上个世纪80年代，北京市顺义区率先在种植大田农作物方面推广喷灌技术，此举成为北京市节水农业的雏形。经过30多年的发展，从单纯节水到水肥一体，北京市节水农业的科技含量和智能化程度不断提高，走上了一条资源节约型、环境友好型的都市农业发展之路。
现代农业产业技术体系北京市创新团队粮经团队首席专家王俊英说：“水肥一体化是农业节水和节肥技术的有机融合。在大田作物和设施蔬菜生产中大力推广和应用该项技术，可以达到省工、省时、省力，节水、节肥、节地，增产、增收、增效的‘三省’‘三节’‘三增’效果。”
喷灌施肥，种地变得更简单
与往年相比，今年密云区河南寨镇平头村村民王守财种植冬小麦可是够轻松的。6月8日，看着成熟的小麦，心情大好的王守财唠叨起往事：“以前，村里每户都种几亩小麦，浇水、施肥全靠人工，三天两头往地里钻。一到集中浇水的时期，大伙儿都在井房门口排着队等着刷卡浇水，一次就得七八个小时，不仅费时间，跑冒滴漏浪费水的现象也很普遍。”2015年，平头村3000亩农田安装了中心支轴式喷灌机和地埋式伸缩喷灌设备，北京市农业技术推广站同步配备了20套具有自主知识产权的一键式喷灌施肥机，浇水施肥靠设备自动运行，村民种地告别了排队浇水、人工撒肥的时代。
农艺师孟范玉告诉记者，中心支轴式喷灌机根据作物对水分需求以及土壤墒情实现随时变量灌溉，一台中心支轴式喷灌机可以控制400亩地。但是使用中心支轴式喷灌机要求地块平整、呈正方形，且田间无障碍物，对地块要求较高，而地埋式伸缩喷灌设备的出现正好弥补了这一缺陷。地埋式伸缩喷灌设备的特点是灌溉前喷头埋于耕作层以下，不影响农机耕作；灌溉时喷头能够自动顶出地面并进行喷水，灌溉结束后又能回缩至耕作层以下。
平头村大田作物种植正是采用了“中心支轴式喷灌+地埋式伸缩喷灌+一键式喷灌施肥机”的智能化、机械化的耕作方式。该村党支部书记王响中有着新想法：利用现有的喷灌施肥设备，可以再为村民“减负”。村民每亩地支付200元，由村集体统一播种、打药、浇水、施肥、收割，村民只管销售。现在，村集体长期雇用10个人，六七天就能把3000亩地浇一遍，30分钟就完成10亩地的施肥计划。从使用喷灌施肥技术的统计数据来看，与之前大水漫灌和人工撒肥相比，节水能达到50%～60%，省肥可达到50%以上。“水肥一体化的使用，对贫瘠地块种植小麦的产量增产作用明显，以前亩产400斤左右的地块，现在产量可以达到700斤以上。”王响中说。
目前，喷灌施肥技术在北京已经推广应用近3.5万亩，示范区亩产较常规对照田增产6.4%，亩灌溉节水12.4%，养分生产效率提高12.7%。
光照决策，设施蔬菜更精细
几天没露面的张书田来了。在顺义区顺沿特菜基地的无土栽培茄子棚室，张书田看看茄秧，一会儿的功夫又走了。对于他来说，干活如此轻松靠的是棚里安装的依据光辐射自动运行的灌溉施肥系统。“依据光辐射的灌溉系统操作简单，参数都是提前设定好的，平时不用操作，只需在苗期、花期、果期调整到相应档位，设备就可以根据设定的参数自动运行，完成自动灌溉施肥。”张书田说。
高级农艺师程明介绍，依据光辐射的灌溉施肥系统核心是通过光照传感器测定的数据来决策水肥管理。常见的无土栽培水肥管理决策方法是时序法，即通过定时器，人工设定什么时间浇水、施肥，一天浇几次，阴天时作物耗水量低，需要人工关闭系统或调整水肥参数。还有一种方法是根据土壤墒情来决定灌溉起点，这种方法的局限性是单点测量土壤墒情，代表性较差，且水分传感器监测数据有延迟，影响决策。“依据作物水肥需求与光辐射的相关性建立数据模型，实现了水肥实时调整和按需供应，在满足作物水肥需求的前提下最大限度地节水节肥。”程明说。
此外，依据光辐射的灌溉施肥系统在手机、电脑可以实时监控，同步共享棚室里的数据信息，是目前国际上水肥一体化的先进技术之一。
作为应用依据光辐射的灌溉施肥系统的示范点，顺义区木林镇绿富农果蔬产销专业合作社采集的番茄种植数据显示：与基地常规水肥管理对照，番茄亩产比常规增产17%，VC含量提高15.5%，每亩节水53.3立方米，节肥28.9%，每亩节省两个人工。
智能灌溉，草莓生产更高效
万德草莓庄园位于北京市小汤山镇，是昌平区草莓水肥一体化示范区之一，每年可以向市场提供至少500万株日系草莓原种苗和草莓商品苗，3万公斤草莓鲜果。让庄园负责人李伟斌最头疼的事就是用工，他说：“设施草莓生产是劳动密集型产业，现在从事农业一线生产的人员老龄化严重，浇水、施肥工作量非常大。而且草莓生产的水肥管理非常精细，专业的技术工人越来越少，用工越来越贵。”
“规模化的农业生产组织解决用工问题只能靠智能化、机械化来实现，这也是现代农业发展的趋势。”李伟斌说。北京市农业技术推广站为万德草莓庄园引进的西班牙NUTRITECH全自动灌溉施肥机，能够管控38栋草莓育苗棚和生产温室。该系统包括过滤器、控制器、搅拌器、电磁阀、母液桶等设备，利用化工原料配制肥液，可在液晶屏幕上设定所需的pH、EC值和灌溉施肥起始时间及持续时间。应用草莓全自动灌溉施肥系统以后，以前20个棚浇水需要两个人浇一天，现在一个人两个小时就能完成，效率提高了12倍。
位于昌平区崔村镇的北京天润园草莓专业合作社的草莓生产示范数据显示，西班牙NUTRITEC全自动灌溉施肥机控制78栋草莓生产温室，亩用水量159立方米，较常规管理亩节水108立方米。草莓亩产2593公斤，灌水生产效率达16.3公斤/立方米，较常规管理提高8.9公斤/立方米。同时，由于应用化工原料配制肥液，可较常规的应用全水溶配方滴灌肥节约肥料成本50%。
草莓全自动灌溉施肥系统一次性投入较高，可李伟斌却说：“对于规模化草莓生产园区来说，人为因素对草莓生产影响比较大，精细化管理是关键，适合大范围管控的自动化系统应用。一个工人年工资支出需要五六万元，草莓性价比比较高，引进智能灌溉施肥系统对于规模化生产的园区来说用得起。”
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