水肥一体化技术发展概述

在农业生产灌溉施肥的过程中,合理地使用水肥可以提高水和肥料的利用率,近年来我国大力提倡发展水肥一体化技术,这是未来智能农业发展的大势所趋。重点阐述国内外水肥一体化技术的发展现状,对各国水肥一体化典型产品进行案例分析。根据我国农业的实际情况提出该技术现存在传感器精度不足、作物水肥模型需求量较大、环境因素与水肥模型协调不均衡、数据传输不稳定等问题,提出与物联网相结合的水肥一体化技术将是未来发展的重点。同时提出未来应着重于研究提升传感器性能、优化水肥一体化物联网系统的决策能力、提升数据传输与接收的稳定性等,以此作为未来我国水肥一体化技术发展的参考。     

水肥一体化技术及其在草莓生产上的应用

我国在农业生产中存在水肥过量使用及使用方法不当的现象,导致水肥利用率不高和环境,而水肥一体化技术具有节省水肥和提高其利用率的优点。为此,介绍了水肥一体化系统中灌溉和施肥设备的分类,分析和归纳了影响水肥一体化灌水器和施肥器技术发展的因素,以及水溶肥在水肥一体化中的应用,并总结了不同水肥组合与灌溉水平和智能水肥系统在草莓上的应用,展望了水肥一体化技术在草莓生产上的发展前景。     

宁波市多元化灌溉施肥技术应用与实践

应用多元化灌溉施肥技术是适应不同农业生产方式,推进节水灌溉与水肥一体化技术发展的必然要求.从宁波市农业生产资源与环境特点出发,通过建立不同节水灌溉类型,应用多元化灌溉施肥技术,推广节水灌溉、水肥一体化、雨水收集、智能化灌溉施肥控制等技术,从而提高肥水利用效率和劳动生产率,对提高宁波市的农业生产水平,以及促进资源节约型和环境友好型社会建立都具有重要意义.     

农业智能水肥一体化技术研究进展

灌溉和施肥技术是中国农业中很重要的两个部分。在发展迅速的现代化进程中,萌生了一项以灌溉与施肥融合而来的农业新技术——智能水肥一体化技术。本文着重对水肥一体化技术最显著的特点“智能化”展开叙述与总结,分析了农业智能水肥一体化技术的发展状况,总结了该技术的架构组成和技术优势,探讨了农业智能水肥一体化技术的应用前景,以期为智能水肥一体化技术的发展和推广提供参考。     

果园开沟施肥机械的设计

施肥是果园生产中的重要环节之一，高效施肥对于提高果实产量和品质具有重要意义。目前，我国果园施肥技术主要基于水肥一体化设备施液体肥和机械开沟施肥。设计一种果园开沟施肥机械，并对关键部件进行设计与分析，该设备可以一次性完成开沟和施肥作业，改善传统施肥技术中存在的工作效率和肥料利用率低等问题。研究结果可以为果园机械化发展提供技术支撑。     

水肥一体化技术的研究进展与发展趋势

传统农业"大水大肥"的生产方式,浪费水肥资源、污染环境,制约了我国农业的持续健康发展,而水肥一体化技术是提高水肥利用率、肥药减施的重要手段,是目前国际公认最好的灌溉施肥技术。为此,阐述了水肥一体化技术在水肥利用率及作物生长、品质等方面的研究,分类介绍了重力自压施肥法、压差式施肥法和文丘里施肥法等施肥方式的工作原理和研究进展,并对各种施肥方式进行了对比分析。最后,结合水肥一体化技术的研究进展,对水肥一体化技术的发展趋势进行了展望。     

模糊控制模型在水肥一体化中的应用研究

水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的一种节水农业技术,借助管道灌溉系统,将由固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液适时、适量地输入到农作物根部土壤,保证农作物对水分和养分的需求。水肥一体化技术的实现对提高水、肥利用效率、减少环境污染具有重要的意义。针对水肥灌溉一体化技术控制实施过程中具有的非线性和不确定性,结合PLC控制系统稳定、可靠的特点,将模糊控制技术应用到水肥一体化控制设备,提高水肥一体化灌溉施肥机的水肥利用效率,实现水肥一体化自动精准灌溉施肥。仿真结果表明精准灌溉施肥模糊控制技术的应用达到了水肥一体化设备对高效施肥的要求,实现水肥的同步管理和高效利用。     

膜下滴灌水肥一体化研究进展

水资源短缺和肥料利用效率偏低是制约我国农业可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥一体化技术是将节水灌溉、按需施肥与覆膜农艺措施集成的高效灌水施肥技术,具有节水节肥、减蒸抑盐、提质增效和减少化肥投入等优点。综述了膜下滴灌水肥一体化技术对水肥利用效率、土壤水盐分布运移,氮磷钾养分在土壤?作物系统的吸收、转化、迁移规律和对土壤理化性质的影响,以及水肥耦合模型研究和滴灌水肥一体化发展历程,分析了膜下滴灌技术目前存在的问题并提出了对策建议。      

化肥减施增效关键技术研究进展分析

化肥作为现代农业生产基础物质之一,对保障粮食生产安全和农业高效高产具有重要作用,但因其长期盲目过量施用所引发的系列农产品安全、环境污染及资源浪费等问题日益突显,如何有效权衡粮食产量品质及生态安全与化肥减施增效间关系成为需要解决的系统工程问题。根据对科学施肥技术迫切需求,综合评价了中国化肥施用现状与形势,重点阐述分析了国内外测土配方施肥、缓控释肥施用、精准变量施肥、灌溉施肥及部分大宗农作物典型施肥等现代施肥技术的研究进展、技术特点、应用概况及存在问题等。在此基础上,结合可持续农业发展需求分析了我国化肥施用的发展趁势,提出未来主要发展建议,为构建符合中国国情的化肥减施增效科学管理技术体系及相关研究提供参考。     

西瓜水肥一体化灌溉研究进展

水资源短缺和肥料利用率低是我国农业发展面临的突出问题。水肥一体化灌溉是将灌溉与施肥融为一体的灌溉模式，可根据作物不同生育时期需水需肥规律，将水分和养分定时定量按比例精准提供到作物根部。?本文综述了国内外水肥一体化灌溉及相关技术研究进展、西瓜全生育期水肥需求规律和水肥一体化灌溉模式对西瓜生长发育、产量及品质的影响，分析了水肥一体化灌溉面临的问题并提出相关解决方案。深入研究水肥一体化灌溉理论、优化灌溉设备、改变传统灌溉施肥方式可为指导西瓜节水、节肥、优质、高产提供理论依据。     

一种智能控制变量施肥机构的试验设计

我国农业正由传统农业向现代农业发展,农业新技术研究已经开始起步。在施肥方面,配方施肥、复混肥技术和多元素平衡施肥等一些先进技术和措施已在一些发达地区得以应用。为提高肥料利用率,尽可能地消除化肥对农业环境造成的污染,设计研制了一种变量施肥设备。该设备主要由信息采集系统、单片机控制电路、步进电机驱动装置和排肥机构组成。试验结果表明,该机构对尿素和碳铵的排肥误差率在10%以内,施肥精度较高,可基本实现变量施肥,并为下一步的改进和提高精度奠定了基础。     

引黄灌区不同肥料类型和施肥技术对稻田氮磷流失的影响

为减少引黄灌区稻田退水导致的农业面源污染,寻找水稻稳产和环境友好的最佳结合点,研究了大田示范条件下不同肥料类型和施肥技术对稻田田面水和排水沟退水氮磷变化特征的影响。结果表明,与常规施肥处理比较,优化施肥和侧条施肥均可以显著降低稻田田面水和排水沟中TN质量浓度,其中以侧条施肥处理效果最好,田面水和排水沟中TN质量浓度仅为常规施肥的47.4%和34.3%,各施肥处理间田面水和排水沟中TP质量浓度变化差异不显著。优化施肥和侧条施肥处理在肥料减量的条件下水稻产量并没有降低,其中有机种植处理产量最低,相对产量仅为常规处理的73.5%。综合考虑水稻产量和环境因素,优化施肥和侧条施肥技术可以作为环境友好型施肥技术在引黄灌区进行推广。     

圆形喷灌机注肥泵的设计与试验研究

圆形喷灌机的喷灌施肥一体化作业是国内外精准农业的研究热点,选用工作压力高、流量小且稳定的施肥装置是确保高均匀性喷灌施肥的技术关键.针对圆形喷灌机实际应用和作物施肥特点,设计了一台双缸柱塞式注肥泵,包括液力端、传动端、柱塞、密封及配套动力等,单缸设计流量为150 L/h,最大工作压力为1.0 MPa;对试制样机进行了历时100 h的耐久性试验、20%~100%行程范围的调节试验和30~50 Hz频率范围的变频调节试验.结果表明：研发的柱塞式注肥泵流量随着出口压力的增大而有所减少,但不同出口压力下,流量在100 h内的变异系数均小于5%;改变柱塞行程,泵的实际流量和理论流量几乎一致,两者间的最大差值在行程百分比为60%处,为理论流量值的7.5%;泵的流量随着电源频率的增大呈线性上升关系.试验还表明,改变柱塞行程和电源频率可以调节注肥泵的注肥流量,扩大注肥泵的流量范围.开发的注肥泵适用于圆形喷灌机等灌溉施肥系统,可实现施肥的精准控制.     

宁夏膜下滴灌玉米不同施肥模式的试验研究

通过设置不同施肥量和施肥比例,研究不同生育期内不同施肥模式对玉米生理指标与产量的影响,从而为宁夏引黄灌区提供适合当地推广的滴灌施肥模式。通过田间试验得出:同一种施肥模式对不同玉米品种的影响不同。两个玉米品种均在F1(N:285kg/hm2、P:120kg/hm2、K:128kg/hm2)水平下取得,但最优施肥比例不同。迪卡519:CK产量为14 987kg/hm2,滴灌最高产量施肥比例为P3,产量为16 536kg/hm2,增产10.3%、节水26.2%;正大12:CK产量为13 930kg/hm2,滴灌最高产量施肥比例为P2,产量为15 075kg/hm2,增产8.2%、节水23.6%。F1施肥量相对对照来说氮肥节约:27.7%,磷肥节约:24.1%,钾肥节约:11.1%。     

Mechanism of improved phosphate uptake efficiency in banana seedlings on acidic soils using fertigation

Fertigation improves nutrient uptake efficiency greatly, while the mechanism of increased nutrient uptake efficiency remains unclear. In this study, the effects of conventional phosphate (P) fertilization (by mixing fertilizer with soils) and fertigation (by dissolving fertilizer in water) on P uptake were compared in banana (Musa sapientum) seedlings. Results indicated that, compared with conventional fertilization, fertigation increased the concentration of available P by 108% and decreased the P sorption index by 31% in the 0-8 cm surface soil of banana roots. Fertigation enhanced the transformation of different P fractions, increased the concentrations of aluminum-bound P (Al-P), iron-bound P (Fe-P) and occluded-P (O-P), and decreased the pH value by 0.3 units. However fertigation did not influence the activity of acid phosphatase, but increased microbial biomass and root activity by 25.5-67.8%. Furthermore, fertigation increased the root distribution in the 0-8 cm soil layer by 7.8-9.4% compared with conventional fertilization. These results suggest that fertigation increases P uptake efficiency as the result of increased root activity, root distribution, microbial biomass and reduced P sorption index in the surface soil of banana seedlings.     

Field evaluation of fertigation uniformity as affected by injector type and manufacturing variability of emitters

Fertigation with microirrigation systems is increasing in popularity. Uniformity of fertigation is important for many reasons. Field experiments were conducted to evaluate the effects of injector types and emitters on fertigation uniformity by simultaneously measuring the distributions of water application, solution concentration, and fertilizer applied within a subunit of microirrigation system. Three conventionally used injectors, a water-driven piston proportional pump, a venturi device, and a differential pressure tank, were evaluated with three different emitters. The results indicated that both manufacturing variability of emitters and injector types had a very significant effect on the uniformity of fertilizer applied, while the uniformity of water application was mainly dependent on emitter type. The uniformity of solution concentration was dependent on injection methods. Emitters having a higher manufacturer’s variation produced a more nonuniform distribution of water application and fertilizer applied. For a given emitter type, a differential pressure tank produced considerably higher coefficients of variation (Cv) for water application and fertilizer applied than a proportional pump or a venturi injector because a differential pressure tank released fertilizer in a decreasing rate with time. To obtain a uniform fertigation distribution, an injector that can inject fertilizers in a constant rate is recommended. The relationship between water application uniformity and fertigation uniformity for a microirrigation system was established for different injection methods. Cv for fertilizer applied was very close to water application Cv for a microirrigation system using a proportional pump or a venturi injector as an injection device. However, fertilizer Cv for a differential pressure tank was approximately double of the water application Cv. The injection method and injector performance should therefore be considered in the design of microirrigation systems.     

智能变量施肥技术初步试验研究

结合承担的精确农业变量施肥技术研究项目，提出了智能变量施肥技术体系和实现方法。利用美国MAPINFO公司MapInfo Proression 6．0地理系信息系统，采用MapBasic语言编程，建立了施肥地理信息与决策系统；利用89C52单片机实现智能变量施肥机控制系统。试验表明。研制的智能变量施肥机能够实现精确农业信息控制自动变量施肥作业，为精确农业的进一步试验研究提供技术依据。     

自动灌溉施肥机工作状态监测系统

针对自动灌溉施肥机对工作状态稳定性要求高的需求,对自动灌溉施肥机供水、吸肥、营养液配制和灌溉/施肥等各个环节工作状态设计了相应的监测装置和监测方法.智能控制器根据各个环节工作状态的监测结果对自动灌溉施肥机进行决策控制.最后进行了样机试制和性能试验.结果表明:自动灌溉施肥系统工作状态稳定,能够满足温室精确灌溉和营养液精确配比、施肥的要求,解决了自动灌溉施肥机工作状态的监测问题.     

渐缩式比例施肥器的设计与试验

【目的】解决压差施肥罐施肥质量浓度随时间衰减的问题。【方法】采用在压力罐中设置可变形的肥袋,压力罐、肥袋与主管连接点中间设置减压阀的方法,研制了一种通过压力罐向管道注肥的渐缩式比例施肥器,实现了比例施肥。理论分析了其并联特性,在此基础上试制了样机,开展了性能试验,测试了4种管道工况下施肥质量浓度变化。【结果】可变形肥袋起到了水肥分隔、水肥等量置换作用,其水力系统为并联管道系统,当结构形式一定时,施肥比例是常数,其仅与2个支路管径以及局部损失系数有关,不受来水管道压力、流量变化影响,同一工况、不同时刻出水管道肥液质量浓度最大偏差为4.7%,来水管道工况变化时平均质量浓度最大偏差为3.5%,属于均匀施肥,施肥器的最大水头损失为0.47 m,施肥比例可在0～10%范围内调节。【结论】研制的渐缩式比例施肥具有施肥质量浓度稳定、水头损失小,适合各种管道压力的特点,可应用于设施农业喷灌、滴灌系统加药、施肥。