温室经济作物(葡萄)亏水预警与灌溉自动决策系统
成果类型:: 发明专利,新技术
发布时间: 2022-11-07 10:39:12
水分管理对于保障葡萄健康生长与品质提升至关重要,传统的葡萄灌溉控制系统主要考虑土壤水分状况,而对对葡萄生长发育、生理等因素考虑不足,导致灌溉不精准、不及时,本产品综合考虑土壤水分、冠气温差以及葡萄表型等综合指标的变化特征,采用多指标综合决策将葡萄的水分状况进行分级预警,并用不同的预警颜色对葡萄水分亏缺程度进行精准判断。植株轻度亏水时,仅发出水分预警,但不进行灌溉,提高了水分利用效率,当发生严重亏水(水分胁迫)时,系统会自动启动灌溉系统对葡萄进行实时补水,实现了高精度自动灌溉决策,该系统不仅能够应用到各地温室葡萄种植基地水分管理,也可推广到其他日光温室和大田果树和蔬菜上,实现经济作物的精准灌溉与水分高效利用。
沈阳农业大学水肥一体化技术与装备研究团队,针对目前作物灌溉系统智能化不足,开发了基于多要素综合决策的作物需水诊断与智能灌溉系统,实现了作物水分状态监测、预警与智能灌溉的相互统一。不仅大大提高了作物灌溉的精准度,同时还节约了水资源,提高了作物的品质以及水分利用效率。
本系统采用亮点可以体现为“综合决策、分级预警、人工干预、自动灌溉”4方面:综合决策就是利用土壤水分、冠气温差和表型参数对植株水分状况进行综合决策,使得植株水分状况评估更加准确。分级预警是指利用综合决策系统将葡萄的水分状况划分为:正常、亏水预警、严重亏水以及水分异常,相对于传统灌溉系统增加了亏水预警,提高了水分利用效率。人工干预是指发生轻度亏水时,预警灯亮起,但灌溉系统不启动,园艺管理人员可以根据葡萄生长状况与生产经验进行决定是否灌溉。自动灌溉则是指当葡萄亏水严重时,灌溉系统自动启动,及时为葡萄进行水分补给。通过本系统可以对葡萄水分管理提供精准的灌水决策与指导。
传统的作物灌溉系统主要依靠土壤水分状况作为灌溉决策变量,而对作物生长阶段、水分生理以及环境状况考虑不足,本系统综合考虑作物根系层的土壤水分状况、作物冠层表型指标以及冠气温差等因素,对植物的水分亏缺状况做出综合评价,使得对作物水分状况的评价更加精准客观,同时采用预警指示灯对作物的水分状况进行分级预警。通过对作物水分的精准评价与预警,提高了灌溉的及时性与准确性,对物保障作物生命过程健康需水,以及农产品的优质高效生产均具有重要意义。
本产品目前已经在设施葡萄中实施,收到了良好的效果。下一步也可以推广到设施蔬菜、花卉药材等的水分管理中,同时也可以在陆地果园以及大田作物的灌溉中应用。
沈阳农业大学作物水肥一体化技术与装备研究团队,依托 “农业工程”辽宁省一流学科,辽宁省农业水土工程重点实验室,以及“农业水利工程”国家一流本科专业建设点,长期开展作物水肥调控理论、技术与装备方面研究工作。团队负责任人魏新光副教授现为学院农水系主任,国家一流本科专业“农业水利工程”专业负责人。团队长期与沈阳农业大学设施园艺学科李天来院士设施农业工程团队密切合作,联合开发了“设施葡萄水分胁迫分级预警与动态决策系统”,获“首届全国农业水利工程及相关专业创新设计大赛”特等奖。相关技术已申报专利并在沈阳农业大学科研温室进行示范,收到良好效果。
魏新光副教授:设施节水团队负责人,具体负责方向为设施果树水肥调控技术
李波教授:设施蔬菜水肥一体化技术
刘兴安副教授:水肥一体化装备研发与技术集成
姚名泽博士:设施水肥一体化技术研发
本产品的研发依托农业部东北设施园艺观测试验站,以及课题相关人员承担的“国家自然科学基金”“辽宁省自然科学基金”“辽宁省重点研发”等项目,经过多年研发,研制了“设施葡萄水分胁迫分级预警与动态决策系统”,定制了多种作物的水肥一体化灌溉施肥制度,相关产品在试验站科研温室进行了示范,收到了良好的效果。目前正在辽宁设施葡萄温室进行示范性布设、调试与改进。
目前需要寻找合作伙伴,进一步改进设备相关参数与加工工艺,通过资金注入与产业化示范,早日将该商品推向市场。