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摘要：對國外一種先進的節約灌溉——潮汐式灌溉進行了詳細的介紹。潮汐式灌溉應，利
用它可以對植物所需水和營養液進行職能管理，提高植物的產量；另外可減輕勞動強度，
理，並可實現對營養液的循環再利用。這將對我國的灌溉業產生積極的影響。
關鍵詞：植床；灌溉；潮汐；喂液
1 潮汐式灌溉的由來
在本文中潮汐是用來描述灌溉系統功能的，它起源於潮水的漲落，是對植床和地面
灌溉的一種形象說法。在歐洲，這種灌溉用「ebb and flood」來描述(相對於北美的「
ebb and flow」)。在工程術語上「flow」用來描述在管道流動的流體(如空氣或水)，並
不涉及到確定的方向。因此本文將用「潮汐」而不用「漫灌」來描述植床灌溉，但這兩種
灌溉技術並沒有多大的區別。
2 幾何形狀
潮汐式灌溉對植床的工作面要求極為嚴格，必須保證水分能自由地在灌溉區流動。
與此相似，當灌溉完成時花盆內多餘的水分必須回收到植床上，也就是從花盆回收到回液
箱中。植床表面必須非常的水平才能確保水分在灌溉域的良好澆灌——使所有花盆中的基
質在同一時日加濕，多餘的水分在同一時刻回收。另外，植床上大多數盆栽植物澆灌時水
深不應超過18mm。
3 漲潮
在灌溉時，因流入植床的水有一定的壓力，因此。出水口應有防噴濺裝置，以免噴
濕附近的植物。澆灌水應在灌溉花盆前進行橫向流動，以確保水分從花盆底部加濕。如果
情況與此相反，水流橫向流動時便會對花盆造成衝擊，這時花盆中若含有水生病原體，那
麼就會造成病原體的傳播。
4 落潮
與漲潮情況相反，在落潮時花盆內多餘的積水應流回床面上的回流口，直接回收到
回液箱中，而不能進行橫向流動。在潮汐式灌溉時，盆中的基質在短時間內(90~120s)被
水浸泡。當液體回收時澆灌區花盆底部多餘的液體彙集在一起，如果一個花盆的基質小含
有可通過水進行傳播的病原體，那麼後果便可想而知。花盆被水淹沒的越深。問題就會越
嚴重。因此，關鍵是回液水要直接從花盆流到回液箱。
5 植床設計
最終定型的植床是按上述原則進行設計的。植床上兩個方向的水流槽深度不同。在
漲潮時，南北向的深溝槽將進入的水分佈到植床上。由於水位不斷升高，東西向的淺水槽
將水送到花盆底部，水源的進水口有一個防濺裝置蓋。植床上的水幾乎是在同一時間到達
花盆底部。在退潮時，從花盆流出的水經東西向淺水槽而直接彙集到南北向的深水槽內，
然後南北向深水槽將多餘液送回到回液箱小。由於未採用漫灌，這就消除了植床上植物落
葉對余液的影響。由於退潮時東西向溝槽內的水先要流到南北向深溝槽，所以有害物質不
會從一個花盆進入到另一個花盆而引起植物的病蟲害傳播。
6 操作
在每一個植床的端部下面都有一個營養液供應箱，箱液內含有一個將營養液從箱內
送到植床上的潛水泵，泵的流量能在一定時間內完成漲潮，管道的頂部設有一個緩衝裝置
，以免噴濕植物的葉子。據觀察，如果沒有緩衝裝置，這種現象已確有發生，合理的設計
可避免這個問題。當水泵停止工作時，余液經同一管道和水泵返回到液箱中，這樣在灌溉
、回收時可以使用同一管道。
灌溉計劃可由在每個植床上的基質張力儀傳給電腦來控制水泵進行工作。當電腦接
收到低於所設定的張力值時程序就啟動水泵工作，工作時間為一定值，基質濕度張力儀可
用工業上的張力儀，它由一個高流動的陶瓷尖端附加一個電腦環境控制的靈敏的壓力傳感
器組成，張力儀將在頃刻間對基質中的濕度張力變化做出反應。這一點在溫室環境控制中
是很重要的，因為對某些植物來說慢速反饋系統將造成植物的枯萎。
7 單元素配方
雖然在營養液中控制某一元素的成分看起來很重要，但大家需要認識到，幾乎所有
的營養液都是由兩種以上元素組成的(鉀、鈣、硫酸鹽)。改變其中任一元素的含量就會造
成其他元素含量的相應變化。酸是一個例外的情況，對種植者來說，重要的是一旦液體配
方確定，那麼在配液小元素的總含量將保持不變。如果要加入其他元素，可通過增加液箱
的辦法來解決。通常配置的情況是酸液箱、鉀肥液箱、氨肥液箱。
作為種植者要瞭解不同的植物在各個生長期所需的營養是不同的，單一品種種植者
比多品種種植者在這一問題上要簡單些。但是，多品種種植者可通過仔細選擇營養配方和
混液。使營養供給系統成為按所種植植物的近似配方達到設計要求。多噴嘴噴頭將具有極
大的靈活性，但是成本也隨之提高。
8 電腦對配方的選擇
對於水耕種植植物自動施肥程序的指導思想，必須考慮下列兩個事實。
?不向周圍環境排除余液。政府反對向周圍環境排放化學物質、無論其是否有害，這
就要求我們必須控制液體的輸入和輸出。
?能產出優質植物。在程序上比普通種植能產生相同或更優質的植物是最基本的要求
。
如何按營養的要求把接口接到灌溉管理中，如何實現最佳化利用那些較貴的水泵、
閥門和管道。如問使兩個或更多的施肥機利用這一系統在同一溫室中用同一電腦進行運行
等問題，都值得我們思考。設計這一系統執行的獨特方式是電腦控制著灌溉閥，而閥門提
供水分和某一營養配方。這一系統必須確保水泵永不超載運行。如果在同一時間內水閥門
打開的過多，就會造成水泵的超負荷運行。設計一個電腦化、具有多種功能面板的施肥機
，用溫室環境控制電腦驅動它，它的執行參數值按灌溉的要求設定，同時對它的要求是製
作方便、操作簡單、移動靈活、可放置在溫室的任何位置。
當在溫室中建立了灌溉施肥計劃作業時、種植者必須在電腦內的灌溉閥附加一定的
特性作為其屬性。例如閥門53，表示在給定的水流下配加一定的營養液，數字表示水流大
小。閥門是否運用在一個植床上，流量是多少，單個流速是多少，這些，數字取決於閥門
的壓力，而閥門的壓力依賴於系統中其他打開的閥門對泵處壓力的影響。無論灌溉系統中
是否執行營養功能，在溫室中按照灌溉要求匹配水泵和動力系統是完全必要的。
在已設計的軟體中，可以將3個不同的配方一起附加到1個閥門上，按時間的不同閥
門可以從一種配方轉變到另一種配方。這樣一個種植者就可按時間設置不同配方，電腦將
對此閥門按時間自動調整配方。一旦系統配置好後並運行特定的灌溉計劃程序，灌溉計劃
系統把信息傳給電腦來控制特定編號的閥門進行灌溉。計劃系統通過一定的方法讓電腦「
知道」某一編號的閥門需要打開。當接受到指令時，電腦並沒有打開閥門而是將閥門在電
腦內進行排隊。當一個正在工作的注射器完成它的任務時，電腦開始「審視」在其內部等
待工作的閥門排隊情況，並識別哪些閥門具有相同的配方。然後把具有相同配方的流量進
行相加並判斷流量是否超過水泵的最大流量。如果具有相同屬性的流量和小於泵的流量，
那麼電腦按配方要求把信息傳給營養注射器，然後打開這些閥門。如果具有相同屬性的流
量和大於泵的流量，那麼電腦將把排在最後一位的閥門編號返還到隊列中，直到相同屬性
的流量和小於泵的流量時。那麼電腦按配方要求把信息傳給營養注射器。然後打開這些閥
門。處於工作狀態的閥門就從隊列中移走。在下一個灌溉週期開始時。電腦將重新「審視
」在隊列中的閥門列表情況，並判斷那些閥門將進行灌溉作業。在上一個灌溉週期終止時
，電腦將花幾分鐘時間對施肥機進行檢測，然後電腦瀏覽一下排隊情況並判斷那些和排在
第一位閥門具有相同屬性的閥門進行下一個灌溉程序。
9 營養注肥器
現在的施肥機已可按植物的最佳化生長條件不斷地向植物提供水分和營養液，施肥
機有5個單獨的注肥器，由溫室內同一台環境控制電腦控制。溫室環境的綜合參數是很重
要的，如光照度、溫度、相對濕度等，由軟體程序來控制水流和各閥的營養配比。整套系
統是由軟體、硬體、傳輸設備、傳感器、環境控制、灌溉控制及營養控制組成。施肥機含
有4個營養液箱和一個酸箱、主要由下列4部分組成。
?按營養配比從喂液箱到混液箱的注入水泵和三通流量閥。
?在常壓下將水、營養、酸液合在一起的混液箱。
?把混液箱內的液體輸送到灌溉區的主泵。
?施肥機的硬體集成板由EC值，pH值和流量輸入端及酸泵、營養泵、電磁閥、主泵輸
出端組成。
10 操作系統
通過電磁三通閥來實現從喂液箱向混液箱的精確喂液，按營養配比要求，電磁閥可
實現向混液箱供液或返還到原液箱，電腦可對從混液箱流出的液體的pH值、EC值進行監控
報警並調節流速。混合液的配比可由種植者預先設置好，電腦也可做出鹼性曲線，這種監
控只是為了保證系統正常工作，而不是一種適時控制。由於系統或比值傳感器的故障，當
混合液的比值超過設定的極限時，系統就報警並採取必要的措施。由於打開灌溉的閥門數
量不同，系統輸出的流量變化時，電腦通過電磁閥自動控制營養液的喂量，以確保設定的
配比和流量。
11 結 語
通過上面的闡述可以看出，借助一個閥可實現灌溉和施肥兩種功能。也就是說我們
可以在同一時刻按相同配比選擇多個閥進行工作，這樣就最佳化了配置。利用編程軟體可
對不同的報警提示採取相應的措施。潮汐式灌溉將成為我國節約灌溉的一個方向，我們應
大力提倡並加以推廣。■
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志不定 心不安
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