圆形喷灌机水肥一体化技术对小麦产量的影响试验

北京市平谷区种植业服务中心 秦虎跃

○北京市农业机械试验鉴定推广站 徐岚俊 陈 华

农业农村部农业机械化总站 苏春华

圆形喷灌机又称时针式喷灌机，是一种大型喷灌机组。圆形喷灌机的自动化程度高，覆盖面积大，喷洒均匀、精确。圆形喷灌机水肥一体化技术将小麦所需水、肥的经验数据，结合专家意见，通过水肥一体化设备定时、定量地供给地块里的每一个区域，省水省肥，提高肥效，减少成本，减少污染。

为验证基于圆形喷灌机的水肥一体化管理和作物产量关系的研究，本试验以北京市冬小麦为试验作物，通过对传统圆形喷灌机进行智能水肥一体化改造，在其他管理手段完全一致、各环节农机配套和作业完全相同的基础上，对小麦产量进行对比分析，为冬小麦种植过程中基于圆形喷灌机的水肥一体化管理提供基础数据。

一、材料和方法

1.试验区概况。试验地面积457亩，土壤为砂壤土，土层厚度超过100cm，试验地属于暖温带半湿润气候，年均气温9 ℃左右，无霜期170 天，年均降雨量 608 mm，年均日照时数2801 h。种植作物为农大5181，千粒重43克，播种方式为条播，行距15cm，播种时间为2022年10月底。

2.圆形喷灌机和改造情况。圆形喷灌机共有三跨，每跨61m，末端悬臂长度21m，整机长度204m，图1圆形线内为喷灌机覆盖面积。共悬挂安装了74个D3000喷头，喷头平均间距2.78m，每个喷头配有20PSI压力调节器。在悬臂末端安装摇臂式喷头。当喷灌机百分率设定值取100%时，第三跨塔架最快行走速度2.17m/min，即圆形喷灌机最快转一圈需要8.8h。对此喷灌机进行智能化改造，在圆形喷灌机中心支轴处增加专用的泵注式施肥装置，由工作流量300L/h的柱塞泵、容积2000L的储肥桶、电动搅拌器、过滤器、单向阀、底架以及液晶触摸屏控制柜等组成。根据配置肥液实现定时、定量两种施肥模式，既可以本地控制，也可以远程控制。配备液位传感器，自动监测储肥桶内肥液高度；同时施肥结束后还能够自动清洗施肥装置，确保施肥装置安全运行。同时对喷灌机增加尾枪控制、北斗定位装置、远程控制装置、机载摄像头等，实现远程APP控制。

图1 试验地航拍图

图2 手机端显示界面

3.灌溉施肥情况。北京地区施肥推荐为底肥6—7.5kg N/亩，追肥（拔节期1次或拔节灌浆2次）9.2kg N/亩，总施氮量为15.2—16.7kg N/亩，折合228—251kg N/ hm2。灌水量为越冬水30—40m3/亩，返青水20—30 m3/亩，拔节水40 m3/亩，灌浆水20—30 m3/亩。

2021年10月底冬小麦播种，谷雨小麦复合肥（18-19-5）每亩17.5kg底肥，折合施氮3.15kg /亩。2022年小麦每亩追施尿素25 kg，相当于纯氮11.5 kg，总施氮量14.65 kg，即220kg/hm2，相当于北京地区推荐氮肥下限值。灌水施肥总体情况如下：

喷灌机灌水施肥运行方案：以2022年4月22日的第二次灌水施肥为例，每亩追施尿素10kg、灌水25 m3。按机组有效灌溉面积（含尾枪有效射程）188.6亩的运行步骤：

1） 第一步：在储肥桶内放尿素940kg，加水搅拌至2000L水肥液，一定要注意要边加肥边补水边搅拌，配置至2000L水肥液，必须确保尿素完全溶解后才能注肥。

2） 第二步：喷灌机百分率值调至60%，大概需要运行6.7h，储肥桶内肥液施完，喷灌机走完半圈；每隔半小时启动搅拌机运行3分钟。

3） 第三步：再在储肥桶内放尿素940kg，加水搅拌至2000L水肥液。

4） 第四步：继续保持喷灌机百分率值60%，大概再需要运行6.7h，储肥桶内肥液施完，喷灌机再走完半圈，注意每隔半小时启动搅拌机运行3分钟，施肥结束。

5）第五步：将喷灌机百分率值调至20%，继续灌清水，喷灌机大概需要运行80h灌完2圈，灌水结束。

二、结果与分析

表2 各处理冬小麦产量（kg/亩）

水肥一体化处理样方产量、考虑冰雹受灾后的样方产量及实收估产分别为486.67、608.34、517.09kg/亩，比传统管理（机施+管道式喷灌）增产49.6%。传统管理时机施尿素20 kg/亩，灌水4次，每次灌水5h，每亩灌水约计150—160 m3。因此采用喷灌机节水35%—40%。

三、结论

从试验来看，基于圆形喷灌机的水肥一体化改造后，按照北京地区推荐氮肥下限值进行水肥一体化灌溉施肥，在其他管理手段完全一致、各环节农机配套和作业完全相同的基础上，节水35%—40%，比传统管理（机施+管道式喷灌）增产49.6%，而且智能化改造后，技术人员完全可以不受时间、空间限制，随时用手机进行灌溉施肥，节省了劳动力。试验结果说明基于圆形喷灌机的智能水肥一体化改造，可以减少劳动强度，操作更便捷，对冬小麦产量提升有较大意义，具有较好的推广应用可行性。