水肥一體化精密灌溉施肥技術是一種集施肥（féi）與灌溉於一體的新型精（jīng）準（zhǔn）農業技術。將固體肥料和液（yè）肥混合均勻、準確地（dì）施入作物根係土壤中。有效地控製了灌水量和（hé）施肥量，提高了水肥利用效率。本文論述了水肥（féi）一體化精密灌溉施肥的（de）基本（běn）組成和應用效果。介紹（shào）了自動精密滴灌施肥機的工作原理和技術性能。對施肥裝置、混合裝置、過濾裝置、EC/PH監測反饋裝置（zhì）、精確灌溉施肥的模（mó）糊控製技術

進行了探索和研究。提出了（le）實現水肥與自動精密灌溉施肥一體化的主要技術途徑。


前言

水肥一體化精準灌溉和施肥技術是（shì）一種集灌溉和施肥於一體的精細灌溉和施肥的新型農業技術。該技術采用壓力灌（guàn）溉（gài）係統將可溶性固體肥料或液體肥料（liào）喂入作物根部土壤，均勻（yún）灌溉 ，並根據作物生長需要在整（zhěng）個生長期內進行（háng）水分和養分。 。定量 定時，按比例提供。

實現水肥一體化（huà）精準施（shī）肥技術需要相應的供水 肥料 自動精密灌溉施肥 灌溉管網等設施，關鍵核心裝置是自動（dòng）精密灌溉施肥設備。該設備可在（zài）野外控製或由氣象站控製器外部控製，通過實（shí）時監測EC（電導率）/PH（pH）值，肥料（liào）可準確地將肥料養分注入灌（guàn）溉主網絡，以（yǐ）精確執行灌溉。施肥。

1 灌溉施肥設備

自動精確灌溉施肥機（jī）組成（chéng）及（jí）主要性能自動精密灌溉機由電（diàn）動水泵 施肥設備 混合設備（bèi） 過濾設備 EC/PH檢測（cè）和（hé）監測反饋（kuì）設備 差壓（yā）恒定設備 自動控製係（xì）統。根據輸入條件或土壤濕度 蒸（zhēng）發 等降雨（yǔ）和光照（zhào）強度等傳（chuán）感（gǎn）器，充分智能調節和控（kòng）製灌溉施肥。在施肥過程中，可以選擇和設定灌溉和施肥程序，灌溉作物的灌（guàn）溉和施肥（féi）可以根據設定的（de）程序自動定期計算（suàn）;更多（duō）可以看一下

根（gēn）據土壤水分 降雨（yǔ）量 光等因素（sù），實現水肥自動（dòng）調節; EC/PH監測係統用於實時監測灌區的情況，並進行精確和（hé）按比例平（píng）衡的施肥，以實現真正的精（jīng）確施肥。

1.1施肥

由文（wén）丘裏肥料組（zǔ）成（chéng），包括電控閥 止回閥 調節器 抽吸軟管和管道配件。文丘裏肥料的核心（xīn）部分是“文丘裏管

”。文丘（qiū）裏管是節流裝（zhuāng）置。其工作原理是當液體流過減小的流動橫截麵的喉部（bù）時（shí），流速增加，動態壓力增加，靜壓（yā）減小。喉部（bù）產生負壓，喉部的負壓用於吸收開口容器中的肥料。

1.2過濾裝（zhuāng）置

肥料（liào）溶解性不好，因而肥液含有一（yī）些固體顆粒的雜質，需過濾出來。係統（tǒng）采（cǎi）用兩級過濾裝置，為碟片式或網式結構。肥液罐（guàn）中未溶（róng）解的顆粒會沉積。

在罐體底部，在肥液入（rù）口處選用粗過濾器，進行第（dì）一次過（guò）濾;在灌溉主水管道中，固（gù）體顆（kē）粒會影（yǐng）響（xiǎng）整個灌溉係統的工作，在肥液進入主水管道前，再進行一次過濾。

1.3混肥裝置

肥液（yè）在（zài）灌（guàn）溉主管道（dào）中與水混（hún）合不均（jun1）勻會降低檢測係統的準確性，需設（shè）置混肥裝置。混肥裝置利用（yòng）液體流動中遇到管道截麵的（de）突變時產生漩渦，且漩渦對液體有一定的混合作用的原理設計，安裝在檢測裝置前，使肥液（yè）通過漩渦能夠（gòu）得到充分的混合（hé），使EC值和PH值將會更（gèng）加準（zhǔn）確、穩定。

2.自動精準灌溉施肥機控製係統

2.1控製係統組成

控製係統由灌溉水與肥液供給控（kòng）製係統組（zǔ）成。其中，肥液供給控製係統（tǒng）由抽吸肥液用的文丘裏施肥器、控製電磁閥、傳感器(主要（yào）測定PH值、EC值等（děng）)和（hé）混合罐、肥料罐組成，如圖2所示（shì）。

2.2控製係統原理

肥液罐裏的高濃度肥液經過（guò）濾（lǜ）器後由文丘裏施肥器注入到混（hún）合罐（guàn），肥料泵從混合罐抽出（chū）肥液輸送進入灌溉主（zhǔ）管道中，同時設置支管連接注肥器，作（zuò）為（wéi）注肥（féi）器的進水管。設置（zhì）EC測量儀檢測主水管道

中的肥液濃（nóng）度，將（jiāng）檢測得到的濃（nóng）度值反饋到單片機與設定值進行（háng）比較，根據信（xìn）號差值通過控製（zhì）電磁閥開關脈衝寬度調（diào）節施肥（féi）量，使主（zhǔ）管道中（zhōng）的肥液濃（nóng）度（dù）值與設定值保持一致，酸堿度的調節與肥液濃度調節類似。

2.3控（kòng）製係統運行

當設定條件或土壤（rǎng）水分探測（cè）儀探測到需灌（guàn）水時（shí），打（dǎ）開肥料泵使其工（gōng）作，借用（yòng）穩壓閥使主管道（dào）中的灌溉水（shuǐ）恒壓流（liú）動，灌溉水經（jīng）過管道1流向灌水器進行灌水作（zuò）業;當需要施肥時，打開文丘裏吸肥管和通往混合（hé）罐管路的（de）電磁閥，啟動（dòng）肥料泵，一部分（fèn）灌溉水經過管（guǎn）道1和2流向管道3和4，給混合灌補水，同時灌溉（gài）水流經文丘裏（lǐ）管產生負壓，把液肥從肥料桶吸出流向混合罐，已經混合充分的肥液在肥料泵的加（jiā）壓作用下進入管道1流向（xiàng）灌水器進行施肥水作業。流入混合罐的水流是沿切向流入的，故液肥與混合罐中（zhōng）的（de）水（shuǐ）能夠很好地混合。混合罐安裝了液位控製閥，會在混合罐（guàn）中的水（shuǐ）位達到（dào）設定值時自（zì）動關閉（bì）混合罐與補水管道之間的通道（dào），當混合罐中的液（yè）位下降時自動打開。

為了能實時高精度地檢測混合罐中肥液（yè）的EC值（zhí）和PH值，在肥料泵的（de）出水口處引出（chū）一路水流2,同時在此檢（jiǎn）測PH值和EC值。單（dān）片機控製程序得到PH值和EC值傳感器的檢測值後，根（gēn）據先前設定的肥料配比，計算（suàn）發出吸肥管路電磁閥開關脈衝寬度指令，通過控製電磁閥的開關時間，使混合液中的肥料配（pèi）比保（bǎo）持在限定的範圍之內。

2.4灌水總量、施肥量和肥液配比以及肥液混（hún）合控製

2.4.1灌水總量的控製

係（xì）統對（duì）灌水總量采用獨立控製，由於主管（guǎn）道（dào）內灌（guàn）溉水（shuǐ）恒壓流動，灌（guàn）水（shuǐ）總量與灌溉時間成正比（bǐ），單片機通過控製閥門開關時長控製（zhì）灌水總量（liàng）。

2.4.2施肥量和肥液配比的（de）控製

施肥控製必須完成兩種控製，即肥液配比（bǐ）控製和施肥量控製。采用（yòng）時序控製的方式，即可較準確地（dì）控製施肥量和肥液配比。同樣（yàng），由於主管道內灌溉水恒壓（yā）流動，施肥量與灌溉時間成正比（bǐ），通過控製時間來控製施肥量，即也用控（kòng）製閥門開關時長控製施肥（féi）量。

2.4.3肥液混合係統控製原理

由於控製係統的電磁閥僅有開關兩種（zhǒng）工作狀態，又因為（wéi）混合罐中的肥液混合具有在（zài）線性，因此肥液混合（hé）係統（tǒng）也具有實時、延遲和不確定等特性，係統的滯後和慣性極大，采（cǎi）用（yòng）傳遞函數的原理很難確定，所以肥液混合係統采用（yòng）模糊控製法（fǎ）。

係（xì）統采用（yòng）負反饋閉環控（kòng）製原理來實現模糊控製。首先，將輸入量、控（kòng）製規則（zé）、決策以及判決等模塊均（jun1）模糊化，輸入（rù）量模糊化後即對應於一定等級的隸屬度，然後，製定輸入變量、輸出控製變（biàn）量（liàng）及其論域對（duì）應不同等級模（mó）糊集中的各個語言變量的隸屬度。根（gēn）據實際經驗總結得出，模糊控製規則（zé）是用語言變量形式表示的模糊條件語（yǔ）句，而起控（kòng）製作用的模糊集則是以模糊規則為基礎的模糊決策。最後，用模糊判決方法得到輸出控製變（biàn）量論域中的等級數（shù），再經過輸出精確化（huà），輸出控製指令。

3、水肥一體化自動精準灌溉施肥設施技術應用成效

水（shuǐ）肥一體化自動精準灌溉施（shī）肥設施技術應用最為廣泛是在滴灌施肥方麵（miàn），比較專業的cnboyun官網，通過采用膜下滴灌等形式，取得以下成（chéng）效。

1>水利用係數（shù）達到o.9s，高於我（wǒ）國櫛水灌溉技術（shù）規褂（guà）中水利用係數0.9的規定，節水成效明顯。

2>肥液與灌（guàn）溉水一起，均勻、準確地輸送到作物（wù）根部土壤，減少肥料的（de）揮發和流失，或營養過（guò）剩。經試驗測算，精準滴灌（guàn）施肥與傳統技術施肥相比節肥40%一（yī）50% o

3)依（yī）托於先進的灌溉技術和（hé）設施，實現自（zì）動化精準灌溉施肥，二三個工人短時間（jiān）就可操作完成幾百畝作物的灌（guàn）溉施肥，節約勞動（dòng）力成本。

4)肥料（liào）養分（fèn）呈溶液狀態，可以較快地滲入土壤，被作物根係吸收，促（cù）進作物產量提高和產品質量的改善。

5)能夠有效控（kòng）製灌溉施肥量，可以避免化肥澆到深層土壤，造成（chéng）土地（dì）和地下水的汙染，避（bì）免了（le）土壤（rǎng）板結退化。
4.摘要

中國是一（yī）個（gè）糧食生產和水肥消費大國。然而，對（duì）於水（shuǐ）肥而言，其有效利用率並不是很理想。傳統的自然灌溉，用（yòng）水效率隻有40%左右。大量的未利用水（shuǐ）占用了施肥量，嚴（yán）重浪費了資源和能源，造成了農業生態環境的汙染。將水（shuǐ）肥與精確灌溉、施肥結合起來，適當（dāng）的灌溉量進入作物根係附近，不會丟失（shī）在深層，這不僅提高了肥料效率，而且還能保護（hù）地下水免受肥（féi）料（liào）和化學物質的汙染。在灌溉和（hé）施肥方麵，作物所需的水和養分可以得到均勻、適當和準確的控製和供應。