E04
温室滴灌的排液电导率闭环施肥触发器
Drainage-EC Closed-Loop Fertigation Trigger for Small Greenhouses
1 · 创新命题
中 面向小型基质栽培温室种植者的夹装施肥决策器，用进液/排液电导率、排液比例与基质含水量， 在盐分累积真正越界时才提示冲洗或调低营养液，把“按日历加肥/冲洗”替换为按根区质量平衡行动， 相对 Priva/Hoogendoorn 级温室控制系统保留旧泵阀并提供可审计的肥料与排水差值。 EN A clip-on fertigation trigger for small substrate greenhouses that uses inlet/drain EC, drain fraction and moisture to act only when root-zone salt balance crosses a measured boundary, retaining existing pumps instead of requiring an enterprise greenhouse controller.
2 · 背景与空白
基质栽培需在产量、肥料流失与盐害之间折中。大型设施可用 Priva Connext、Hoogendoorn IIVO 等平台 做灌溉配方和排液监测；小温室常靠手持 EC 笔与固定冲洗周期。FAO 灌溉排水资料和荷兰温室研究早已 说明排液率与 EC 的意义，开源项目 OpenAg 也展示过环境控制，但把单次 EC 阈值当根区盐分会受温度、 水分与传感器漂移误导。空白在：不替换施肥机、以进排质量平衡和传感器不确定度给出“现在该不该 冲洗”的低成本工作流，并实测肥料投入与排液负荷的共同变化。 这不是 SeedShift 式精量播种，也不做 泛化“AI 农业平台”。
3 · 可检验假设
H1 在同品种、同光照区组的小型番茄或叶菜基质栽培中，闭环组相对固定日历组使单位鲜重的营养液 浓缩液用量下降 ≥ 15%，同时鲜重不低于对照的 95%，排液 EC 超过预设安全带的时长下降 ≥ 30%。 H2（机制/采纳）收益主要来自减少无必要冲洗而非少浇水；种植者可在一次培训后正确解释“高 EC 但 基质过干”的拒绝判断，避免把相关信号当单一施肥命令。
4 · 量化验收标准
- 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建 EC/流量管线复现 ≥ 5 种 NIST 可溯源电导率标准液与已知 体积标定值，EC 偏差 ≤ 3%、累计流量偏差 ≤ 5%。此条不过，后续全部结论无效。
- 至少 12 个独立种植单元，闭环/日历随机分组，各覆盖完整短周期或 ≥ 8 周；预先固定剔除规则。
- 时间序列按日期留出，不以连续分钟当独立样本；报告中位数与四分位距，并量化随机划分的高估幅度。
- 肥料边界按实际浓缩液质量/体积与配方计算；不把 EC 直接宣称为氮、磷浓度。
- 同时报鲜重、品质代理、用水、排液量与排液 EC；负面结果不得只挑节肥一项展示。
- **最容易犯的致命错误：**同一水槽供多个盆却把每盆当独立重复，造成伪重复；实验单位必须按独立回路定义。
5 · 数据与工具
| 用途 | 来源 / 工具 |
|---|---|
| EC/温度 | Atlas Scientific EZO-EC 或 DFRobot 工业 EC 探头 ×2（约价需核实），每周标准液复核 |
| 流量/水分 | 称重式排液桶优先；廉价霍尔流量计仅作连续趋势；电容含水探头需基质内标定 |
| 控制 | ESP32 + 光耦继电器，只给提示或控制低压旁路泵；不改主施肥机安全逻辑 |
| 生物材料 | 单一品种幼苗、椰糠/珍珠岩同批基质、可追溯营养液配方 |
| 对照基准 | NIST/厂家标准液、FAO/公开温室排液管理资料——仅用于校验与对比 |
能力边界：EC 是总离子强度代理，不能区分单种养分；小型试验也不能证明商业温室全年产量收益。 Priva/Hoogendoorn 的具体功能与报价需按当地经销商核实，不作未经报价的价格坍塌数字。
6 · 赛季执行路径
- 第 1–2 周：EC 温度补偿、标准液与称重流量双校验。
- 第 3 周：用无植物基质做盐加入—冲洗质量平衡，冻结安全带与拒绝判断。
- 第 4 周：随机分组、统一苗龄与初始基质 EC，启动对照。
- 第 5–9 周：连续记录；每周盲称鲜重代理与校准探头，不中途改阈值追结果。
- 第 10 周：计算单位鲜重投入、排液负荷与越界时长；做日期留出分析。
- 第 11 周：让 ≥ 3 位种植者试读告警，记录误解与采纳障碍。
- 第 12 周：完成质量平衡图、BOM、单位经济与简述。
7 · 新颖性边界
不声称发明 EC 施肥控制、发现植物盐胁迫机理或替代农艺师。已有工作：Priva Connext、 Hoogendoorn IIVO 已用于商业温室控制；FAO 与温室研究已有排液 EC/比例指导；MIT OpenAg 展示过开源环境控制。本项目贡献是小温室旧泵阀上的进排质量平衡触发、把节肥与排液负荷/产量 同时验收，以及公开拒绝判断规则。护城河类型：工作流替换（D）+ 极端具体（G）；跨作物的已校准 安全带可成为数据资产，但单季结果不声称普适。
8 · go/no-go
第 3 周末：无植物质量平衡闭合误差须 ≤ 10%；否则具名降级为 DrainEC-Logger 排液审计器， 只记录与提示，不自动控制。第 5 周末：任一组传感器失效率 > 20% 或独立回路 < 8 个，则降级为 配对盆交换设计并只报探索性效应量。第 9 周末：植物死亡率 > 15% 或两组初始差异 > 10%，停止产量 因果主张，改以无植物盐质量平衡 + 传感可靠性为主结论，仍保留“何时冲洗”的框架。