《基于根层调控的设施蔬菜水肥药协同利用关键技术开发与示范》

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该项目属于农业科学技术领域。

中国设施蔬菜种植面积约占蔬菜种植面积的18%,产量占30%左右,有效保障了中国蔬菜的供给。但水肥药施用存在施肥过量、灌溉方式落后、农药施用不合理等问题,导致了水肥资源浪费、土壤盐渍化和水体环境污染。水肥一体化因其具备“控水减肥”功能,可将水分和养分均匀、准确、定时定量地供应给作物,已广泛应用于干旱缺水及经济发达国家,其中以色列90%以上农业实现水肥一体化,因此在中国有较大的发展空间。《国家农业节水纲要(2012-2020)》、《推进水肥一体化实施方案(2016-2020年)》等政策中均把水肥一体化技术作为发展高产、优质、高效、生态、安全现代农业的重大技术。

中国水肥一体化技术推广相对迟缓,主要原因如下:一是水溶性肥料成本高、水肥药共稳性差、功能单一、品质较低;二是灌溉施肥装备缺乏时间控制策略与作物环境关联性强的智能决策系统;三是施用效果无法通过系统评价快速、准确反馈指导用肥决策。因此,亟需建立贯穿“产品研制-技术开发-应用评价”全过程的设施蔬菜水肥药协调利用生产与应用体系。

针对以上问题,在国家自然科学基金等专项计划支持下,该项目以水肥药协同利用为目标,创新了氮素与水分协同精准供应理论,突破了低成本、功能型水溶肥、智能决策装备及适宜性评价体系等产业化关键技术,完成了基于根层调控的设施蔬菜水肥药协同利用关键技术开发与示范。主要创新点如下:

1、研发出磺化法提取腐植酸、复合降解法制备海藻酸、硝酸钾联产液体硝酸铵等工艺技术,开发了功能载体与水溶肥原料精准复配技术,研制出具有降盐改土、抗逆促生、活化养分的设施蔬菜专用功能型水溶肥系列产品,明确了最佳农药匹配剂型,解决了功能载体与水溶肥无法协同增效、水肥药无法协同利用的技术难题,产品成本降低30%以上,生产效率提高20%。

2、创建了氮素供应与水分供应精准协同理论,开发出以水分调控为核心的氮素根层调控技术,解决了设施蔬菜种植中氮素过量的问题。开发出基于LabVIEW平台的水、肥、药智能决策系统,研制出智能水、肥、药一体化设备,解决了传统水肥药一体化装备难以对多个控制对象同步精准控制、肥药混合实时性差、设备智能化水平较低的问题,可节水30%-50%,节肥约40%,实现了水肥药的高效协同利用。

3、开发出微灌施肥一体化适宜性评价系统,系统评价了水肥一体化技术施用效应,建立了水肥一体化工程适宜性评价体系。制定了番茄、辣椒、黄瓜等8种优势设施蔬菜最佳养分和水肥管理方案,形成了《水肥一体化技术规范总则》(NY/T2624-2014)技术规程,与传统施肥技术相比,设施蔬菜平均增产15%-28%。

项目已授权专利17件,软件著作权1项,制定行业标准2项,发表论文14篇,出版专著2部。成果已在山东菏泽、临沭等地进行了转化,建成了年产30万吨水溶肥生产装置,近三年累计销售40.45万吨,实现销售收入24.28亿元,新增利润5.11亿元、税收1.32亿元。项目产品及施用技术已在山东、河北、辽宁、陕西等设施蔬菜优势种植区域累计推广810万亩,总增收节支29.41亿元。

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