CN113383630A - 果园精准灌溉施肥方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种果园精准灌溉施肥方法及系统。该方法包括：根据果树的生育期和果园地域确定每一生育期的营养方案；根据营养方案确定肥料的配方、用量和施肥次数。本申请实施例的技术方案可以根据果树的实际营养需求进行精准地灌溉施肥，减少水和肥料的浪费，实现减肥增效、提质增产，有助于推动果园种植向精准化、规模化、绿色化生产发展。
Description
技术领域
本申请属于果树滴灌栽培领域，具体涉及一种果园精准灌溉施肥方法及系统。
背景技术
目前，我国果园的灌溉施肥普遍管理粗放、肥料单一。随着种植年限的增加，不合理施肥等导致了果园土壤环境持续恶化，树势衰弱，腐烂病、轮纹病与锰中毒的病害频发，产量与优果率逐年下降。其中，果园土壤环境变差主要表现在3个方面，首先是土壤酸化日益严重，主要原因是过量的施用化肥，土壤中的酸根积累严重，土壤胶粒中的钙、镁离子被氢离子置换，造成土壤酸化逐年加重；其次是土壤中细菌和真菌数量呈增加的趋势,土壤放线菌等有益菌数量呈降低的趋势，造成了土传病害频发；三是有机肥投入严重不足，有机与无机肥料比例失调，大量元素氮、磷、钾与中微量元素之间的比例失调，造成土壤盐渍化，板结，透气性差，导致果树根系弱，吸收能力差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种果园精准灌溉施肥方法及系统，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供一种果园精准灌溉施肥方法，包括：
根据果树的生育期和果园地域确定每一生育期的营养方案；
根据营养方案确定肥料的配方、用量和施肥次数。
在一种实施方式中，还包括：
根据生育期确定土壤湿润层深度。
在一种实施方式中，还包括：
根据土壤参数和土壤湿润层深度确定需水参数；
其中，土壤参数包括：田间持水量、土壤容重、土壤湿润比、耗水强度、灌水阈值。
在一种实施方式中，需水参数包括总水量和每次每滴灌点出水量；方法还包括：
根据肥料的用量和总水量，按照比例将肥料溶于水；
根据每次每滴灌点出水量控制水肥一体化装备出水。
在一种实施方式中，果树为苹果树，苹果的生育期包括：萌芽期、开花期、果实膨大期、成熟期和采收后；肥料配方包括水溶肥；
其中，
萌芽期的肥料采用水溶肥22-15-15、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
开花期的肥料采用水溶肥14-25-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
果实膨大期的肥料采用水溶肥20-12-20、用量为20Kg/亩、施肥次数为4次；
成熟期的肥料采用水溶肥18-8-25、用量为30Kg/亩、施肥次数为3次；
采收后的肥料采用水溶肥26-13-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次。
在一种实施方式中，确定营养方案还包括：
根据果树叶片确定营养丰缺；
根据营养丰缺和生育期确定营养方案。
在一种实施方式中，果树叶片确定营养丰缺包括：
构建果树营养丰缺与叶绿素关系的拟合模型；
根据叶绿素的测定结果确定果树的营养丰缺。
在一种实施方式中，方法还包括：
根据生育期、土壤参数和天气情况确定灌水量；
控制水肥一体化装备根据灌水量灌水。
根据本申请的另一方面，提供一种果园精准灌溉施肥系统，用于实施上述的果园精准灌溉施肥方法。
在一种实施方式中，包括用于采集土壤参数的参数采集装置、水肥一体化装备和用于信息管理和分析的计算机设备；参数采集装置、水肥一体化装备与计算机设备通信连接；
计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的果园精准灌溉施肥方法。
根据本申请的技术方案，可以根据果树的实际营养需求进行精准地灌溉施肥，减少水和肥料的浪费，实现减肥增效、提质增产，有助于推动果园种植向精准化、规模化、绿色化生产发展。
附图说明
图1、图2A、图2B、图3A、图3B为根据本申请实施例2的结果对照图；
图4A、图4B、图5、图6A、图6B为根据本申请实施例3的结果对照图。
具体实施方式
为了更加清楚地理解本申请的技术特征、目的和有益效果，现对本申请的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本申请的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式。
根据本申请的一个方面，提供一种果园精准灌溉施肥方法，包括：
根据果树的生育期和果园地域确定每一生育期的营养方案；
根据营养方案确定肥料的配方、用量和施肥次数。
对于每一特定的果树品种，均具有多个生育期。针对果树的生长特性，其每一个生育期的生长需求不同，因而所需要的营养成分或者说营养成分的占比不同。此外，不同的地域，例如南方和北方，其地理因素、气候等条件也不同，也因此不同地域产的果品差距很大。
本申请实施例，根据果树的生育期和果园地域确定每一生育期的营养方案，通过生育期可以确定其营养需求，例如果树的萌芽期通常需要大量的氮以促进其快速生长。通过果园地域，可以根据地理因素、气候等因素对营养需求进行适应性调整。通过精准的灌溉策略，可以在满足果树生长需要的情况下，减少营养的浪费，减少土壤酸化。另一方面，还可以保障果树生长需求，避免营养缺失，提高坐果率和果品质量。
本申请实施例中肥料的配方包括肥料的种类，或者肥料的种类和比例。本申请实施例中的肥料可以为水溶肥。
在一种实施方式中，还包括：根据生育期确定土壤湿润层深度。例如，萌芽期，果树的根较小，需要灌溉的土壤湿润层深度就可以较浅。进一步地减少肥料浪费，保障果树生长需要。
在一种实施方式中，还包括：
根据土壤参数和土壤湿润层深度确定需水参数；
其中，土壤参数包括：田间持水量、土壤容重、土壤湿润比、耗水强度、灌水阈值。通过土壤参数可以获得果树需要的水量需求，避免灌溉过多的水反而不被土壤吸收，造成营养浪费。
在一种实施方式中，需水参数包括总水量和每次每滴灌点出水量；方法还包括：
根据肥料的用量和总水量，按照比例将肥料溶于水；
根据每次每滴灌点出水量控制水肥一体化装备出水。
在一种实施方式中，果树为苹果树，苹果的生育期包括：萌芽期、开花期、果实膨大期、成熟期和采收后；肥料配方包括水溶肥；
其中，
萌芽期的肥料采用水溶肥22-15-15、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
开花期的肥料采用水溶肥14-25-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
果实膨大期的肥料采用水溶肥20-12-20、用量为20Kg/亩、施肥次数为4次；
成熟期的肥料采用水溶肥18-8-25、用量为30Kg/亩、施肥次数为3次；
采收后的肥料采用水溶肥26-13-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次。
在一种实施方式中，确定营养方案还包括：
根据果树叶片确定营养丰缺；
根据营养丰缺和生育期确定营养方案。
本申请实施例通过及时地测定果树的营养丰缺，对果树的生长过程中出现的问题及时诊断，以进一步精准地确定营养方案，保障果树生长。
在一种实施方式中，果树叶片确定营养丰缺包括：
构建果树营养丰缺与叶绿素关系的拟合模型；
根据叶绿素的测定结果确定果树的营养丰缺。
具体地，选择树冠外围新梢中部叶片测定叶绿素含量，每株树测定50个叶片；构建果树营养丰缺与叶绿素关系的拟合模型。从而根据叶绿素的测定结果可以确定果树的营养丰缺。
在一种实施方式中，方法还包括：
根据生育期、土壤参数和天气情况确定灌水量；
控制水肥一体化装备根据灌水量灌水。进一步地精准控制灌水量。
本申请实施例通过精准地分析果树的多个生育期的营养需求，并根据土壤情况、营养缺失情况、土壤湿润深度情况调控灌水量和肥料配方，实现精准灌溉，减肥少施，有效地避免施肥过量、土壤酸化等一些了问题。
实施例
实施例1(果树为苹果树、品种为‘烟富3’苹果、14年生，地域为山东省烟台市，试验时间为2015年～2018年)
土壤参数：土壤pH值为5.2，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为8.54g/kg、35.1mg/kg、10.92mg/kg、75mg/kg。田间持水量25％、土壤容重1.18g/cm3、土壤湿润比0.58、耗水强度4.5mm/d、灌水阈值65％。
选择生长势和结果较为一致‘烟富3’苹果树，进行本申请实施例的精准灌溉施肥方案与习惯施肥方案的对照试验。
每一方案选择30株树，10株为小区，3次重复，每个小区之间设置保护行。根据果农的习惯施肥，全年分为4次施肥，分别为每次生根高峰时期。果实成熟时，每个小区选取5株树，调查结果数量、产量、优质果率。选择树冠外围新梢中部叶片测定叶绿素含量，每株树测定50个叶片；从每株树的不同方位随机取30个果，测定果实品质。
采用手持糖度计(ATAGOPAL-1)测定果实可溶性固形物的含量，碘量法测定Vc含量，SPAD-502叶绿素仪测定叶片叶绿素含量。
表1习惯施肥与精准灌溉施肥方案
根据表1，习惯施肥每株投入的纯氮1.25kg、磷0.71kg、钾1.15kg，精准灌溉施肥方案每株投入的纯氮0.82kg、磷0.42kg、钾0.79kg；氮、磷、钾分别减施34.4％、40.8％、31.3％，综合减肥30％以上。果农习惯施肥与解决方案投入均为41元/株。
定位第1年，精准灌溉施肥较习惯施肥增产7.4％，坐果数量差异很小，主要通过增加单果重来提高产量。定位第2年与第3年，精准灌溉施肥较习惯施肥分别增产9.9％与14.9％,主要通过增加坐果数量与单果重两个方面来提高产量。
从定位第2年开始，坐果数量增加，这与解决方案改良土壤，促进根系发育，增强吸收能力，负载能力增强有关。
定位3年中，表现最明显最稳定的就是SPAD值，分别较习惯施肥增加8.9％、8.6％与12.3％，表明精准灌溉施肥叶片叶绿素含量更多，光合能力更强，在同一时间内，制造的光合产物与碳水化合物积累量更多，为苹果产量、花芽分化、根系与结果枝组的生长都提供了更好的物质基础。这与精准灌溉施肥中叶面肥高吸收利用率有关，通过营养叶片来反哺根系，促进地上部与地下部的营养交换，养护根系，提升树势。
表2连续应用精准灌溉施肥方案对果实产量与优果率的影响
优果率与果农的管理水平直接相关，定位3年中，每年优果率较习惯施肥增加7.7％、6.1％与6.2％，主要体现在降低了苦痘病的发生率，精准灌溉施肥苦痘病发生率极低，这与土壤改良剂硅钙钾镁肥改良酸化土壤的同时，补充大量钙有关。
单果重的增加与苹果专用水溶肥施用有较大关系，苹果专用水溶肥19-19-19可有效促进花芽分化，18-8-30在一次膨大期可以通过快速增加果肉细胞的数量来膨大果实，16-8-34在二次膨大期通过促进果肉细胞体积膨大来快速膨大果实，同时还可以提高含糖量，促进上色，增加表光。
精准灌溉施肥对‘烟富3’果实内在品质的影响
定位3年中，精准灌溉施肥在可溶性固形物含量上较习惯施肥分别提高了5.7％、5.1％与6.4％，果实品质得到了提升。Vc含量略有增加，但是增加不显著，硬度分别增加10.3％，11.3％与10.1％，有效延长了苹果的储藏期限，并有效预防了苦痘病的发生，这与叶面与根系双重补钙有关。
表3连续应用精准灌溉施肥方案对果实内在品质的影响
目前，苹果产区多采用果农一家一户的管理方式，没有系统的施肥体系指导，很难生产出标准化苹果。困扰果农最严重的问题是土壤酸化，随着土壤pH值降低，会严重影响各种元素的吸收。吸收利用率低下，果农要想获得高产，就必须超量施用肥料，进一步造成土壤酸化，陷入恶性循环，胶东果园现状很严峻，锰中毒频发，改良酸化土壤迫在眉睫，通过连续3年应用精准灌溉施肥方案，在减肥30％以上的基础上，酸化土壤的pH值已经上升到6.0以上。通过协调营养生长与生殖生长之间营养竞争关系，增加花芽分化质量，解决大小年现象，通过加强地上部与地下部的营养交换，做到绿叶养根、养根壮树、提升树势，从增加负载量和单果重两方面提高果园产量，亩产增加14.9％以上，通过叶面与根系双补高效钙，提升优果率，增加表光。总体上树势强壮，花芽饱满，产量与品质稳步提升，果园效益逐年提高。
实施例2(果树为葡萄树，地域为山东，品种为青岛玫瑰香，试验时间：2016年11月-2018年5月11日)
表4青岛玫瑰香的精准灌溉施肥方案
葡萄萌芽期效果跟踪，精准灌溉施肥方案整体萌芽早，萌芽整齐，新梢粗壮，为后期开花坐果奠定基础。
图1、图2A、图2B、图3A、图3B示出习惯施肥和精准灌溉施肥方案的结果对照图；其中，图中的营养解决方案是指本申请实施例中的精准灌溉施肥方案。
表5葡萄测定数据及效益分析
统计结果表明，玫瑰香品种葡萄糖度平均提高9.6％，产量增幅5.1％，每亩增收1085元。
实施例3(果树为冬枣，地域为山东省滨州市沾化区下洼镇大下洼村，品种为山东沾化冬枣，试验时间：2016年-2017年)
本实施例在露天冬枣及大棚设施冬枣开展试验，精准灌溉施肥方案分别如表6和表7所示。
表6沾化露天冬枣精准灌溉施肥方案
表7沾化设施冬枣养分管理方案
比较结果
图4A、图4B、图5、图6A、图6B示出习惯施肥和精准灌溉施肥方案的结果对照图；其中，图中的营养解决方案是指本申请实施例中的精准灌溉施肥方案。
如图所示，花期：精准灌溉施肥方案整体叶色浓绿，坐果较早，目前精准灌溉施肥方案已经处于盛花末期，坐住的果子已有有小米粒大小，习惯施肥正处于盛花期，刚刚坐果。
收获期：精准灌溉施肥方案较习惯施肥在挂果量与上色程度上有优势。精准灌溉施肥方案较习惯施肥挂果量有提升，同时，从上色程度来看，营养解决方案冬枣颜色更红一些。
表8连续应用精准灌溉施肥方案对果实品质的影响
从数据分析来看，冬枣大小有所提高，横纵经提高3～4％，单果重提高9.55％，总糖、糖酸比提高10％以上，产量提高9.17％。根据现场观察，叶子柔软不卷，上色早口感好。
根据本申请的另一方面，提供一种果园精准灌溉施肥系统，用于实施上述的果园精准灌溉施肥方法。
在一种实施方式中，包括用于采集土壤参数的参数采集装置、水肥一体化装备和用于信息管理和分析的计算机设备；参数采集装置、水肥一体化装备与计算机设备通信连接；计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的果园精准灌溉施肥方法。
根据本申请的技术方案，可以根据果树的实际营养需求进行精准地灌溉施肥，减少水和肥料的浪费，实现减肥增效、提质增产，有助于推动果园种植向精准化、规模化、绿色化生产发展。
以上所述仅仅是本申请的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本申请的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本申请要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种果园精准灌溉施肥方法，其特征在于，包括：
根据果树的生育期和果园地域确定每一所述生育期的营养方案；
根据所述营养方案确定肥料的配方、用量和施肥次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述生育期确定土壤湿润层深度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
根据土壤参数和所述土壤湿润层深度确定需水参数；
其中，所述土壤参数包括：田间持水量、土壤容重、土壤湿润比、耗水强度、灌水阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述需水参数包括总水量和每次每滴灌点出水量；所述方法还包括：
根据所述肥料的用量和所述总水量，按照比例将所述肥料溶于水；
根据所述每次每滴灌点出水量控制水肥一体化装备出水。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述果树为苹果树，所述苹果的生育期包括：萌芽期、开花期、果实膨大期、成熟期和采收后；肥料配方包括水溶肥；
其中，
所述萌芽期的肥料采用水溶肥22-15-15、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
所述开花期的肥料采用水溶肥14-25-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次；
所述果实膨大期的肥料采用水溶肥20-12-20、用量为20Kg/亩、施肥次数为4次；
所述成熟期的肥料采用水溶肥18-8-25、用量为30Kg/亩、施肥次数为3次；
所述采收后的肥料采用水溶肥26-13-13、用量为10Kg/亩、施肥次数为2次。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定营养方案还包括：
根据果树叶片确定营养丰缺；
根据所述营养丰缺和所述生育期确定营养方案。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述果树叶片确定营养丰缺包括：
构建果树营养丰缺与叶绿素关系的拟合模型；
根据叶绿素的测定结果确定果树的营养丰缺。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述生育期、所述土壤参数和天气情况确定灌水量；
控制水肥一体化装备根据所述灌水量灌水。
9.一种果园精准灌溉施肥系统，其特征在于，用于实施权利要求1-8任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，包括用于采集土壤参数的参数采集装置、水肥一体化装备和用于信息管理和分析的计算机设备；所述参数采集装置、所述水肥一体化装备与所述计算机设备通信连接；
所述计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
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| CN202011609581.0A CN113383630A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 果园精准灌溉施肥方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114073187A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-22 | 中工武大设计集团有限公司 | 一种节肥提质的蓝莓精准水肥一体化施肥方法 |
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| CN105052332A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-11-18 | 句容市后白镇美佳多果品专业合作社 | 葡萄水肥一体化的灌溉方法 |
| CN105746064A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-13 | 西北农林科技大学 | 一种基于苹果叶片营养诊断的施肥方法 |
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2020
- 2020-12-28 CN CN202011609581.0A patent/CN113383630A/zh active Pending
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