本發(fā)明涉及設(shè)施蔬菜灌溉領(lǐng)域，更具體地，涉及一種設(shè)施蔬菜膜下滴灌方法。

背景技術(shù)：

膜下滴灌是在滴灌帶或滴灌毛管上覆蓋一層地膜，這種技術(shù)是通過(guò)可控管道系統(tǒng)供水，將加壓的水經(jīng)過(guò)過(guò)濾設(shè)施濾“清”后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，進(jìn)入輸水干管-支管-毛管(鋪設(shè)在地膜下方的滴灌帶)，再由毛管上的滴水器均勻、定時(shí)、定量浸潤(rùn)作物根系發(fā)育區(qū)，供根系吸收。

膜下滴灌具有省水、節(jié)能、肥料利用率高、灌水均勻、增產(chǎn)效果明顯、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)，如今已得到大力的推廣應(yīng)用。

與其他的農(nóng)作物相比，蔬菜對(duì)水的需求比較敏感，土壤中水分的多少對(duì)蔬菜的產(chǎn)量影響非常大，因此需要經(jīng)常灌水以保持土壤中水分在一定的水平。其他農(nóng)作物例如玉米—相比之下對(duì)水的需求較不敏感，在整個(gè)作物的生長(zhǎng)期內(nèi)定時(shí)定次數(shù)灌溉即可。但是，當(dāng)前農(nóng)戶(hù)在對(duì)蔬菜的灌溉過(guò)程中仍存在以下問(wèn)題：(1)憑感覺(jué)或經(jīng)驗(yàn)灌水，或定時(shí)灌水，要么灌水量大于蔬菜需求量，造成浪費(fèi)水的現(xiàn)象，要么灌水少于蔬菜需求量，造成蔬菜產(chǎn)量低，這均會(huì)導(dǎo)致水分生產(chǎn)效率低下；(2)灌水過(guò)程仍然需要人工來(lái)控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

所以，需要一種智能灌溉的方法，來(lái)解決上述現(xiàn)有問(wèn)題，而在解決上述現(xiàn)有問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)于灌水下限(即什么情況下開(kāi)始灌水)的確定，則是重中之重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種設(shè)施蔬菜膜下滴灌方法，包括

a)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施蔬菜計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)的土壤含水量；

b)當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時(shí)，給蔬菜灌水；

其中，灌水量由下式確定：

m＝p×(θmax-θmin)×h×s(1)

m為灌水量，單位為m³；

p為土壤濕潤(rùn)比，單位為百分比；

θmax為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)土壤適宜含水率上限，為田間持水量的百分比；

θmin為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)土壤適宜含水率下限，為田間持水量的百分比，其中所述設(shè)施蔬菜包括葉菜類(lèi)蔬菜、果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，葉菜類(lèi)蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的65％-75％，果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的75％-85％；

h為土壤濕潤(rùn)層深度，單位為m，其中對(duì)于葉菜類(lèi)蔬菜，土壤濕潤(rùn)層深度h可為0.2m；對(duì)于果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，土壤濕潤(rùn)層深度h可為0.3m；

s為灌水區(qū)域的面積，單位為m²；

c)當(dāng)達(dá)到上述灌水量時(shí)，停止灌溉。

此外，所述土壤適宜含水率上限可為田間持水量的95％-100％。

此外，所述土壤濕潤(rùn)比p可取80％-90％，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要來(lái)選擇適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明可實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)施蔬菜的土壤水分動(dòng)態(tài)變化，掌握作物灌水信息，監(jiān)控灌溉用水情況，可有效提高灌溉水的利用效率，減少用工，降低管理成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種設(shè)施蔬菜膜下滴灌方法，包括：

a)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施蔬菜計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)的土壤含水量；

b)當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)的土壤含水量低于蔬菜的土壤適宜含水率下限時(shí)，給蔬菜灌水；

其中，灌水量由下式確定：m＝p×(θmax-θmin)×h×s(1)

m為灌水量，單位為m³；

p為土壤濕潤(rùn)比，是指濕潤(rùn)土體體積與整個(gè)計(jì)劃濕潤(rùn)層土體的比值，單位為百分比，可取值80％-90％，因滴灌帶雙行布置，優(yōu)選取90％；

θmax為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)土壤適宜含水率上限，為田間持水量的百分比；

θmin為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度內(nèi)土壤適宜含水率下限，為田間持水量的百分比，其中所述設(shè)施蔬菜包括葉菜類(lèi)蔬菜、果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，葉菜類(lèi)蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的65％-75％，果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的75％-85％。

h為土壤濕潤(rùn)層深度，單位為m，其中對(duì)于葉菜類(lèi)蔬菜，土壤濕潤(rùn)層深度h可為0.2m；對(duì)于果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，土壤濕潤(rùn)層深度h可為0.3m；s為灌水區(qū)域的面積，單位為m²；

c)當(dāng)達(dá)到上述灌水量時(shí)，停止灌溉。

此外，所述土壤適宜含水率上限可為田間持水量的95％-100％。

此外，所述土壤濕潤(rùn)比p可取80％-90％，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要來(lái)選擇適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

本發(fā)明在多年設(shè)施蔬菜膜下滴灌耗水規(guī)律及節(jié)水高效灌溉制度試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)環(huán)境氣象因子、土壤含水量變化、灌水量、植株生理指標(biāo)、光合速率等數(shù)據(jù)的長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)，總結(jié)提出了膜下滴灌條件下設(shè)施葉菜、設(shè)施果菜及瓜果類(lèi)作物的高效節(jié)水灌溉制度，提出了膜下滴灌設(shè)施蔬菜的土壤適宜含水率下限控制閾值，對(duì)于設(shè)施葉菜類(lèi)蔬菜，土壤適宜含水率下限為田間持水量的65％-75％，計(jì)劃濕潤(rùn)層深度宜為20cm，對(duì)于果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)，土壤適宜含水率下限為田間持水量的75％-85％，適宜計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為30cm，可有效提高作物的水分利用效率及作物生長(zhǎng)品質(zhì)，指導(dǎo)設(shè)施蔬菜節(jié)水灌溉。

田間持水量指在地下水較深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允許水分充分下滲，并防止其水分蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，土壤剖面所能維持的較穩(wěn)定的土壤水含量(土水勢(shì)或土壤水吸力達(dá)到一定數(shù)值)，是大多數(shù)植物可利用的土壤水上限。被認(rèn)為是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持懸著水的最大量，是對(duì)作物有效的最高的土壤水含量，且被認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，常用來(lái)作為灌溉上限和計(jì)算灌水定額的指標(biāo)。

作物正常發(fā)育需要在一定的適宜土壤含水率范圍內(nèi)(即上、下限之間)，若降至此范圍以外，則影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，假若較長(zhǎng)時(shí)間得不到水分補(bǔ)充，將會(huì)使作物生長(zhǎng)受到抑制，甚至發(fā)生萎蔫；若灌水時(shí)超出上限，則造成浪費(fèi)水的情況，而蔬菜對(duì)水的需求更為敏感。

在本發(fā)明中，土壤適宜含水率上限可取田間持水量的95％-100％，能更好的滿(mǎn)足蔬菜的生長(zhǎng)；對(duì)于葉菜類(lèi)蔬菜，土壤適宜含水率下限為田間持水量的65％-75％，對(duì)于果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，土壤適宜含水率下限為田間持水量的75％-85％；可有效提高作物的水分利用效率及作物生長(zhǎng)品質(zhì)，指導(dǎo)設(shè)施蔬菜節(jié)水灌溉。

當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施蔬菜濕潤(rùn)層土壤含水量時(shí)，可以使用多深度土壤水分傳感器，來(lái)測(cè)量土壤含水量。使用時(shí)，按照測(cè)量需要將其埋入相應(yīng)深度的土壤內(nèi)。

實(shí)施例1

以種植苦苣為例：

(1)首先平整、緊實(shí)將要種植苦苣的地，布置畦田；

(2)在平整好的地上鋪設(shè)滴灌帶；

(3)將滴灌帶與輸配水系統(tǒng)連接；

(4)將苦苣的種子平播至畦田，連接滴灌帶輸水灌溉。

本實(shí)施例的具體實(shí)施方案如下：

首先，實(shí)時(shí)計(jì)算種植苦苣的土壤的含水量，此步驟可以由多深度土壤水分傳感器將土壤含水量信息傳送給處理器，由處理器計(jì)算土壤含水量，并進(jìn)行判斷。

當(dāng)土壤含水量低于苦苣的土壤適宜含水率下限θmin(田間持水量的65％-75％)時(shí)，認(rèn)定為苦苣需要灌溉。

接著通過(guò)計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤含水量與適宜含水率上限的差距，計(jì)算灌水量，使用如下公式進(jìn)行計(jì)算：m＝p×(θmax-θmin)×h×s(1)。

對(duì)于苦苣這種葉菜類(lèi)蔬菜，h取0.2m，在某一試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的比例如下表(1)所示。

接著，按照計(jì)算出的灌水量開(kāi)始灌溉。

當(dāng)灌水量滿(mǎn)足作物灌水需求時(shí)，即上述灌溉量完成后，停止灌溉，同時(shí)記錄每次灌水的信息，包括灌水開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、灌水歷時(shí)、灌水量等，實(shí)現(xiàn)灌溉用水的智能控制。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，得出苦苣的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

實(shí)施例2

以與實(shí)施例1同樣的方法種植白菜，得出相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

實(shí)施例3

以與實(shí)施例1同樣的方法種植娃娃菜，得出相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

實(shí)施例4

以種植櫻桃西紅柿為例：

(1)首先平整、緊實(shí)將要種植櫻桃西紅柿的地，布置畦田；

(2)在平整好的地上鋪滴灌帶；

(3)在鋪設(shè)好的滴灌帶上鋪設(shè)地膜，在地膜上用打眼器按照櫻桃西紅柿株距的要求，整齊地打上孔，接著用土壓好地膜的四周。

(4)將培植好的櫻桃西紅柿的幼苗栽于地膜眼里。

(5)將滴灌帶與輸配水系統(tǒng)連接。

本實(shí)施例的具體實(shí)施方案如下：

首先，實(shí)時(shí)計(jì)算種植櫻桃西紅柿的土壤的含水量，此步驟可以由多深度土壤水分傳感器將土壤含水量信息傳送給處理器，由處理器計(jì)算土壤含水量，并進(jìn)行判斷。

當(dāng)土壤含水量低于櫻桃西紅柿的土壤適宜含水率下限θmin(田間持水量的75％-85％)時(shí)，認(rèn)定為櫻桃西紅柿需要灌溉。

接著通過(guò)計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤含水量與適宜含水率上限的差距，計(jì)算灌水量，使用如下公式進(jìn)行計(jì)算：m＝p×(θmax-θmin)×h×s(1)。

對(duì)于櫻桃西紅柿這種果菜類(lèi)蔬菜，h取0.3m，在某一試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的比例如下表(1)所示。

接著，按照計(jì)算出的灌水量開(kāi)始灌溉。

當(dāng)灌水量滿(mǎn)足作物灌水需求時(shí)，即上述灌溉量完成后，停止灌溉，同時(shí)記錄每次灌水的信息，包括灌水開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、灌水歷時(shí)、灌水量等，實(shí)現(xiàn)灌溉用水的智能控制。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，得出櫻桃西紅柿的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

實(shí)施例5

以與實(shí)施例4同樣的方法種植青椒，得出相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

實(shí)施例6

以與實(shí)施例4同樣的方法種植西葫蘆，得出相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率對(duì)比表如下表(1)所示。

表(1)

由上表可以看出，采用實(shí)時(shí)監(jiān)控的灌溉方法，結(jié)果如下：

當(dāng)灌水下限為75％時(shí)，苦苣產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高；

當(dāng)灌水下限為70％時(shí)，白菜產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高；

當(dāng)灌水下限為70％時(shí)，娃娃菜產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高；

當(dāng)灌水下限為75％時(shí)，櫻桃西紅柿產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高；

當(dāng)灌水下限為85％時(shí)，青椒產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高；

當(dāng)灌水下限為80％時(shí)，西葫蘆產(chǎn)量最高，耗水量最少，水分生產(chǎn)效率最高。

對(duì)于葉菜類(lèi)蔬菜，當(dāng)灌水下限位于65％-75％這個(gè)范圍之外時(shí)，產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率均下降；對(duì)于果菜類(lèi)蔬菜及瓜果類(lèi)蔬菜，當(dāng)灌水下限位于75％-85％這個(gè)范圍之外時(shí)，產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率也均下降。

對(duì)比例1

對(duì)于苦苣，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.2m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的75％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

對(duì)比例2

對(duì)于白菜，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.2m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的70％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

對(duì)比例3

對(duì)于娃娃菜，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.2m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的70％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

對(duì)比例4

對(duì)于櫻桃西紅柿，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.3m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的75％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

對(duì)比例5

對(duì)于青椒，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.3m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的85％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

對(duì)比例6

對(duì)于西葫蘆，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，即h取0.3m，p取90％，田間持水量為30％，θmax取田間持水量的100％，θmin取田間持水量的80％，采用定時(shí)定額滴灌的方法，得出在此條件下的相應(yīng)的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率如下表(2)所示。

表(2)

實(shí)施例與對(duì)比例在產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率上的對(duì)比結(jié)果如下表(3)所示。

表(3)

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得出，采用本發(fā)明的設(shè)施蔬菜膜下滴灌方法，葉菜類(lèi)蔬菜能夠增產(chǎn)10％-30％，水分生產(chǎn)效率能夠提高10％-45％。

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得出，采用本發(fā)明的設(shè)施蔬菜膜下滴灌方法，果菜類(lèi)蔬菜以及瓜果類(lèi)能夠增產(chǎn)5％-15％，水分生產(chǎn)效率能夠提高10％-25％。

本發(fā)明能夠根據(jù)作物的生長(zhǎng)習(xí)性及耗水規(guī)律適時(shí)適量的完成作物灌溉，實(shí)現(xiàn)灌溉時(shí)機(jī)的自動(dòng)診斷、灌溉用水量的精準(zhǔn)確定、灌溉過(guò)程的智能控制等功能，達(dá)到省時(shí)省工、節(jié)約用水、提升效率的目的，同時(shí)還能有助于設(shè)施蔬菜的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

上述對(duì)實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本案技術(shù)，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可輕易對(duì)這些實(shí)例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本案不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本案的揭示，對(duì)于本案做出的改進(jìn)和修改，例如，對(duì)于個(gè)別流程步驟所采用的方式、工具等方面的更換，若沒(méi)有產(chǎn)生超出本案之外的有益效果，則都應(yīng)該在本案的保護(hù)范圍內(nèi)。