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水肥一體精準(zhǔn)施入，施肥設(shè)備是關(guān)鍵

水肥一體化主要根據(jù)土壤特性和作物生長(zhǎng)規(guī)律，同時(shí)進(jìn)行灌溉與施肥，適時(shí)、適量地滿足農(nóng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的需求。作為將施肥技術(shù)與灌溉技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)新技術(shù)，水肥一體化是精確施肥與精確灌溉相結(jié)合的產(chǎn)物，在灌溉技術(shù)中占有重要地位。

傳統(tǒng)水肥一體化技術(shù)將可溶肥料溶解到水里，棍棒或機(jī)械攪拌，通過(guò)田間放水灌溉或田間管道，更進(jìn)一步地還通過(guò)滴灌或微噴灌等裝置均勻的進(jìn)入田間土壤中，被作物吸收利用的技術(shù)。

現(xiàn)代水肥一體化技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)和作物生育信息參數(shù)，通過(guò)模型構(gòu)建耦合作物與環(huán)境信息，智能決策作物的水肥需求，通過(guò)配套施肥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水肥一體精準(zhǔn)施入，大大提高灌水和肥料的利用效率。

施肥設(shè)備根據(jù)其自身特征及灌溉施肥要求安裝在首部或灌水器前端，是水肥一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響著灌溉與施肥的質(zhì)量。目前常用的水肥一體化施肥設(shè)備有文丘里施肥器、比例施肥泵、全自動(dòng)注肥設(shè)備、壓差施肥罐等。不同的施肥器運(yùn)作技術(shù)與特點(diǎn)如下：

文丘里施肥器一般與灌溉進(jìn)口處的閥門(mén)并聯(lián)安裝，水流通過(guò)文丘里管的時(shí)候，利用漸縮管處產(chǎn)生的壓差將液態(tài)肥料從敞口的肥料罐吸入管網(wǎng)中，通過(guò)匹配不同口徑的吸肥管可以調(diào)節(jié)注入肥料的濃度。其特點(diǎn)是造價(jià)低廉，使用方便，無(wú)須電力，但是其壓力損失較大，多用于灌溉面積較小的區(qū)域。

另一種采用文丘里結(jié)構(gòu)的施肥器為目前市場(chǎng)上較先進(jìn)的智能施肥機(jī)，該類型智能施肥機(jī)可以通過(guò)EC／pH值及流量監(jiān)控裝置在可編程控制器控制下，通過(guò)機(jī)器上的一組文丘里施肥器準(zhǔn)確地把肥料養(yǎng)分或其他物質(zhì)注入灌溉主管網(wǎng)中，用戶可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)及控制。與此同時(shí)，該類型智能施肥機(jī)也可與氣象站、土壤溫濕度、蒸發(fā)量、降雨量和太陽(yáng)輻射等傳感器相連接，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能調(diào)節(jié)和控制灌溉施肥。但該類型智能施肥機(jī)造價(jià)昂貴，不適用于一般用戶。

 基于“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的水肥一體化智能裝備架構(gòu)圖   圖源：《中國(guó)水肥一體化裝備的分類及發(fā)展方向》

壓差施肥罐主要由肥料罐、節(jié)流閥門(mén)以及連接管組成，通過(guò)在罐體間形成壓差，利用水流將罐中的肥液壓入灌溉管網(wǎng)中。其特點(diǎn)是加工制造簡(jiǎn)單、使用方便，可適用于大田灌溉，但肥液的濃度會(huì)隨施肥時(shí)間而變化，無(wú)法控制施肥濃度，不利于精確施肥，且罐體容積有限，需要多次添加肥液。

目前中國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)各種規(guī)格的壓差施肥罐，但出口肥液濃度隨時(shí)間衰減的問(wèn)題至今尚無(wú)較好的解決方法。因此，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，精確變量施肥已成為當(dāng)下農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，國(guó)內(nèi)已有學(xué)者開(kāi)始呼吁逐步淘汰壓差施肥罐，進(jìn)而采用施肥濃度恒定且可調(diào)的施肥設(shè)備。

比例施肥泵是一種先進(jìn)的水肥一體化施肥裝備，其通過(guò)水壓驅(qū)動(dòng)內(nèi)部吸液活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)向管網(wǎng)中定比地添加肥液。與其他施肥設(shè)備相比，比例施肥泵的施肥精度高，且注入比例可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

還有主要由攪拌器、肥液桶及柱塞泵組成的施肥設(shè)備，該類型施肥設(shè)備主要配套平移式噴灌機(jī)及圓形噴灌機(jī)等大型噴灌機(jī)使用。此外，施用固體肥料的大田移動(dòng)式精量配肥灌溉施肥一體機(jī)，集成了灌溉施肥時(shí)間分配模型和母液濃度動(dòng)態(tài)調(diào)控方法，可實(shí)現(xiàn)母液濃度精準(zhǔn)調(diào)控和全自動(dòng)灌溉施肥。

與傳統(tǒng)的施肥方式相比，采用水肥一體化技術(shù)施肥具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如大幅減少肥料使用量，減少養(yǎng)分流失，降低面源污染，靈活調(diào)控以滿足不同區(qū)域或作物對(duì)肥料的需求，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，以及降低生產(chǎn)成本。