淺議全生物降解膜、水肥一體化智能控制在甘薯綠色種植上的應用

□文/張海英 趙新

當前農業面源污染及地下水超采，國家糧食安全面臨較大挑戰，保護土壤環境，發展綠色生態農業、智慧農業，是今后農業產業振興、提升農村環境，保障國家糧食安全，實現農村經濟可持續發展的必由之路。

一、示范區甘薯種植業基本情況

盧龍縣種植甘薯歷史悠久，距今已有100 多年的歷史，是“中國甘薯之鄉”“河北甘薯之鄉”。甘薯產業作為盧龍縣強縣富民的支柱型產業，先后與中國農科院國家甘薯研究中心、中科院微生物所、中國環科院、中國農大等科研院校建立了廣泛的技術交流與合作，并在盧龍成立了“河北省甘薯產業技術創新戰略聯盟”，科技創新引領產業發展態勢初步形成。2023年盧龍縣委、縣政府立足甘薯種植的基礎優勢，推廣甘薯種植面積11.2萬畝，其中淀粉型5.6 萬畝，鮮食甘薯5.6 萬畝，甘薯產業逐步向“龍頭企業+基地+農戶”集群化發展。

盧龍縣盧龍鎮夾河灘片區屬暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明。年平均氣溫10.7°C，多年平均降雨量655 毫米，無霜期175 天左右。地貌類型為平原，土壤多為輕壤質、中壤質淋溶褐土，通透性好，土壤的pH值為6.5～7.5，有機質平均1.1%左右，全氮0.0621%，速效磷11ppm，速效鉀118ppm。土壤田間持水量一般在45%～75%，透水率一般在20%～25%，項目區水源充足、農業灌溉水質達標、排水條件良好、電力配套設施齊全，土地平整，適宜深耕松、機械化的作業，適合甘薯生長。盧龍縣清喜生態農業有限公司在該村集中流轉土地2500 畝，創新發展鮮食紅薯（煙薯25）現代化生態種植模式。

二、全生物降解膜技術；水肥一體化智能控制等技術在甘薯種植上的應用

（一）全生物降解膜膜下滴灌技術。依據“全生物降解農用地面覆蓋薄膜國家標準”（GB/T35795—2017），全生物降解地膜，選擇適宜北方半干旱地區，針對甘薯農作物生長需求特點，進行個性定制，選擇后期降解利于糖分積累和薯塊生長的主要性能要求的地膜產品，水蒸氣透過量在（400 克/平方米·天）以下，有效使用壽命在60 天以上，膜寬95 毫米，厚度0.01 毫米的黑色全生物降解膜。

結合《河北省地膜科學使用及回收工作技術指導手冊》種植要求，春季甘薯栽植前15 天，將土地平整細碎、深耕深松、深施生物有機肥和配方肥；耕深25～30厘米，大壟單行，行距0.85米，壟高0.25～0.3米。耕作方式為壟作覆蓋“圓頭高畦”，起壟機機械化覆膜，膜寬95 毫米，厚度0.01 毫米，中部鋪設PE 滴灌管，使地膜拉緊、蓋平，不易被風吹動，地膜與壟表面覆蓋緊密，容易壓蓋牢固，每隔3～5米地膜中間壓土，實際覆蓋面積占總耕地面積的60%～70%。待地溫達到要求，選擇煙薯25 脫毒苗，株距15 厘米左右，合理密植，畝均5000株種植。

（二）水肥一體化智能灌溉控制技術。配合水肥一體化滴灌灌溉方式安裝自動灌溉系統、灌溉遠程控制系統、監控系統，以實現智能化監測、控制灌溉供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器將實時監測的灌溉狀況，甘薯灌溉定額為45 立方米/畝，75%水文年最低灌溉用水量30 立方米/畝，當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時，最低灌溉電磁閥可以自動開啟，當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額后，自動關閉電磁閥系統。

（三）測土配方、化肥減量增效技術。根據土壤檢測結果，有機質、氮磷鉀及微量元素含量，結合甘薯需肥特點，分時段分種類的定量施肥。畝均基肥或生物有機肥1 噸；配方肥（N∶P∶K=12∶8∶26）（含有鈣、硅、硼、鐵、鋅等微量元素，）25 公斤；近半個月追提苗肥——尿素4 公斤；20～50 天追低氮高鉀肥（NP2O5-K2O=13.5-0-46）3公斤；壯苗肥硫酸鉀5公斤單價4.4 元/公斤、尿素5 公斤；施90～100 天催薯肥，可施用低氮高鉀肥5 公斤；后期甘薯膨大期施磷酸二氫鉀2 次，每次畝施3公斤；達到減少化肥用量，提高肥料利用率，保護耕地、減少土壤污染、提升耕地質量的目的。

（四）綠色種植、病蟲害防控技術。依托中薯食品“脫毒苗培養中心實驗室”合理選擇煙薯25 脫毒苗，減少甘薯薯苗病害的發生；利用害蟲對光的趨性，每30畝安裝1 盞頻振式殺蟲燈。達到降低田間落卵量，壓縮蟲口基數。尤其在夏秋季害蟲高發期對甘薯主要害蟲起到良好的誘殺作用。

三、技術應用創新點

（一）選用全生物降解膜代替傳統地膜。全生物降解地膜在抑制雜草、蟲害等方面的作用不亞于聚乙烯膜。全生物降解地膜主要成分為具有完全降解特性的脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族共聚酯，不得含有聚乙烯、聚丙烯等烯烴類原料，可加入適當比例的淀粉、纖維素等，以及其他無環境危害的無機填充物、功能性助劑，可生物降解，在土壤中分解后最終生成水和二氧化碳，不會對土壤造成任何污染，不用回收，節省地膜回收處理費用。

（二）利用物聯網實現水肥一體化智能灌溉控制。通過物聯網傳感器，結合安裝相關設備（含智慧農業云平臺、氣象站、土壤墑情監測、遠程監控系統、苗情監控設備、手機APP 監控軟件、大屏幕顯示器）通過與供水系統（首部樞紐、膜下滴灌）有機結合，可實現過程監控，自動控制，整個系統可協調工作實施輪灌，保障作物優勢生長條件，提高灌溉用水效率，實現增產、高效、節水、節電，減小勞動強度，降低人力成本。

（三）實現農業數字化。管理人員可根據智慧農業云平臺、氣象站、土壤墑情監測、苗情監控設備等相關監控設備，實時監控種植園區各環境參數，綜合數據分析，形成量變灌溉系統，實現農業數字化、現代化精準管理。

四、效益分析

（一）全生物降解膜與傳統式地膜效益對比。全生物降解膜與傳統式地膜相比，具有前期單位應用面積成本高，后期節省廢舊地膜回收費用、減少土壤地膜殘留量的特點，不考慮財政補貼需增加地膜材料成本60～70元/畝；省工0.35 工日/畝，節省回收費用35 元/畝；避免了由土壤污染、地膜殘膜引起的3%～5%作物減產，相當于每畝增產105～175公斤，增收315～525元。

因全生物降解膜利用，自然降解為水和二氧化碳，無需撿拾，減少“白色污染”，降低土壤地膜殘留量，農作物秸稈清潔，無塑料懸掛物，飼料化利用，不含薄膜雜質，對牲畜無害，可提高肉類品質；減少農村垃圾，促進了農村人居環境整治提升。

（二）智能控制精準灌溉技術與常規膜下滴灌技術效益對比。水肥一體化智能灌溉控制技術與之前常規膜下滴灌技術相比動力費計算以田間供水耗電費用為基準，可畝均節約用水量2～3 立方米，按灌溉保證率為75%計算，則畝均節約用電0.33 千瓦時。安裝自動灌溉系統、灌溉遠程控制系統、監控系統等配套系統，使施肥澆水更精準化，顯著提高了農業生產經營效率，由原來的2～3 個人配合灌溉到只需要1 個人遠程控制，畝均可節省用工1～2個。

（三）實施農業數字化管理技術與傳統管理技術效益對比。通過測土配方、化肥減量增效技術后，較之前減少化肥投入量10 公斤/畝，基肥增加生物有機肥的投入量，需增加肥料成本121.5元/畝；通過實施工程節水、農藝節水、生物節水、運用先進的遙感技術和計算機自動監控技術，銜接相關氣象、土壤技術參數，達到合理調節水分——營養——產量之間的關系，大大提高了有效水分及肥料的利用率，同等滴灌條件下畝均提高甘薯產量100～200公斤，節約勞動力2.35工日，節本增效近700元。

五、結束語

通過耕地質量保護與提升、深耕松、測土配方、智能控制等多種農藝措施，打農技推廣組合拳，發展生態農業，使土壤微生物活躍，田間有益生物增多，改善和保護土壤環境生態平衡；推廣全生物降解膜、水肥一體化智能控制等農藝技術在綠色甘薯種植上的應用，效果比較顯著，是現代社會可持續發展戰略實現的重要組成部分，也是創建資源節約型、環境友好型可持續生態農業、智慧農業的重要組成部分。