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北京市水資源匱乏，屬于嚴重缺水的特大型城市，人均水資源量不足全國平均水平的10%，2019年北京市農業用水為3.69億立方米，占全市用水總量的比例為9%，農業用水中設施農業用水占比超過30%，為第一用水大戶。新形勢下，設施蔬菜年用水量限制在500方/畝以內，農用化肥利用率提高到40%，要實現以上目標，灌溉施肥精準調控是必不可少的技術措施。
作物灌溉施肥受到溫度、濕度、光照、土壤墑情等較多因素影響，其中，光照是影響作物蒸騰蒸發的關鍵因素之一。前人研究結果表明，光照與作物耗水呈線性關系，可以利用光照指導灌溉，實現精準水肥調控。國內的相關研究起步較晚，水肥一體機研發“重硬件輕決策”：硬件設備仿照國外，操作復雜；軟件方面缺乏配套的精準灌溉施肥決策系統。因此亟需簡單易操作，技術門檻低的施肥設備。在此背景下，北京市農業技術推廣站研發了“光智能”水肥一體機。
在位于北京昌平區的金六環農業園蔬菜大棚里，一個約1米高的白色鐵皮柜子，延伸的幾根黑色管道連接著三個水肥桶。北京市農業技術推廣站農藝師岳煥芳介紹，這個原理不復雜，操作也很簡單，“光智能”水肥一體機建立了作物耗水量與光輻射模型，將實時獲取的光照數據與作物耗水量進行擬合，機器內部嵌入了茄果類、西甜瓜和草莓等主要經濟作物的依據光照智能灌溉模型參數。生產人員只需要根據設施生產基本情況、設置作物類型和生育時期等參數，就能根據光照情況實現精準智能灌溉。機器可以根據不同季節、天氣的光照數據對灌溉啟動門檻進行自動校正。使用人員只需要輸入當前階段作物晴天一天需要灌溉幾次，一次幾分鐘這種簡單的數值，機器就可以根據系統自動計算出的灌溉啟動門檻值，依據當天光照情況進行精準智能水肥管理。
“節約了水肥，也節省了人工。”這是園區技術負責人祝寧使用“光智能”水肥一體機最大的感受。同往年草莓的種植管理相比，使用水肥一體機用水量降低了51.1%，用肥量節約了40%，一畝灌溉能夠節省1個人工。據介紹，應用“光智能”水肥一體機管理的草莓，實現對營養液濃度的精準調節，水肥的智能管理，果實可溶性糖提高了10.3%，糖酸比提高了23.1%，水分生產效率提高了81.4%。顆粒飽滿，草莓汁水充足、味道也很甜美。
目前，“光智能”水肥一體機已經在昌平區、大興區和密云區番茄、草莓等經濟作物上建立了7個示范點，該技術成果示范覆蓋面積近三年示范面積累計1500畝，累計節水10萬余方，每畝年節本增收1089元。據了解，北京市農業技術推廣站下一步將“光智能”水肥一體機廣泛推廣應用在蔬菜生產上，進一步降低設施農業用水量，提高水肥生產效率。
