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人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系国际领先

2019-01-31 13:35:23来源:中国绿色时报作者:丁洪美编辑:xwbj3
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  1月23日,“人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系”科技成果通过中国林学会科技成果评价。评价委员会专家认为,这项成果将智能控制系统、滴灌系统和水肥一体化管理制度有机结合,在我国首次提出了完整配套的人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系,实现了人工林的节水、节肥、高效、环保的可持续经营,整体达到国际先进水平。

  这项研究由中国林业科学研究院华北林业实验中心主持完成。针对我国水资源短缺,林业生产经营粗放、人工林生产力普遍低下等突出问题,瞄准解决人工林滴灌局部灌溉理论与方法、人工林滴灌的智能化管理以及人工林滴灌水肥一体化管理制度等关键技术问题,华北林业实验中心兰再平研究员率领的科研团队从2009年起,开始研究人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系,先后实施了国家级研究项目4项、国家级科技推广(转化)项目2项、省级科技推广项目6项,研究地点布局到北京、内蒙古、宁夏、山东和安徽5省(区),研究树种和人工林类型涉及杨树、刺槐等用材林,锦绣海棠、枸杞、文冠果等经济林,樟子松、榆树、银杏、栾树、白蜡等生态景观林以及卫矛、海棠等绿化大苗,营建智能滴灌试验示范林面积达2770亩。

  “人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系”主要技术成果体现在6个方面:

  研发了基于物联网的人工林滴灌智能控制系统。该系统搭载了控制和采集芯片以及各类传感器接口,支持NB-iot/LoRa低功耗网络的万能采集控制器,支持手机APP与系统软件云平台,具备植物生长环境因子监测、灌溉管理、设备监测、实景监测、实时监测预警、现场互动、火情预测、多用户管理等八大功能。

  揭示了滴灌栽培人工林局部灌溉条件下的根系分布规律,据此提出了滴灌栽培人工林局部灌溉的科学依据以及沿树行铺设一条滴灌管的设计方法,解决了长期以来存在的人工林滴灌系统灌水器布设不合理的问题。

  提出以滴灌栽培人工林吸收根主要分布土层含水率的年变化规律作为科学灌溉的依据,实现了滴灌栽培人工林在整个生长季内的精准灌溉。

  提出了以单次有效灌溉时长(灌溉量)及沿树行滴灌管下土壤湿度传感器指示出的土壤含水率为指标制定人工林灌溉制度的方法,制定了不同土壤类型人工林的智能滴灌灌溉制度。

  提出了以林木生长量为目标的人工林对氮、磷、钾营养元素的年吸收量为依据制定滴灌施肥制度的方法和以果实产量为目标的人工林在各生长发育期对氮、磷、钾营养元素年吸收量为依据制定滴灌施肥制度的方法,制定了杨树、刺槐等用材林和苹果、枸杞等经济林的滴灌施肥制度,实现了人工林精细化滴灌施肥。

  制定了《人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术规程》,包括智能控制系统的组成与功能,人工林滴灌系统的设计、运行与维护,智能滴灌栽培人工林的灌溉制度及其制定方法,智能滴灌栽培人工林的施肥制度及其制定方法等内容,用于指导林业生产单位学习、掌握和应用该科技成果。

  目前,人工林智能滴灌水肥一体化栽培技术体系在北京、内蒙古、宁夏、河北、浙江、山东、安徽、青海、甘肃、山西10省(区、市)推广应用超过3万亩,实现节水40%-60%,提高劳动效率80%以上,增加林木生长量和经济林果实产量30%-160%。以10年为运营周期的投资内部收益率提高了5%-32%,每年增加利润(用材林、经济林、绿化大苗)1462万元,每年节约成本(生态景观林养护)388万元,经济、生态和社会效益显着。

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