CN106993518A - 一种设施蔬菜膜下滴灌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设施蔬菜膜下滴灌方法，包括：a)实时计算设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤含水量；b)当计划湿润层深度内土壤含水量低于蔬菜的土壤适宜含水率下限时，认为作物需灌溉；c)通过计划湿润层深度内土壤含水量与适宜含水率上限的差距，计算灌水量；d)开始灌溉；e)当灌水量满足作物灌水需求时，停止灌溉，同时记录每次灌水的信息，包括灌水开始时间、结束时间、灌水历时、灌水量等，实现灌溉用水的智能监控。本发明能够根据作物的生长习性及耗水规律适时适量的完成作物灌溉，实现灌溉时机的自动诊断、灌溉用水量的精准确定、灌溉过程的智能控制等功能，达到省时省工、节约用水、提升效率的目的，同时还能有助于设施蔬菜的优质高产。

Description

一种设施蔬菜膜下滴灌方法
技术领域
本发明涉及设施蔬菜灌溉领域，更具体地，涉及一种设施蔬菜膜下滴灌方法。
背景技术
膜下滴灌是在滴灌带或滴灌毛管上覆盖一层地膜，这种技术是通过可控管道系统供水，将加压的水经过过滤设施滤“清”后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，进入输水干管-支管-毛管(铺设在地膜下方的滴灌带)，再由毛管上的滴水器均匀、定时、定量浸润作物根系发育区，供根系吸收。
膜下滴灌具有省水、节能、肥料利用率高、灌水均匀、增产效果明显、省时省力等优点，如今已得到大力的推广应用。
与其他的农作物相比，蔬菜对水的需求比较敏感，土壤中水分的多少对蔬菜的产量影响非常大，因此需要经常灌水以保持土壤中水分在一定的水平。其他农作物例如玉米—相比之下对水的需求较不敏感，在整个作物的生长期内定时定次数灌溉即可。但是，当前农户在对蔬菜的灌溉过程中仍存在以下问题：(1)凭感觉或经验灌水，或定时灌水，要么灌水量大于蔬菜需求量，造成浪费水的现象，要么灌水少于蔬菜需求量，造成蔬菜产量低，这均会导致水分生产效率低下；(2)灌水过程仍然需要人工来控制，费时费力。
所以，需要一种智能灌溉的方法，来解决上述现有问题，而在解决上述现有问题的过程中，对于灌水下限(即什么情况下开始灌水)的确定，则是重中之重。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种设施蔬菜膜下滴灌方法，包括
a)实时监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤含水量；
b)当计划湿润层深度内土壤含水量低于蔬菜的土壤适宜含水率下限时，给蔬菜灌水；
其中，灌水量由下式确定：
m＝P×(θmax-θmin)×H×S(1)
m为灌水量，单位为m3；
P为土壤湿润比，单位为百分比；
θmax为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率上限，为田间持水量的百分比；
θmin为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限，为田间持水量的百分比，其中所述设施蔬菜包括叶菜类蔬菜、果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，叶菜类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的65％-75％，果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的75％-85％；
H为土壤湿润层深度，单位为m，其中对于叶菜类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.2m；对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.3m；
S为灌水区域的面积，单位为m2；
c)当达到上述灌水量时，停止灌溉。
此外，所述土壤适宜含水率上限可为田间持水量的95％-100％。
此外，所述土壤湿润比P可取80％-90％，本领域技术人员可以根据需要来选择适当的值。
本发明的有益效果为：本发明可实时监控设施蔬菜的土壤水分动态变化，掌握作物灌水信息，监控灌溉用水情况，可有效提高灌溉水的利用效率，减少用工，降低管理成本，提高经济效益。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明进行详细描述。
一种设施蔬菜膜下滴灌方法，包括：
a)实时监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤含水量；
b)当计划湿润层深度内的土壤含水量低于蔬菜的土壤适宜含水率下限时，给蔬菜灌水；
其中，灌水量由下式确定：m＝P×(θmax-θmin)×H×S(1)
m为灌水量，单位为m3；
P为土壤湿润比，是指湿润土体体积与整个计划湿润层土体的比值，单位为百分比，可取值80％-90％，因滴灌带双行布置，优选取90％；
θmax为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率上限，为田间持水量的百分比；
θmin为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限，为田间持水量的百分比，其中所述设施蔬菜包括叶菜类蔬菜、果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，叶菜类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的65％-75％，果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的75％-85％。
H为土壤湿润层深度，单位为m，其中对于叶菜类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.2m；对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.3m；S为灌水区域的面积，单位为m2；
c)当达到上述灌水量时，停止灌溉。
此外，所述土壤适宜含水率上限可为田间持水量的95％-100％。
此外，所述土壤湿润比P可取80％-90％，本领域技术人员可以根据需要来选择适当的值。
本发明在多年设施蔬菜膜下滴灌耗水规律及节水高效灌溉制度试验研究的基础上，通过环境气象因子、土壤含水量变化、灌水量、植株生理指标、光合速率等数据的长系列监测，总结提出了膜下滴灌条件下设施叶菜、设施果菜及瓜果类作物的高效节水灌溉制度，提出了膜下滴灌设施蔬菜的土壤适宜含水率下限控制阈值，对于设施叶菜类蔬菜，土壤适宜含水率下限为田间持水量的65％-75％，计划湿润层深度宜为20cm，对于果菜类蔬菜及瓜果类，土壤适宜含水率下限为田间持水量的75％-85％，适宜计划湿润层深度为30cm，可有效提高作物的水分利用效率及作物生长品质，指导设施蔬菜节水灌溉。
田间持水量指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量(土水势或土壤水吸力达到一定数值)，是大多数植物可利用的土壤水上限。被认为是土壤所能稳定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持悬着水的最大量，是对作物有效的最高的土壤水含量，且被认为是一个常数，常用来作为灌溉上限和计算灌水定额的指标。
作物正常发育需要在一定的适宜土壤含水率范围内(即上、下限之间)，若降至此范围以外，则影响作物的生长发育，假若较长时间得不到水分补充，将会使作物生长受到抑制，甚至发生萎蔫；若灌水时超出上限，则造成浪费水的情况，而蔬菜对水的需求更为敏感。
在本发明中，土壤适宜含水率上限可取田间持水量的95％-100％，能更好的满足蔬菜的生长；对于叶菜类蔬菜，土壤适宜含水率下限为田间持水量的65％-75％，对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，土壤适宜含水率下限为田间持水量的75％-85％；可有效提高作物的水分利用效率及作物生长品质，指导设施蔬菜节水灌溉。
当实时监测设施蔬菜湿润层土壤含水量时，可以使用多深度土壤水分传感器，来测量土壤含水量。使用时，按照测量需要将其埋入相应深度的土壤内。
实施例1
以种植苦苣为例：
(1)首先平整、紧实将要种植苦苣的地，布置畦田；
(2)在平整好的地上铺设滴灌带；
(3)将滴灌带与输配水系统连接；
(4)将苦苣的种子平播至畦田，连接滴灌带输水灌溉。
本实施例的具体实施方案如下：
首先，实时计算种植苦苣的土壤的含水量，此步骤可以由多深度土壤水分传感器将土壤含水量信息传送给处理器，由处理器计算土壤含水量，并进行判断。
当土壤含水量低于苦苣的土壤适宜含水率下限θmin(田间持水量的65％-75％)时，认定为苦苣需要灌溉。
接着通过计划湿润层内土壤含水量与适宜含水率上限的差距，计算灌水量，使用如下公式进行计算：m＝P×(θmax-θmin)×H×S(1)。
对于苦苣这种叶菜类蔬菜，H取0.2m，在某一试验区内，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的比例如下表(1)所示。
接着，按照计算出的灌水量开始灌溉。
当灌水量满足作物灌水需求时，即上述灌溉量完成后，停止灌溉，同时记录每次灌水的信息，包括灌水开始时间、结束时间、灌水历时、灌水量等，实现灌溉用水的智能控制。
经过试验，得出苦苣的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
实施例2
以与实施例1同样的方法种植白菜，得出相应的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
实施例3
以与实施例1同样的方法种植娃娃菜，得出相应的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
实施例4
以种植樱桃西红柿为例：
(1)首先平整、紧实将要种植樱桃西红柿的地，布置畦田；
(2)在平整好的地上铺滴灌带；
(3)在铺设好的滴灌带上铺设地膜，在地膜上用打眼器按照樱桃西红柿株距的要求，整齐地打上孔，接着用土压好地膜的四周。
(4)将培植好的樱桃西红柿的幼苗栽于地膜眼里。
(5)将滴灌带与输配水系统连接。
本实施例的具体实施方案如下：
首先，实时计算种植樱桃西红柿的土壤的含水量，此步骤可以由多深度土壤水分传感器将土壤含水量信息传送给处理器，由处理器计算土壤含水量，并进行判断。
当土壤含水量低于樱桃西红柿的土壤适宜含水率下限θmin(田间持水量的75％-85％)时，认定为樱桃西红柿需要灌溉。
接着通过计划湿润层内土壤含水量与适宜含水率上限的差距，计算灌水量，使用如下公式进行计算：m＝P×(θmax-θmin)×H×S(1)。
对于樱桃西红柿这种果菜类蔬菜，H取0.3m，在某一试验区内，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的比例如下表(1)所示。
接着，按照计算出的灌水量开始灌溉。
当灌水量满足作物灌水需求时，即上述灌溉量完成后，停止灌溉，同时记录每次灌水的信息，包括灌水开始时间、结束时间、灌水历时、灌水量等，实现灌溉用水的智能控制。
经过试验，得出樱桃西红柿的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
实施例5
以与实施例4同样的方法种植青椒，得出相应的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
实施例6
以与实施例4同样的方法种植西葫芦，得出相应的产量及水分生产效率对比表如下表(1)所示。
表(1)
由上表可以看出，采用实时监控的灌溉方法，结果如下：
当灌水下限为75％时，苦苣产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高；
当灌水下限为70％时，白菜产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高；
当灌水下限为70％时，娃娃菜产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高；
当灌水下限为75％时，樱桃西红柿产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高；
当灌水下限为85％时，青椒产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高；
当灌水下限为80％时，西葫芦产量最高，耗水量最少，水分生产效率最高。
对于叶菜类蔬菜，当灌水下限位于65％-75％这个范围之外时，产量和水分生产效率均下降；对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，当灌水下限位于75％-85％这个范围之外时，产量和水分生产效率也均下降。
对比例1
对于苦苣，在同样的实验条件下，即H取0.2m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的75％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
对比例2
对于白菜，在同样的实验条件下，即H取0.2m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的70％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
对比例3
对于娃娃菜，在同样的实验条件下，即H取0.2m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的70％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
对比例4
对于樱桃西红柿，在同样的实验条件下，即H取0.3m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的75％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
对比例5
对于青椒，在同样的实验条件下，即H取0.3m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的85％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
对比例6
对于西葫芦，在同样的实验条件下，即H取0.3m，P取90％，田间持水量为30％，θmax取田间持水量的100％，θmin取田间持水量的80％，采用定时定额滴灌的方法，得出在此条件下的相应的产量及水分生产效率如下表(2)所示。
表(2)
实施例与对比例在产量和水分生产效率上的对比结果如下表(3)所示。
表(3)
通过大量的实验得出，采用本发明的设施蔬菜膜下滴灌方法，叶菜类蔬菜能够增产10％-30％，水分生产效率能够提高10％-45％。
通过大量的实验得出，采用本发明的设施蔬菜膜下滴灌方法，果菜类蔬菜以及瓜果类能够增产5％-15％，水分生产效率能够提高10％-25％。
本发明能够根据作物的生长习性及耗水规律适时适量的完成作物灌溉，实现灌溉时机的自动诊断、灌溉用水量的精准确定、灌溉过程的智能控制等功能，达到省时省工、节约用水、提升效率的目的，同时还能有助于设施蔬菜的优质高产。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改，例如，对于个别流程步骤所采用的方式、工具等方面的更换，若没有产生超出本案之外的有益效果，则都应该在本案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种设施蔬菜膜下滴灌方法，包括
a)实时监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤含水量；
b)当计划湿润层深度内土壤含水量低于蔬菜的土壤适宜含水率下限时，给蔬菜灌水；
其中，灌水量由下式确定：
m＝P×(θmax-θmin)×H×S (1)
m为灌水量，单位为m3；
P为土壤湿润比，单位为百分比；
θmax为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率上限，为田间持水量的百分比；
θmin为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限，为田间持水量的百分比，其中所述设施蔬菜包括叶菜类蔬菜、果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，叶菜类蔬菜的土壤适宜含水率下限为田间持水量的65％-75％，果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜的土壤适宜含水率下限为田间持水量的75％-85％；
H为土壤湿润层深度，单位为m，其中对于叶菜类蔬菜，土壤湿润层深度H为0.2m；对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，土壤湿润层深度H为0.3m；
S为灌水区域的面积，单位为m2；
c)当达到上述灌水量时，停止灌溉。
2.根据权利要求1所述的设施蔬菜膜下滴灌方法，其中所述土壤适宜含水率上限为田间持水量的95％-100％。
3.根据权利要求1所述的设施蔬菜膜下滴灌方法，其中所述土壤湿润比P取80％-90％。
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