砧木矮化密植苹果灌溉系统案例分析
一、前言
苹果在我国已有两千多年的栽培历史。西汉司马相如的《上林赋》中：“椁奈厚朴”。其中“奈”多数学者认为就是后来的绵苹果，即中国苹果的古称。
目前中国苹果主要产区分布在：渤海湾产区、西北黄土高原产区、黄河故道和秦岭北麓产区、西南冷凉高地产区。
砧木矮化集约高效栽培是世界苹果产业发展的主要方向。苹果矮化栽培模式具有树冠矮小、通风透光，管理方便、节省劳力，便于标准化作业、易于标准化生产，结果早、产量高、品质好、见效快等优点，是目前世界苹果生产先进国家普遍采用的栽培模式。
海升集团位于古城西安，是全球最大的浓缩苹果汁、浓缩梨汁供应商，是国家级农业产业化重点龙头企业，于2005年在香港上市。海升现代农业是海升集团下属全资子公司，其宝鸡市千阳基地是规模化、机械化、集约化、标准化于一体的现代化苹果种植园区，计划三年时间投资3.5亿元逐步建成万亩高标准化苹果示范园。
园区果树部分是从国外引进的“矮化自根砧苗木”，采用密植栽培模式，每棵树可以产 40公斤苹果，每亩地丰果期产量可达到6－8吨，比传统果园高出3－4倍左右；管理采用机械疏花、机械喷肥、机械采果、中央计算机管理水肥一体化灌溉技术，很少使用人力作业，极大地降低了果品生产的劳动强度，提升了产业发展的整体效益。
二、项目地情况简介
水源主要来源于远距离水库地面水，引水到地块，设置蓄水池，并结合采用地下水源作为补充水源。 项目区种植进口矮化密植苹果，种植株行距为1.0m×3.5m，亩栽190株左右。而目前国内常见的苹果种植栽培的株距2.5m，行距3.5m-4.0m。
三、灌溉系统方案主要设计思路
该项目地是目前全国最大的矮化苹果栽培基地，将采用规模化作业、标准化生产及管理，具有很强的示范和推广效应。一期实施面积2000亩，后续扩展到10000亩，对于种植、管理、使用及后期的维护管理都提出了较高的要求。
苹果树生长时间对水分需求有几个关键时期：萌芽期；开花期；春捎生长和幼果彭大期（此期为需水临界期）；果实迅速膨大期；果实采收前后及封冻前。整个生长期从每年的3月开始到11月份结束，时间跨度比较大，由于项目地多年降水在月份上分布不均，灌溉保证率就非常重要，根据多年降水在设计上充分考虑苹果种植期的需水规律来指导灌溉系统设计保证率。
四、灌溉模式及参数选择
根据项目地情况、种植模式及管理要求，在灌溉产品选型上做了充分的比较和选择。灌溉方式采用局部灌溉的滴灌方式。
采用了TORO公司Drip in内镶园柱式压力补偿滴灌管，滴灌管沿种植行向铺设，每行种植向铺设一条滴灌管。根据项目地情况，滴头设计工作压力为1.5kg/cm2，单滴头设计流量为2.0L/h，滴头间距50cm，滴灌管最大布设距离可达175m，压力损失在250KPa，外径16mm，壁厚1.0mm。
16mm Drip-In 压力补偿滴灌管2.0L/h压力损失图
由于缺乏项目地实测资料，基础设计参数的选择主要综合考虑种植结构、管理要求、就近实验数据及规范要求等。苹果树设计耗水强度采用了西北农业大学水土保植专业相关实验研究，取设计耗水强度为Ea=3.0mm/d；株行距为1mx3.5m，采用滴灌模式，每行树布置 一条滴灌管，取设计土壤湿润比为p=40%，计划土壤湿润层深度为40cm；设计灌水均匀系数满足规范要求，取Cu=0.90，灌溉水利用系数 η≥0.90 。
系统水源，采用远距离管网输水到地头，设置调蓄水池。水泵选择了清水离心泵，过滤器设置2级，第一级选择ALLTOP砂石过滤器，第二级采用ALLTOP网式过滤器，采用自动反冲洗控制（可选择压差模式、时间模式开启）。
五、中央计算机控制模式选择
由于项目地块比较分散，且互相之间有一定的距离，为了分散和集中管理的兼容，采用了中央计算机管理系统，中央机房安排在3公里之外的管理办公室，每个首部系统设置一套田间控制器，中央机房同田间控制器采用UHF和SIM通讯，田间控制器同电磁阀之间采用二线控制器。
SENTINEL智能灌溉管理系统将智能技术、计算机应用技术、气象数据检测技术应用于种植园区的灌溉信息管理和运行决策。系统根据实时气象数据按需灌水，比简易控制方式节水20%–25%，与手动系统相比较，节水效果达25%–45%。在合理利用天然降雨的同时， 系统实现流量管理和分区灌溉，避免过量灌溉，确保每种植物获得需要的水量。
中央计算机系统具有下列功能：
1、中文操作界面，即时的使用帮助功能。程序灵活，使用简单、方便。
2、自动进行流量管理，使系统在最高效的工况下运行。高度节水、节能。
3、灌溉可通过ET值（由气象站采集）自动调节灌水延续时间。但可设最小ET值，以保证最小灌水深度。也可在程序中根据各电磁阀后的植物情况和土壤情况进行修正灌水比例。
4、全天候（24小时）监控并记录所有工作数据，自动产生工作报告。
5、可连接ET传感器（或气象站）、流量传感器、风速传感器、冰点传感器、湿度传感器和雨量传感器等。
6、具有MAP TO功能，即在田间控制器下连接子控制器系统。
7、流量管理能力。流量管理监控和排序阀门运行，使系统不超过预期的设计流量，流量管理，尤其对多站灌溉运行管理，可以缩短总得运行时间和灌溉窗口。对于本果树滴灌项目，通过流量管理设置，能自动限制和防止每条管路的过载流量，减少压力损失，使系统压力稳定，灌溉系统均匀，缩短运行时间。
8、流量监测功能。利用流量传感器监测田间水力状况，实时检查破裂的管道、人为破坏或阀门跑漏等。如果发现系统问题的位置，可以单独关闭阀门或发出警告。
9、最小流量警报可促使控制器关闭主要的出水口，以避免水泵受到损坏。在这种情况下，灌溉程序将持续运行。该警报功能是由中控系统集中控制的。
10、流量异常是指在任何站点都没有运行的情况下，传感器检测出系统中有流量通过。
11、过流警报在流量菜单正确设置后，控制器将监控灌溉系统运行时的流量情况。如果某个站点在运行过程中出现问题，如出现管路破裂或首部破裂等情况，造成水量异常损失，控制器将发出警报。当多个站点同时运行时，其中的一个站点发生故障，造成系统流量异常，控制器会逐个关闭站点并检查流量状况，直到故障点或相关站点被确认并关闭，其它站点将继续正常工作。
12、电流过载警报如果某个站点存在会导致保险丝融断的电力过载问题，控制器将启动相关站点的电流过载警报。你可以在菜单中查看并修改站点的电流过载警报，即使某个站点出现该警报，你也可以通过程序菜单来修改相关的内容。
13、流量图绘制，是系统当前运行站点的流量大小过程图，流量图显示的逐分流量过程图，以便操作者浏览，必要时修改灌溉制度。为客户的后续管理提供参考和用水便利。
六、结束语
目前参与实施的海升现代农业千阳矮化密植苹果种植基地，2012年已经完成了一期灌溉工程2000亩地，2013年完成了二期灌溉工程1500亩地。这些项目的取得，经历了业主严格的市场调查、品牌选择、技术方案竞争、价格考评及公司综合实力等方面的调研，最后由北京东方润泽生态科技股份有限公司提供设备选型、技术解决方案及灌溉工程施工等交钥匙工程。
矮化密植苹果园防冰雹网
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