一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法技术

本发明专利技术涉及一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法，本发明专利技术所提出的马铃薯高效栽培方法是主要围绕寒区土壤和气候特性所提出的，以大垄双行、一管两行滴灌栽培模式为基础，以实现提高种植密度，提高土地利用率为目标。考虑到寒区土壤比较密实，传统滴灌模式结薯空间小的问题，提出了配套中耕培土农艺措施和相配套的中耕机具，通过中耕培土，将滴灌带浅埋，构建浅埋地下滴灌系统，同时解决地表滴灌带在种植初期易受风力影响位移、易生杂草等问题。滴灌系统中安装有施肥、加气装置以及中央控制器、土壤水分采集器、阀门控制器等无线自动化控制设备，能够进行马铃薯各个生育期自动化水肥气精量调控。实现了马铃薯种植的自动化控制，提升了生产效率。

A water-saving and efficient cultivation method for potato drip irrigation in cold regions

The invention relates to a water-saving and efficient cultivation method of potato drip irrigation in cold region. The efficient cultivation method proposed by the invention is mainly based on the soil and climate characteristics of the cold region, based on the double row and one tube two line drip irrigation mode of large ridge, in order to improve the planting density and improve the land utilization rate. Considering the more dense soil in the cold area and the small space in the traditional drip irrigation mode, it is put forward that the Agronomy Measures of cultivation and cultivation and the matching of the farming tools are set up. The shallow buried drip irrigation system is constructed through the middle tillage and soil, and the ground drip irrigation system is easily affected by the wind force and easy to be affected by the wind in the early stage of planting. Weeds and other problems. In the drip irrigation system, the wireless automation control equipment, such as fertilization, aerating device, central controller, soil water collector, valve controller and so on, can be used to control the precision of water and fertilizer in each period of potato growth. The automatic control of potato planting has been realized and the production efficiency has been raised.

【技术实现步骤摘要】
一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法
本专利技术涉及一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法，特别是一种配合有自动化控制、中耕覆土与水肥气一体调控的滴灌马铃薯栽培方法。
技术介绍
马铃薯是我国第四大粮食作物之一，目前，我国的马铃薯种植面积在500万公顷以上，主要分布在西南、东北、西北等地区，面积和产量均占世界的1/4左右,据有关资料统计，我国已成为马铃薯生产和消费第一大国。我国寒区耕地是马铃薯种植的主要区域，其马铃薯种植面积常年稳定在42万公顷。季节性干旱及严重的寒区水土水资源短缺形势时刻威胁着马铃薯生产安全、农民致富，所以发展节水、高产、高效型寒区马铃薯栽培方法具有非常重要的现实意义。滴灌是目前最具前景的高效节水灌溉技术，其借助全管道化系统可精量、适时、适量地直接向作物根区供水，并能有效集成农艺、农机、信息、管理等手段，成为现代节水高效农业生产技术平台之一，具有靶向供给(灌水、施肥、供药等)、节约成本(节水、节能、节地、节肥等)、高效环保(劳动效率高、增产幅度大、环境友好等)、易于控制(机械化、自动化)等多重特点，已在多种作物节水高效栽培中得到广泛应用。目前，专利号为CN201410506337.X的专利技术提出的马铃薯高效栽培方法，该专利技术提出了膜下滴灌条件下大垄双行的种植模式，但是播种腹膜后再进行中耕覆土，将会造成地膜浪费和土壤污染，同时地膜覆盖阻碍了根部与大气之间的气体流通，造成膜下氧气的浓度过低，从而抑制了根部的有氧呼吸，影响马铃薯的正常生长。专利号为CN201610061642.1的专利技术提出的一种马铃薯高垄密植全膜滴灌免耕栽培方法，该专利技术提高了马铃薯的种植的密度，但对于具有一定降雨量的寒区而言，这种全膜的栽培方式并没有解决对降雨利用率低的问题。而对于黑龙江等高寒地区，土壤具有有机质含量较高、腐殖质层也厚、土壤团粒结构较好、植物营养元素含量较高等优点，已成为我国高品质马铃薯的重要产区。但由于寒区土壤密实、干容重较大，水分在土壤中的运移和入渗能力较差，灌溉水和雨水的利用率不高，土壤易结块，透气性较差，又对马铃薯不利。在该种类型区采用地面滴灌，会产生水分入渗速度慢、水分蒸发浪费严重、滴灌带位置不易固定等问题，同时也会由于滴灌带附近水肥充足，易导致杂草丛生。膜下滴灌技术在马铃薯主要种植区取得了较大的推广面积，但对于降雨量相对适中的寒区而言，雨水利用率不高、种子埋深浅、马铃薯块茎容易露出地面等问题，也容易造成较低的产量。为此，本专利技术综合考虑寒区的特点，提出了适宜的马铃薯滴灌节水高效栽培方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术所提出的马铃薯高效栽培方法是主要围绕寒区土壤和气候特性所提出的，以大垄双行、一管两行滴灌栽培模式为基础，以实现提高种植密度，提高土地利用率为目标。考虑到寒区土壤比较密实，传统滴灌模式结薯空间小的问题，提出了配套中耕培土农艺措施和相配套的中耕机具，通过中耕培土，将滴灌带浅埋，构建浅埋地下滴灌系统，同时解决地表滴灌带在种植初期易受风力影响位移、易生杂草等问题。滴灌系统中安装有施肥、加气装置以及中央控制器、土壤水分采集器、阀门控制器等无线自动化控制设备，能够进行马铃薯各个生育期自动化水肥气精量调控。(1)综合运用自动控制技术与作物根区水肥气调控技术，结合中耕覆土农机农艺措施，构建了一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法，解决了目前滴灌技术在寒区适应性较差的问题，为寒区马铃薯节水高效栽培提供了解决方案。(2)提出一种与(1)中栽培方法相适应的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统与构建方法，利用该系统可实现对马铃薯根区水肥气的自动控制和精准调节，改善了作物根系生境，有助于进一步提升产量。(3)提出与(1)中所构建栽培方法相适应的中耕覆土农艺措施和配套机具，将滴灌技术与动力中耕技术相结合，将地表滴灌变为浅埋地下滴灌，解决了寒区土壤密实、滴灌种植结薯空间小等问题。(4)提出了一种与(2)中所述调控系统相配套的调控方法与调控阈值。实现以土壤水分数据为指标进行自动控制，提出了对应的控制方法与阈值，实现了马铃薯种植的自动化控制，提升了生产效率。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统包括：地下滴灌系统、土壤水分采集器、阀门控制器、无线传输装置、中央控制器和终端；所述地下滴灌系统包括田间管路系统和首部系统，所述田间管路系统与首部系统连接，所述田间管路系统包括干管、支管和滴灌带；所述干管与支管通过三通相连，所述支管与滴灌带通过滴灌带旁通相连；所述首部系统包括：水泵、过滤装置、施肥装置和加气装置；所述水泵置于井中，水泵从井中将水输送到输水管道，所述的过滤装置、施肥装置和加气装置均并联安装在输水管道上；所述土壤水分采集器布置在田间的垄台上，与作物在同一条直线上；所述土壤水分采集器用于将该土壤水分信息通过无线传输装置发送到中央控制器；所述阀门控制器布置在田间灌水小区入口处，阀门控制器接收中央控制器的命令，控制布置在田间灌水小区入口处的配套电磁阀执行开闭，从而实现灌溉的自动控制；所述中央控制器是实现滴灌系统自动控制的中枢，用于接收土壤水分采集器的信号，通过无线传输装置向阀门控制器、水泵、加气装置以及施肥装置发送命令，与滴灌系统管理人员的终端进行通讯以及进行智能决策。在上述方案的基础上，所述地下滴灌系统的主干道(干管)采用抗冻性较好的PE硬管，埋深为40～50cm；田间支管选用可拆卸的移动式PE软管；滴灌带(毛管)采用小流量(流量小于1.6L/h)、长毛管(铺设长度大于100m)、抗堵塞、抗虫咬的滴灌带产品。在上述方案的基础上，所述加气装置用于实现对马铃薯根区的气体调控；所述加气装置优选采用带有自动控制功能的微纳米气泡发生器，施肥装置优选采用施肥机或注肥泵。在上述方案的基础上，所述中央控制器同时还可以连接设置在田间的溶氧传感器、EC/pH传感器、压力传感器等设备，以接收溶氧传感器、EC/pH传感器、压力传感器等设备采集的信号，以帮助滴灌系统管理人员监测系统工作状态。在上述方案的基础上，每个灌水小区设有两部土壤水分采集器，所述土壤水分采集器具有五个探头，根据寒区马铃薯种植特性，分别检测土层深度为15～18cm，30～33cm，45～48cm，60～63cm，75～78cm的水分情况，用五个土层含水率的平均值作为最终灌水决策的依据。由于寒区在马铃薯发芽期气温较低，在马铃薯发芽期不需要灌溉，所以土壤水分采集器的布置时间选择在中耕培土时，这样不存在拆卸的麻烦。同时，本专利技术也提出了马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统的调控方法，具体过程为：当土壤水分采集器检测到土壤水分达到该生育期的灌水下限时，信息通过无线传输装置发送到中央控制器，由中央控制器转送到滴灌系统管理人员的终端(例如手机)，管理人员可以根据该生育期对肥料的需求状况，做出灌溉、施肥、加气决策，当需要灌溉、施肥、加气时，用户通过终端向中央控制器发送指令，控制首部系统中的水泵、施肥装置、加气装置等装置，进行定量的灌溉、施肥、加气操作，同时中央控制器向阀门控制器发送信号，电磁阀启动，执行灌溉、施肥、加气等操作。当达到灌水要求时，土壤水分采集器会发射停止信号到中央控制器，中央控制器向电磁控制器、水泵发射关闭信号，从而系统停止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：包括：地下滴灌系统、土壤水分采集器、阀门控制器、无线传输装置、中央控制器和终端；所述地下滴灌系统包括田间管路系统和首部系统，所述田间管路系统与首部系统连接，所述田间管路系统包括干管、支管和滴灌带；所述干管与支管通过三通相连，所述支管与滴灌带通过滴灌带旁通相连；所述首部系统包括：水泵、过滤装置、施肥装置和加气装置；所述水泵置于井中，水泵从井中将水输送到输水管道，所述过滤装置、施肥装置和加气装置均并联安装在输水管道上；所述土壤水分采集器布置在田间的垄台上，与作物在同一条直线上；所述土壤水分采集器用于将该土壤水分信息通过无线传输装置发送到中央控制器；所述阀门控制器布置在田间灌水小区入口处，阀门控制器接收中央控制器的命令，控制布置在田间灌水小区入口处的配套电磁阀执行开闭，从而实现灌溉的自动控制；所述中央控制器是实现滴灌系统自动控制的中枢，用于接收土壤水分采集器的信号，通过无线传输装置向阀门控制器、水泵、加气装置以及施肥装置发送命令，与滴灌系统管理人员的终端进行通讯以及进行智能决策。

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：包括：地下滴灌系统、土壤水分采集器、阀门控制器、无线传输装置、中央控制器和终端；所述地下滴灌系统包括田间管路系统和首部系统，所述田间管路系统与首部系统连接，所述田间管路系统包括干管、支管和滴灌带；所述干管与支管通过三通相连，所述支管与滴灌带通过滴灌带旁通相连；所述首部系统包括：水泵、过滤装置、施肥装置和加气装置；所述水泵置于井中，水泵从井中将水输送到输水管道，所述过滤装置、施肥装置和加气装置均并联安装在输水管道上；所述土壤水分采集器布置在田间的垄台上，与作物在同一条直线上；所述土壤水分采集器用于将该土壤水分信息通过无线传输装置发送到中央控制器；所述阀门控制器布置在田间灌水小区入口处，阀门控制器接收中央控制器的命令，控制布置在田间灌水小区入口处的配套电磁阀执行开闭，从而实现灌溉的自动控制；所述中央控制器是实现滴灌系统自动控制的中枢，用于接收土壤水分采集器的信号，通过无线传输装置向阀门控制器、水泵、加气装置以及施肥装置发送命令，与滴灌系统管理人员的终端进行通讯以及进行智能决策。2.如权利要求1所述的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：所述地下滴灌系统的干管采用PE硬管，埋深为40～50cm；田间支管选用可拆卸的移动式PE软管；滴灌带采用流量小于1.6L/h、抗堵塞、抗虫咬的滴灌带产品，所述滴灌带的铺设长度大于100m。3.如权利要求1所述的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：所述加气装置用于实现对马铃薯根区的气体调控；所述加气装置采用带有自动控制功能的微纳米气泡发生器，施肥装置采用施肥机或注肥泵。4.如权利要求1所述的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：所述中央控制器同时还连接设置在田间的溶氧传感器、EC/pH传感器和压力传感器，以接收溶氧传感器、EC/pH传感器和压力传感器采集的信号，以帮助滴灌系统管理人员监测系统工作状态。5.如权利要求1所述的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：每个灌水小区设有两部土壤水分采集器，所述土壤水分采集器具有五个探头，根据寒区马铃薯种植特性，分别检测土层深度为15～18cm，30～33cm，45～48cm，60～63cm，75～78cm的水分情况，用五个土层含水率的平均值作为最终灌水决策的依据。6.一种寒区马铃薯滴灌节水高效栽培方法，应用权利要求1-5任一权利要求所述的马铃薯根区水肥气微生境精准调控滴灌系统，其特征在于：包括以下步骤：(1)马铃薯种植形式为大垄双行、一管两行模式；播种时采用马铃薯大垄双行起垄、播种、铺管、施肥一体机；播种时，设定的种植参数为：播种深度15～20cm，株距18～20cm，垄台高度25～30cm，垄顶宽50～60cm，垄底宽100～120cm；(2)播种后，1～2天在垄台上进行喷洒可降解液体地膜，用于增温保墒，促进作物发芽；(3)利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云开，王岩，刘畅，苏艳平，顾涛，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11