浅议全生物降解膜、水肥一体化智能控制在甘薯绿色种植上的应用

□文/张海英 赵新

当前农业面源污染及地下水超采，国家粮食安全面临较大挑战，保护土壤环境，发展绿色生态农业、智慧农业，是今后农业产业振兴、提升农村环境，保障国家粮食安全，实现农村经济可持续发展的必由之路。

一、示范区甘薯种植业基本情况

卢龙县种植甘薯历史悠久，距今已有100 多年的历史，是“中国甘薯之乡”“河北甘薯之乡”。甘薯产业作为卢龙县强县富民的支柱型产业，先后与中国农科院国家甘薯研究中心、中科院微生物所、中国环科院、中国农大等科研院校建立了广泛的技术交流与合作，并在卢龙成立了“河北省甘薯产业技术创新战略联盟”，科技创新引领产业发展态势初步形成。2023年卢龙县委、县政府立足甘薯种植的基础优势，推广甘薯种植面积11.2万亩，其中淀粉型5.6 万亩，鲜食甘薯5.6 万亩，甘薯产业逐步向“龙头企业+基地+农户”集群化发展。

卢龙县卢龙镇夹河滩片区属暖温带大陆性季风气候区，四季分明。年平均气温10.7°C，多年平均降雨量655 毫米，无霜期175 天左右。地貌类型为平原，土壤多为轻壤质、中壤质淋溶褐土，通透性好，土壤的pH值为6.5～7.5，有机质平均1.1%左右，全氮0.0621%，速效磷11ppm，速效钾118ppm。土壤田间持水量一般在45%～75%，透水率一般在20%～25%，项目区水源充足、农业灌溉水质达标、排水条件良好、电力配套设施齐全，土地平整，适宜深耕松、机械化的作业，适合甘薯生长。卢龙县清喜生态农业有限公司在该村集中流转土地2500 亩，创新发展鲜食红薯（烟薯25）现代化生态种植模式。

二、全生物降解膜技术；水肥一体化智能控制等技术在甘薯种植上的应用

（一）全生物降解膜膜下滴灌技术。依据“全生物降解农用地面覆盖薄膜国家标准”（GB/T35795—2017），全生物降解地膜，选择适宜北方半干旱地区，针对甘薯农作物生长需求特点，进行个性定制，选择后期降解利于糖分积累和薯块生长的主要性能要求的地膜产品，水蒸气透过量在（400 克/平方米·天）以下，有效使用寿命在60 天以上，膜宽95 毫米，厚度0.01 毫米的黑色全生物降解膜。

结合《河北省地膜科学使用及回收工作技术指导手册》种植要求，春季甘薯栽植前15 天，将土地平整细碎、深耕深松、深施生物有机肥和配方肥；耕深25～30厘米，大垄单行，行距0.85米，垄高0.25～0.3米。耕作方式为垄作覆盖“圆头高畦”，起垄机机械化覆膜，膜宽95 毫米，厚度0.01 毫米，中部铺设PE 滴灌管，使地膜拉紧、盖平，不易被风吹动，地膜与垄表面覆盖紧密，容易压盖牢固，每隔3～5米地膜中间压土，实际覆盖面积占总耕地面积的60%～70%。待地温达到要求，选择烟薯25 脱毒苗，株距15 厘米左右，合理密植，亩均5000株种植。

（二）水肥一体化智能灌溉控制技术。配合水肥一体化滴灌灌溉方式安装自动灌溉系统、灌溉远程控制系统、监控系统，以实现智能化监测、控制灌溉供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器将实时监测的灌溉状况，甘薯灌溉定额为45 立方米/亩，75%水文年最低灌溉用水量30 立方米/亩，当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时，最低灌溉电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，自动关闭电磁阀系统。

（三）测土配方、化肥减量增效技术。根据土壤检测结果，有机质、氮磷钾及微量元素含量，结合甘薯需肥特点，分时段分种类的定量施肥。亩均基肥或生物有机肥1 吨；配方肥（N∶P∶K=12∶8∶26）（含有钙、硅、硼、铁、锌等微量元素，）25 公斤；近半个月追提苗肥——尿素4 公斤；20～50 天追低氮高钾肥（NP2O5-K2O=13.5-0-46）3公斤；壮苗肥硫酸钾5公斤单价4.4 元/公斤、尿素5 公斤；施90～100 天催薯肥，可施用低氮高钾肥5 公斤；后期甘薯膨大期施磷酸二氢钾2 次，每次亩施3公斤；达到减少化肥用量，提高肥料利用率，保护耕地、减少土壤污染、提升耕地质量的目的。

（四）绿色种植、病虫害防控技术。依托中薯食品“脱毒苗培养中心实验室”合理选择烟薯25 脱毒苗，减少甘薯薯苗病害的发生；利用害虫对光的趋性，每30亩安装1 盏频振式杀虫灯。达到降低田间落卵量，压缩虫口基数。尤其在夏秋季害虫高发期对甘薯主要害虫起到良好的诱杀作用。

三、技术应用创新点

（一）选用全生物降解膜代替传统地膜。全生物降解地膜在抑制杂草、虫害等方面的作用不亚于聚乙烯膜。全生物降解地膜主要成分为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、聚丙烯等烯烃类原料，可加入适当比例的淀粉、纤维素等，以及其他无环境危害的无机填充物、功能性助剂，可生物降解，在土壤中分解后最终生成水和二氧化碳，不会对土壤造成任何污染，不用回收，节省地膜回收处理费用。

（二）利用物联网实现水肥一体化智能灌溉控制。通过物联网传感器，结合安装相关设备（含智慧农业云平台、气象站、土壤墒情监测、远程监控系统、苗情监控设备、手机APP 监控软件、大屏幕显示器）通过与供水系统（首部枢纽、膜下滴灌）有机结合，可实现过程监控，自动控制，整个系统可协调工作实施轮灌，保障作物优势生长条件，提高灌溉用水效率，实现增产、高效、节水、节电，减小劳动强度，降低人力成本。

（三）实现农业数字化。管理人员可根据智慧农业云平台、气象站、土壤墒情监测、苗情监控设备等相关监控设备，实时监控种植园区各环境参数，综合数据分析，形成量变灌溉系统，实现农业数字化、现代化精准管理。

四、效益分析

（一）全生物降解膜与传统式地膜效益对比。全生物降解膜与传统式地膜相比，具有前期单位应用面积成本高，后期节省废旧地膜回收费用、减少土壤地膜残留量的特点，不考虑财政补贴需增加地膜材料成本60～70元/亩；省工0.35 工日/亩，节省回收费用35 元/亩；避免了由土壤污染、地膜残膜引起的3%～5%作物减产，相当于每亩增产105～175公斤，增收315～525元。

因全生物降解膜利用，自然降解为水和二氧化碳，无需捡拾，减少“白色污染”，降低土壤地膜残留量，农作物秸秆清洁，无塑料悬挂物，饲料化利用，不含薄膜杂质，对牲畜无害，可提高肉类品质；减少农村垃圾，促进了农村人居环境整治提升。

（二）智能控制精准灌溉技术与常规膜下滴灌技术效益对比。水肥一体化智能灌溉控制技术与之前常规膜下滴灌技术相比动力费计算以田间供水耗电费用为基准，可亩均节约用水量2～3 立方米，按灌溉保证率为75%计算，则亩均节约用电0.33 千瓦时。安装自动灌溉系统、灌溉远程控制系统、监控系统等配套系统，使施肥浇水更精准化，显著提高了农业生产经营效率，由原来的2～3 个人配合灌溉到只需要1 个人远程控制，亩均可节省用工1～2个。

（三）实施农业数字化管理技术与传统管理技术效益对比。通过测土配方、化肥减量增效技术后，较之前减少化肥投入量10 公斤/亩，基肥增加生物有机肥的投入量，需增加肥料成本121.5元/亩；通过实施工程节水、农艺节水、生物节水、运用先进的遥感技术和计算机自动监控技术，衔接相关气象、土壤技术参数，达到合理调节水分——营养——产量之间的关系，大大提高了有效水分及肥料的利用率，同等滴灌条件下亩均提高甘薯产量100～200公斤，节约劳动力2.35工日，节本增效近700元。

五、结束语

通过耕地质量保护与提升、深耕松、测土配方、智能控制等多种农艺措施，打农技推广组合拳，发展生态农业，使土壤微生物活跃，田间有益生物增多，改善和保护土壤环境生态平衡；推广全生物降解膜、水肥一体化智能控制等农艺技术在绿色甘薯种植上的应用，效果比较显著，是现代社会可持续发展战略实现的重要组成部分，也是创建资源节约型、环境友好型可持续生态农业、智慧农业的重要组成部分。