日光温室智慧种植综合效益分析

陈立利 贾士朋 刘光锐 张同心

摘要：设施农业环境参数化精准采集、物联与监测调控设备、智能化灌溉设备在海洋市晨塬果蔬专业合作社的应用，取得了较好的结果，经过上面经济效益的对比，我们实现了省工，省水，省肥，同时增加了产量。通过全自动温室智能管理装备的应用，降低了用工成本，节省了人工16.12%，增加产量235kg/667m2，肥料节省22.8%，灌溉用水节省133m?/667m2，节约用水38.6%。给农户带来的可见收益均为1410元/667m2，节省的人工、肥、药均2110.4元/667m2，实际带来的收益均为3520.4元/667m2。

关键词：智慧种植;环境调控;水肥调控;水肥一体化

为探索基于互联网+水肥一体管理设备与智能灌溉云系统相结合的水肥一体智能灌溉新模式，推动新型灌溉科技服务模式和智能水肥一体技术的创新发展，持续对物联云系统及水肥一体产品进行完善和升级，形成完善的灌溉、施肥技术体系和管理体制，选取部分典型的灌溉工程，作为示范性工程进行应用研究。

1  试验材料与方法

1.1  试验材料

本试验在山东省寿光市蔬菜小镇基地进行，种植人员种植经验丰富，管理技术成熟、稳定。基地番茄种植面积超过80%，一年两茬，早春茬和秋冬茬，本试验茬口为秋冬茬，9月上旬定植。供试日光温室大棚安装气象站，环境调控精准监测与调控，水肥一体化设备及自动化控制系统。

1.2  试验方法

选用光照、保温条件最为一致的7#和8#相邻日光温室大棚作为试验用棚，每棚占地667㎡，其中：7#棚为对照棚（CK），常规方式种植番茄的，人工放风、卷膜，漫灌;8#棚为试验棚，2019年8月安装环境精准监测与智能调控系统，水肥一体的滴管设施。两个大棚内分别种植索亚和粉圣两个大番茄品种各333.3m2。本试验从温室环境控制、水肥控制、对植保的影响3个方面对比分析智能化种植模式的综合效益。

2  结果与分析

2.1  温室环境控制

通过自动卷膜设备控制温室风口开启的时间、大小、时长等参数，实现日光温室温度平稳变动。每日智能设备棚自动控制开关风口耗时较常规种植棚（CK）人工开关风口耗时节约60min（表1），自动控制卷放棉被耗时节约30min（表2）。同时其自动性也节约了人根据棚内外温度、湿度等因素综合决策的时间。

2.2  水肥控制

常规棚（CK）与试验棚肥料施用方案及实际施用量记录见表3。通过肥料实际施用量对比，我们可以发现使用智能化设备较常规种植肥料施用量节约41.1kg/667m2。由于智能化设备的使用，实现了番茄的按需供应肥水，节省肥料的同时，也节省了灌溉用水133m?/667m2，节水38.6%。

2.3  智能化精准测控对植保操作的影响

通过智能化设备对环境温湿度的精准调控，实现了生长环境更利于番茄的健康生长，且不利于病虫害的发生，一定程度上避免了病虫害的发生频率，推迟了病虫害的发生时间。试验棚较于常规种植用药减少2次，降低用药成本的同时也减少了人工的使用（表4-1、4-2）。

2.4  智慧种植对人工的影响

通过温室环境数据的监测，智能设备棚用户可以时时观测棚室的环境数据，在特定的时间从事相关的一些农事操作。温室放风操作，从10月中旬到来年2月中旬，4个月的时间内，常规种植棚（CK）温室放风采用早中晚三段式放风。常规种植棚（CK）农户根据经验操作，1d放风花费时间约1h。使用智能管理设备后，农户可通过手机端在家中监测数据，准确把控放风时间，每日可节约人工60min，整个冬季按照4个月120d计算，共计120h，以人工8元/h计算，每棚节约人工成本1120元/667m2。

从10月中旬到来年2月中旬，冬季特别是在连续雾霾阴雨天，种植户为确保棚室内部温度下降不剧烈，需要一步步开启棉被，整个开启棉被的过程需要1个h以上，不断的穿梭于温室与电机之间，费时费力，效果也不易把控。而大棚核心控制器可以根据种植户对温湿度的设定，控制棉被开启的幅度，自动放停，直接省去了来回控制卷放棉被的过程，大大节约了人工，每日种植户节省30min，120d共计60h，以人工8元/h计算，每棚节约人工成本480元/667m2。

通過合理的放风，智能设备棚（CK）比常规种植棚每棚少打2次药，每次打药用时约1.5h（生长后期枝叶较多，耗时较长），用药人工成本为8元/h，此项共计节省3h，每667㎡节省人工成本24元。

按照秋冬茬全生育期5个月计算，每日农事操作时间8h，共计1200h，整个秋冬茬节省用时共计193.4h，节省人工16.12%。

2.5  水肥一体化设备及灌溉模型对种植的影响

常规种植棚（CK）采用传统的漫灌，加肥料冲施肥的种植方式;智能设备棚采用自动水肥一体化滴灌种植方式。整个生长季常规种植棚（CK）灌溉施肥16次用16h，而智能设备棚灌溉施肥17次配制肥料用时5.6h，浇灌完全由智能设备控制。通过2个棚的用时对比，智能设备棚灌溉施肥节省用时10.4h，以人工8元/h计算，每棚节约人工成本83.2元/667m2。

模型根据植株不同的时间生成适用于该时间的浇灌制度保证植株生长养分需要的同时，减少了肥料和水的投入。通过试验对比智能化设备棚比常规种植棚（CK）肥料用量减少41.1kg，节约用肥22.8%，按肥料单价12元/kg计算，可节省费用493.2元。

通过合理的放风，智能设备棚（CK）比常规种植棚每棚少打2次药，节约的2次用药成本为70元，即节省成本

70元/667m2。

通过以上试验结果分析在整个种植季内智能设备棚种植番茄总投入费用相较于常规种植棚（CK）节省人工费用1547.2元，节省投入品费用563.2元，合计均节省费用

2110.4元/667m2。同时节省用水133m?，节水率38.6%。

2.6  智能调控设备对番茄产量的影响

将常规种植棚（CK）和试验棚产出的番茄按品种在每次采摘后称重并记录，统计两个番茄品种各自的总产量（表9）试验棚索亚、粉圣2个番茄品种的总产量均比常规种植棚产量高，每个品种的均增产分别为222kg/667m2和248k/667m2g。为便于测算，按2个品种的平均增产计：235kg/667m2，秋冬季大番茄按6元/kg计，可直接增收1410元/667m2。

3  结论与讨论

常规种植条件下，由于基地使用商品水溶肥，肥料养分配比固定，无法同时满足氮磷钾养分施入量与需求量的平衡，会有实际养分施入量与计划养分施入量的差异，但通过水肥一体化设备，结合水肥模型，可实现番茄的按需施肥。通过日光温室环境精准监测与调控技术的应用，给农户带来的可见收益均为1410元/667m2，节省的人力肥药均2110.4元/667m2，实际带来的收益均为3520.4元/667m2，经济效益极为显著。

参考文献

[1] 马丽丽，番茄生长模型及日光温室小气候建模的研究[D].沈阳农业大学，2009.

[2] 郭琳.灌水量对日光温室番茄产量及土壤营养变化的影响[D].河南农业大学，2014.

[3] 郭艳波.温室膜下滴灌条件下番茄控水灌溉指标试验研究[D].中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心），2008.