m=P×(θmax-θmin)×H×S(1)

m為灌水量,單位為m3;

P為土壤濕潤比,單位為百分比;

θmax為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率上限,為田間持水量的百分比;

θmin為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率下限,為田間持水量的百分比,其中所述設施蔬菜包括葉菜類蔬菜、果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,葉菜類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的65%-75%,果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的75%-85%;

H為土壤濕潤層深度,單位為m,其中對于葉菜類蔬菜,土壤濕潤層深度H可為0.2m;對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,土壤濕潤層深度H可為0.3m;

S為灌水區域的面積,單位為m2;

c)當達到上述灌水量時,停止灌溉。

此外,所述土壤適宜含水率上限可為田間持水量的95%-100%。

此外,所述土壤濕潤比P可取80%-90%,本領域技術人員可以根據需要來選擇適當的值。

本發明的有益效果為:本發明可實時監控設施蔬菜的土壤水分動態變化,掌握作物灌水信息,監控灌溉用水情況,可有效提高灌溉水的利用效率,減少用工,降低管理成本,提高經濟效益。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明進行詳細描述。

一種設施蔬菜膜下滴灌方法,包括:

a)實時監測設施蔬菜計劃濕潤層深度內的土壤含水量;

b)當計劃濕潤層深度內的土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時,給蔬菜灌水;

其中,灌水量由下式確定:m=P×(θmax-θmin)×H×S(1)

m為灌水量,單位為m3;

P為土壤濕潤比,是指濕潤土體體積與整個計劃濕潤層土體的比值,單位為百分比,可取值80%-90%,因滴灌帶雙行布置,優選取90%;

θmax為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率上限,為田間持水量的百分比;

θmin為土壤計劃濕潤層深度內土壤適宜含水率下限,為田間持水量的百分比,其中所述設施蔬菜包括葉菜類蔬菜、果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,葉菜類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的65%-75%,果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的75%-85%。

H為土壤濕潤層深度,單位為m,其中對于葉菜類蔬菜,土壤濕潤層深度H可為0.2m;對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,土壤濕潤層深度H可為0.3m;S為灌水區域的面積,單位為m2;

c)當達到上述灌水量時,停止灌溉。

此外,所述土壤適宜含水率上限可為田間持水量的95%-100%。

此外,所述土壤濕潤比P可取80%-90%,本領域技術人員可以根據需要來選擇適當的值。

本發明在多年設施蔬菜膜下滴灌耗水規律及節水高效灌溉制度試驗研究的基礎上,通過環境氣象因子、土壤含水量變化、灌水量、植株生理指標、光合速率等數據的長系列監測,總結提出了膜下滴灌條件下設施葉菜、設施果菜及瓜果類作物的高效節水灌溉制度,提出了膜下滴灌設施蔬菜的土壤適宜含水率下限控制閾值,對于設施葉菜類蔬菜,土壤適宜含水率下限為田間持水量的65%-75%,計劃濕潤層深度宜為20cm,對于果菜類蔬菜及瓜果類,土壤適宜含水率下限為田間持水量的75%-85%,適宜計劃濕潤層深度為30cm,可有效提高作物的水分利用效率及作物生長品質,指導設施蔬菜節水灌溉。

田間持水量指在地下水較深和排水良好的土地上充分灌水或降水后,允許水分充分下滲,并防止其水分蒸發,經過一定時間,土壤剖面所能維持的較穩定的土壤水含量(土水勢或土壤水吸力達到一定數值),是大多數植物可利用的土壤水上限。被認為是土壤所能穩定保持的最高土壤含水量,也是土壤中所能保持懸著水的最大量,是對作物有效的最高的土壤水含量,且被認為是一個常數,常用來作為灌溉上限和計算灌水定額的指標。

作物正常發育需要在一定的適宜土壤含水率范圍內(即上、下限之間),若降至此范圍以外,則影響作物的生長發育,假若較長時間得不到水分補充,將會使作物生長受到抑制,甚至發生萎蔫;若灌水時超出上限,則造成浪費水的情況,而蔬菜對水的需求更為敏感。

在本發明中,土壤適宜含水率上限可取田間持水量的95%-100%,能更好的滿足蔬菜的生長;對于葉菜類蔬菜,土壤適宜含水率下限為田間持水量的65%-75%,對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,土壤適宜含水率下限為田間持水量的75%-85%;可有效提高作物的水分利用效率及作物生長品質,指導設施蔬菜節水灌溉。

當實時監測設施蔬菜濕潤層土壤含水量時,可以使用多深度土壤水分傳感器,來測量土壤含水量。使用時,按照測量需要將其埋入相應深度的土壤內。

實施例1

以種植苦苣為例:

(1)首先平整、緊實將要種植苦苣的地,布置畦田;

(2)在平整好的地上鋪設滴灌帶;

(3)將滴灌帶與輸配水系統連接;

(4)將苦苣的種子平播至畦田,連接滴灌帶輸水灌溉。

本實施例的具體實施方案如下:

首先,實時計算種植苦苣的土壤的含水量,此步驟可以由多深度土壤水分傳感器將土壤含水量信息傳送給處理器,由處理器計算土壤含水量,并進行判斷。

當土壤含水量低于苦苣的土壤適宜含水率下限θmin(田間持水量的65%-75%)時,認定為苦苣需要灌溉。

接著通過計劃濕潤層內土壤含水量與適宜含水率上限的差距,計算灌水量,使用如下公式進行計算:m=P×(θmax-θmin)×H×S(1)。

對于苦苣這種葉菜類蔬菜,H取0.2m,在某一試驗區內,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的比例如下表(1)所示。

接著,按照計算出的灌水量開始灌溉。

當灌水量滿足作物灌水需求時,即上述灌溉量完成后,停止灌溉,同時記錄每次灌水的信息,包括灌水開始時間、結束時間、灌水歷時、灌水量等,實現灌溉用水的智能控制。

經過試驗,得出苦苣的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

實施例2

以與實施例1同樣的方法種植白菜,得出相應的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

實施例3

以與實施例1同樣的方法種植娃娃菜,得出相應的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

實施例4

以種植櫻桃西紅柿為例:

(1)首先平整、緊實將要種植櫻桃西紅柿的地,布置畦田;

(2)在平整好的地上鋪滴灌帶;

(3)在鋪設好的滴灌帶上鋪設地膜,在地膜上用打眼器按照櫻桃西紅柿株距的要求,整齊地打上孔,接著用土壓好地膜的四周。

(4)將培植好的櫻桃西紅柿的幼苗栽于地膜眼里。

(5)將滴灌帶與輸配水系統連接。

本實施例的具體實施方案如下:

首先,實時計算種植櫻桃西紅柿的土壤的含水量,此步驟可以由多深度土壤水分傳感器將土壤含水量信息傳送給處理器,由處理器計算土壤含水量,并進行判斷。

當土壤含水量低于櫻桃西紅柿的土壤適宜含水率下限θmin(田間持水量的75%-85%)時,認定為櫻桃西紅柿需要灌溉。

接著通過計劃濕潤層內土壤含水量與適宜含水率上限的差距,計算灌水量,使用如下公式進行計算:m=P×(θmax-θmin)×H×S(1)。

對于櫻桃西紅柿這種果菜類蔬菜,H取0.3m,在某一試驗區內,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的比例如下表(1)所示。

接著,按照計算出的灌水量開始灌溉。

當灌水量滿足作物灌水需求時,即上述灌溉量完成后,停止灌溉,同時記錄每次灌水的信息,包括灌水開始時間、結束時間、灌水歷時、灌水量等,實現灌溉用水的智能控制。

經過試驗,得出櫻桃西紅柿的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

實施例5

以與實施例4同樣的方法種植青椒,得出相應的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

實施例6

以與實施例4同樣的方法種植西葫蘆,得出相應的產量及水分生產效率對比表如下表(1)所示。

表(1)

由上表可以看出,采用實時監控的灌溉方法,結果如下:

當灌水下限為75%時,苦苣產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高;

當灌水下限為70%時,白菜產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高;

當灌水下限為70%時,娃娃菜產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高;

當灌水下限為75%時,櫻桃西紅柿產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高;

當灌水下限為85%時,青椒產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高;

當灌水下限為80%時,西葫蘆產量最高,耗水量最少,水分生產效率最高。

對于葉菜類蔬菜,當灌水下限位于65%-75%這個范圍之外時,產量和水分生產效率均下降;對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜,當灌水下限位于75%-85%這個范圍之外時,產量和水分生產效率也均下降。

對比例1

對于苦苣,在同樣的實驗條件下,即H取0.2m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的75%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

對比例2

對于白菜,在同樣的實驗條件下,即H取0.2m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的70%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

對比例3

對于娃娃菜,在同樣的實驗條件下,即H取0.2m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的70%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

對比例4

對于櫻桃西紅柿,在同樣的實驗條件下,即H取0.3m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的75%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

對比例5

對于青椒,在同樣的實驗條件下,即H取0.3m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的85%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

對比例6

對于西葫蘆,在同樣的實驗條件下,即H取0.3m,P取90%,田間持水量為30%,θmax取田間持水量的100%,θmin取田間持水量的80%,采用定時定額滴灌的方法,得出在此條件下的相應的產量及水分生產效率如下表(2)所示。

表(2)

實施例與對比例在產量和水分生產效率上的對比結果如下表(3)所示。

表(3)

通過大量的實驗得出,采用本發明的設施蔬菜膜下滴灌方法,葉菜類蔬菜能夠增產10%-30%,水分生產效率能夠提高10%-45%。

通過大量的實驗得出,采用本發明的設施蔬菜膜下滴灌方法,果菜類蔬菜以及瓜果類能夠增產5%-15%,水分生產效率能夠提高10%-25%。

本發明能夠根據作物的生長習性及耗水規律適時適量的完成作物灌溉,實現灌溉時機的自動診斷、灌溉用水量的精準確定、灌溉過程的智能控制等功能,達到省時省工、節約用水、提升效率的目的,同時還能有助于設施蔬菜的優質高產。

上述對實施例的描述是為了便于該技術領域的普通技術人員能夠理解和應用本案技術,熟悉本領域技術的人員顯然可輕易對這些實例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應用到其它實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本案不限于以上實施例,本領域的技術人員根據本案的揭示,對于本案做出的改進和修改,例如,對于個別流程步驟所采用的方式、工具等方面的更換,若沒有產生超出本案之外的有益效果,則都應該在本案的保護范圍內。

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