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节能低碳绿色发展 看北京种植业节能减排低碳技术模式

发布时间:2022-09-26 09:11:58 来源:欧宝下载 作者:欧宝官方App注册

  2020年9月22日,习主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中提出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在碳达峰碳中和目标背景下,本周以“节能低碳,绿色发展”为主题的第31个全国节能宣传周拉开了序幕。各地区、各部门围绕“节能降碳,绿色发展”主题,结合实际组织开展具有地方特色和行业特点的宣传活动,广泛宣传节能降碳和绿色发展理念,营造节能降碳浓厚氛围,引导形成绿色低碳生产生活方式,推动全民节能。

  近年来,北京市农业农村局以习新时代中国特色社会主义思想为指导,坚定不移贯彻新发展理念,牢牢把握首都城市功能战略定位,立足农业发展与环境资源承载力相匹配,定位于高质量发展实现节能减碳,积极探索和推进农业农村低碳绿色发展,形成了一系列的节能低碳技术模式和典型案例。

  针对草莓生产存在水肥投入过量,果实品质有待提升的问题,研究集成草莓精量滴灌施肥技术。该技术是在有压水源条件下,利用施肥装置将配制好的水肥混合液肥通过微灌系统均匀稳定适时适量地输送到草莓根部土壤的一种高效灌溉施肥技术。

  近年来引进研发了自动滴灌施肥系统,研发不同生育期营养液配方,集成草莓精量滴灌施肥技术,与常规滴灌施肥相比,亩省工80~86%,省水24~30%,增产6.5~7.9%。

  近五年来,在昌平建立草莓精量滴灌施肥示范区2575亩次,较常规灌溉节水30%、节肥20%左右,糖度提高1~2个百分点,增产10%~15%,共计节水17.7万方,节本增收742.9万元。

  日光温室草莓一般在8月底9月初定植,当年11月中旬至次年5月底采收。定植前需整地、施底肥(腐熟有机肥3~5方/亩,腐熟饼肥150~200公斤/亩,可根据土壤肥力情况适当施入少量复合肥)。做高畦,畦宽40~50厘米,高20~25厘米,沟宽30~40厘米,每畦栽两行草莓,株距17~20厘米。每垄铺设1~2条滴灌管(带),滴头朝上。滴头间距一般10厘米,15厘米或20厘米。

  (1)滴灌系统:滴灌系统一般由水源、首部、给水管、输配水管网组成。滴灌系统的规格和型号,根据生产实际进行设计。整地起垄后沿草莓种植方向铺设毛管(滴灌管或滴灌带)。主管道、支管和毛管连接好后要进行试水,检查有无堵漏现象并及时修复。推荐使用滴灌管,滴头流量0.6~2L/h,粘质土壤可选择小流量滴头,轻质土壤可选择大流量滴头。有些地区如铁锰离子含量太高,容易氧化成为棕褐色沉淀堵塞滴灌管路,建议采用价格相对便宜的一次性滴灌带,1-2个生长季更换一次。

  (2)施肥器选择:一家一户每个温室装一个小的施肥装置(压差式施肥罐或文丘里施肥器),施肥罐容积不低于15升,罐体最好采用深颜色的筒体,以免紫外线照射产生藻类堵塞滴灌系统。规模化园区可以在首部系统安装施肥机自动灌水施肥,或选择大的注肥泵统一施肥。

  建议使用滴灌专用肥,选择符合国家标准的大、中、微量元素水溶肥。要求常温下能够溶解于灌溉水,不产生沉淀,不会引起灌溉水酸碱度的剧烈变化,对滴灌系统腐蚀性较小。有条件的园区也可自配肥,常用肥料有尿素、磷酸二氢钾、硝酸钾、硝酸铵、工业或食品级磷酸一铵、硝酸钙、磷酸、硝酸镁等。

  施肥应根据草莓的生长特性、土壤肥力状况、气候条件及目标产量确定总施肥量、各种养分配比、基肥与追肥的比例;进一步确定基肥的种类和用量,各个时期追肥的种类和用量、追肥时间、追肥次数等。

  草莓定植后及时灌水10~25方/亩,缓苗期视天气情况滴灌5~7次,每次灌水2~3方/亩。结果期建议冬季7~10天灌溉1次,每次3~5方/亩,控制氮肥投入,增施磷钾肥,推荐施用商品水溶肥(16:8:34或19:8:27),每次3~5公斤/亩;春季3~5天灌溉1次,每次1~2方/亩,水溶肥1~2公斤/亩,如果是自己配制的营养液EC值可控制在1.6~1.8ms/cm之间。晴天上午喷施0.1%~0.2%的磷酸二氢钾,0.3%的硝酸钙或糖醇螯合钙叶面肥,每10~15天喷施1次,采收前4天最好不灌水,以提高草莓糖度、硬度和耐贮运性。

  每次滴灌施肥前先灌清水20~30分钟后再随水追肥,每次施肥结束后继续滴清水20~30分钟,以冲洗管道。滴灌施肥系统运行几次后,应打开过滤器下部的排污阀放污,清洗过滤网。施肥罐底部的残渣要经常清理,每3次滴灌施肥后,将每条滴灌管(带)末端打开进行冲洗。

  (2)措施温度、湿度和光照控制。冬季时早上及时卷起棉被提高温室内温度,当温度升高到28~30℃时及时打开风口放风,降低空气湿度。春季时可以中午放下棉被,或者棚面喷施立凉以降温,保持温室内的温度位控制温室内温度白天22~25℃,夜间5~8℃为宜,增加干物质积累,提高草莓品质。大风天气注意及时关闭风口。

  (3)土壤消毒和绿色防控。对于栽培多年的日光温室,应在夏季休闲期采用高温闷棚等方式对土壤和有机肥进行杀菌消毒。做好红蜘蛛、蓟马、白粉病、灰霉病等绿色防控措施,蜜蜂授粉、适宜的温湿度管理、地膜覆盖和合理的栽培管理等措施。

  针对京津冀地区主要粮食作物(冬小麦-夏玉米)传统喷灌中存在的水肥相分离、人工投入多、资源利用率低等问题,从喷灌方式改进、灌溉施肥设备研发和灌溉施肥制度优化等三面开展技术研究并集成技术体系。宽喷幅、大流量固定式喷灌系统和地埋式自动伸缩喷灌系统,解决了半固定式喷灌系统人工投入多、劳动强度大的问题;一键式喷灌施肥机等设备,解决了传统生产中施肥和灌溉环节互相脱离,水肥无法耦合的问题;冬小麦-夏玉米喷灌水肥一体化制度实现了在控制灌溉量和施肥量的同时提高产量和效益,同步提高了水肥资源利用率、劳动生产率和土地产出率。

  该技术2016-2020年在北京地区推广28.0万亩次,亩节水27.2方,亩节约纯养分3.7公斤,亩省工1.2个,亩增产43.2公斤,亩增收188.6元。5年间已在京津冀三地推广应用近700万亩次,共节水3亿多方,节约纯养分近1660万公斤,节约人工320多万工日。

  2015年通州试验站,在小麦全生育期灌水量和施肥量相同的前提下,采用水肥一体化4次追肥亩产607kg,比撒施畦灌方式增产41.1%。与传统灌溉和施肥技术相比,应用喷灌水肥一体化技术可增产小麦玉米8.2-12.5%,水分生产效率提高10.5%-15.3%,养分生产效率提高18.5-22.1%,亩节本增收100元以上。

  以该技术为核心的成果2019年获得国家节水农业科技奖一等奖和北京市农业技术推广奖二等奖

  半固定式喷灌系统。由输水主管、支管和喷枪三部分组成。输水主管埋设于地下,铝合金支管、立杆和喷枪三部分可移动。使用前先根据地块面积排管道组装,一般两个喷枪之间的距离为12-18米,两组喷灌系统之间的距离不超过18米。灌溉结束后人工移动到下一个灌溉区。

  固定管道式喷灌系统。由输水主管、支管和喷枪三部分组成。包括中不同的类型,一类是输水主管和支管均埋设于地下,立杆和喷枪可拆卸。建议喷枪要选择高压远射程喷头(压力大于0.4MPa,大于40米),以减少主管道和支管的投入,降低成本。田间可根据地块形状和面积规划主管和支管的排布。需要灌溉时只需安装好喷枪,打开阀门即可,整个生育期结束后将喷枪拆下保养。另一类是地埋伸缩式喷灌系统。输水主管、支管和喷枪均全部埋于地下,立杆和喷枪一体化可伸缩。灌溉时打开控制阀门,喷枪在水压驱动下从距离地面35-40cm的地下钻出,高出地面80cm左右进行灌溉;到灌溉结束后再缩回到地面以下35-40cm处。

  圆形喷灌机,又称中心支轴式喷灌机或指针式喷灌机,由中心支座、桁架、悬臂、塔架车和电控同步系统等部分组成。装有喷头的桁架(一个桁架成为一跨)支撑在若干个塔架车上,各桁架彼此柔性联接,围绕中心支点边行走边灌溉,灌溉区域如圆形。国内圆形喷灌机的单跨以40和50m为主,控制面积在100~100亩左右。灌溉特点是行走速度可调,灌溉量与行走速度呈反比。

  平移式喷灌机。由塔架支承装有喷头的桁架,边行走边喷洒灌溉,灌溉区域一般是方形。灌溉特点是行走速度可调,灌溉量与行走速度呈反比。

  固定管道式喷灌施肥设备。注肥泵或施肥机的动力泵可选择离心泵、旋涡泵、喷射泵等,要求泵的扬程(工作时的压力)大于管道中灌溉水的压力。

  行走式喷灌系统施肥设备。建议采用容积式泵或可无级变速的注入泵,注肥速度要求可调节且不受管道水压力的影响,以便与行走式喷灌机组的行走速度匹配。

  灌溉策略:足墒播种后,建议全生育期灌溉4-5水:冬季亩灌溉越冬水20-40方,春季灌溉返青水0-20方、拔节水20-30方、抽穗扬花水0-30方和灌浆水15-30方。单次灌溉量根据土壤墒情、降水和小麦苗情适当调整。

  施肥策略:参照《测土配方施肥技术规程》(NY/T2911)确定总施肥量。氮肥总量的30-50%用作基肥,剩余用作追肥,磷肥全部基施或50%采用水溶性磷肥追施,钾肥全部基施或50%采追施。有条件的地区追施含有锌、硼、锰等元素的大量元素水溶肥。春季追肥时期宜以拔节期为主,其他时期根据苗情确定追肥量。

  灌溉策略:华北地区夏玉米生育期雨热同步,建议根据墒情和苗情全生育期灌溉2-3水:苗期水0-20方、拔节-大喇叭口水20-30方和灌浆水15-30方。单次灌溉量根据土壤墒情、降水和玉米苗情适当调整。

  施肥策略:参照《测土配方施肥技术规程》(NY/T2911)确定总施肥量。氮肥总量的50-70%用作基肥,剩余用作追肥,磷肥全部基施或50%采用水溶性磷肥追施,钾肥全部基施或50%采追施。有条件的地区追施含有锌、硼、锰等元素的大量元素水溶肥。追肥时期宜以拔节期到大喇叭口期为主,其他时期根据苗情确定追肥量。

  第一步:在机井出水口和喷灌系统之间安装喷灌施肥机(注肥泵),施肥机(注肥泵)与喷灌管道在出水逆止阀后端、网式过滤器前端,注肥管上安装控制开关,随时控制肥液向喷灌管道的输入,注肥时,通过动力泵将溶肥桶中的肥液注入浇水管道。

  第三步:在执行步骤2的过程中,将按地块面积大小计划施入的水溶肥溶解在肥液桶中,循环溶解。

  第四步:待喷水1/3-1/2后,打开施肥机开关和注肥管上的控制开关,将溶解好的肥液注入主管道,肥液随水喷到麦田。

  第五步:水肥混合液喷完后,继续灌溉冲洗净主管道和小麦叶片,使肥液完全淋到土壤里,以免发生肥液倒流或肥液附着在叶片造成烧苗。

  1.水源(机井)首部需要安装逆止阀,防止水肥混合液逆向流入水源(机井);

  北京市水资源极度短缺已成为限制其都市型现代农业发展的“短板”,而设施蔬菜生产又是用水大户。针对设施蔬菜精准灌溉决策困难、高品质水溶肥缺乏、水肥协同调控设备落后等导致的水肥投入过量、果实品质差和地下水硝酸盐污染等问题,集成的一项技术。通过集成精准灌溉决策系统,实现了依据光照强度、土壤墒情进行精准灌溉,解决了灌溉依靠经验决策导致的灌溉过量问题;通过引进筛选出高品质水溶肥,提高了设施蔬菜果实品质;通过研发单棚精准灌溉施肥设备和轻简式智能灌溉施肥机,实现了蔬菜生产提质增效。该技术体系广泛适用于不同规模设施蔬菜生产。

  三年在北京郊区累计示范推广设施蔬菜精准灌溉施肥技术8.02万亩,设施蔬菜亩均增产270.2公斤。

  应用该技术,设施蔬菜亩均节水84.8方,亩均节肥17.5公斤,亩均节本增收662.6元,节水、节肥和增收效果显著。

  以该技术为核心的科技成果获得了2019年北京市农业技术推广奖三等奖;2019年国家农业节水科技奖二等奖。

  1.采用精准灌溉决策系统:在设施内安装由土壤墒情监测设备、中央控制器、无线解码器、大数据平台等组成的精准灌溉决策系统。通过墒情监测设备实时采集土壤含水量数据,上传至大数据平台,根据预先设置的灌溉策略,计算出需要的灌溉量,将指令发送至用户端,实现精准灌溉决策。以设施黄瓜为例,灌溉策略参数见表1。

  或在设施内安装由光照传感器、采集器、控制系统、电磁阀等组成的精准灌溉决策系统。通过光照传感器采集光辐射能上传至控制系统,当光辐射累积能量值达到预先设定的临界能量值时,控制系统执行预设灌溉策略,并发送信号到电磁阀,控制相应地块所对应输水管路的电磁阀开启,开始灌溉,达到灌溉策略设定的灌溉要求时,电磁阀关闭,完成此次灌溉。部分蔬菜土壤栽培条件下依据光辐射能灌溉系统参数见表2。

  注:灌溉启动:灌溉启动时光辐射累积值J/cm2;灌溉系数:单位面积灌溉量(mL/m2)与累积光辐射能(J/cm2)的比值。

  2.增施高品质水溶肥技术:设施番茄、草莓和网纹瓜等增施酵素、黄腐酸类等功能性水溶肥,可以有效提高果实品质。如施用酵素,番茄第一穗果坐果时开始,每15天用1次,50ml/亩/次,根据留果穗数确定用的次数,一般4-6次。网纹瓜伸蔓期、坐瓜期、膨瓜期、网纹形成期分别施用一次,50ml/亩/次,全生育期共施用4次。

  3.安装精准灌溉施肥设备:一家一户生产者可以采用由比例施肥泵和肥液桶以及控制器等组成的单棚精准灌溉施肥设备。比例施肥泵可以精准控制施肥量和施肥浓度,控制器实现水肥自动控制功能。中小规模生产者可以采用轻简式智能灌溉施肥机,主要由蓄水设备、施肥设备和控制器等3部分组成,嵌入了依据光辐射智能控制系统,可实现精准灌溉。根据作物不同生育时期,确定所需要的肥液浓度,实现精准灌溉施肥。