智能水肥一體化施肥機(jī)

智能水肥一體化施肥機(jī)一、背景及意義我國(guó)水資源數(shù)量短缺且時(shí)空分布不均，人均水資源量只有2000多立方米，僅為世界人均水平的1/4,水資源供需矛盾十分突出，北方地區(qū)尤為嚴(yán)重。農(nóng)田灌溉是我國(guó)第一用水大戶，2018年用水量為3693億立方米，占當(dāng)年全社會(huì)總用水量的61.4%,約有一半的灌溉面積仍然沿襲傳統(tǒng)的粗放灌水方式，灌溉效率低下，節(jié)水潛力巨大。同時(shí)，我國(guó)節(jié)水灌溉還存在著資金投入不足、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低、工程管護(hù)機(jī)制不健全等問(wèn)題，在一定程度上影響著節(jié)水灌溉的持續(xù)快速發(fā)展。因此，在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中同步實(shí)施高效節(jié)水灌溉，提高灌溉水利用率，降低水資源使用量，不僅十分必要，而且尤為迫切。精確灌溉與施肥是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向，在國(guó)家大力發(fā)展可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)背景下,亟需結(jié)合作物區(qū)域種植特點(diǎn)，創(chuàng)新發(fā)展多種先進(jìn)施肥設(shè)備及技術(shù)，建立節(jié)水節(jié)肥技術(shù)管理體系，切實(shí)、有效地提高水肥利用率。未來(lái)，水肥一體化發(fā)展呈現(xiàn)出兩大趨勢(shì)，一是施肥設(shè)備趨向多功能、低能耗及精準(zhǔn)化，二是水肥一體化系統(tǒng)更加信息化與智能化。農(nóng)業(yè)種植離不開(kāi)灌溉施肥。智能水肥一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)控制和施肥自動(dòng)控制。通過(guò)灌溉施肥的自動(dòng)控制，改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境，通過(guò)改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)提高作物的品質(zhì)和質(zhì)量，不僅響應(yīng)了國(guó)家節(jié)水、保肥和“一帶一路”政策，還大大減少了人力資本。智能水肥一體化灌溉施肥機(jī)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的必要手段。它根據(jù)作物不同生長(zhǎng)期的需肥需水特點(diǎn)和規(guī)律，結(jié)合土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況，將可溶性固體肥料或液體肥料定時(shí)定量，按比例直接提供給作物。設(shè)備將“水肥一體化+自動(dòng)灌溉+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)集合在一起，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端或數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為灌溉施肥積累數(shù)據(jù)，通過(guò)水肥一體化裝置將基礎(chǔ)肥料顆粒依據(jù)灌溉方案定時(shí)、定量,連續(xù)不斷地溶解于水，形成所需營(yíng)養(yǎng)比例的肥料溶液，并通過(guò)灌溉管道輸送到田間作物根部，實(shí)現(xiàn)灌溉施肥水肥一體化，以水帶肥、以肥促水、因水施肥、水肥一體，從而達(dá)到水肥實(shí)時(shí)適量、科學(xué)灌溉。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)大田作物水分和養(yǎng)分的綜合協(xié)調(diào)和一體化管理，有效提高水肥利用效率，達(dá)到水肥定量、節(jié)約水肥的目的，又可大幅度提高糧食產(chǎn)量，降低農(nóng)民勞動(dòng)力，從而提高我國(guó)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)沿著綠色、可持續(xù)、高效低耗的方向快速發(fā)展，為“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略的實(shí)施貢獻(xiàn)科技的力量和支撐。二、創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)備在研發(fā)過(guò)程中以水肥一體化、智能精準(zhǔn)灌溉施肥為主題，結(jié)合我國(guó)國(guó)內(nèi)以固態(tài)顆粒肥料為主的現(xiàn)狀，及液體肥料的發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)不斷的研究、試驗(yàn)、改進(jìn)，在技術(shù)上形成了以下創(chuàng)新點(diǎn)：.滴灌施肥是一種施肥法，只施在根部，顯著提高肥料利用率,與常規(guī)施肥相比，可節(jié)省肥料用量30—50%以上；.大量節(jié)省施肥勞力，比傳統(tǒng)施肥方法節(jié)省90%以上；.施肥速度快，千畝面積的施肥可以在1天內(nèi)完成；.實(shí)現(xiàn)節(jié)肥18.6%/畝，省工0.52個(gè)/畝，水資源利用率提高5%；.相比傳統(tǒng)施肥，節(jié)肥18.6%/畝，省工0.52個(gè)/畝，水利用率提高5%,小麥畝均增產(chǎn)10%,玉米畝均增產(chǎn)15%。.設(shè)備通過(guò)智能化電腦控制，采用高精度螺旋進(jìn)料器+變頻控制,使顆粒肥料的計(jì)量誤差W2%（以尿素和清水計(jì)量）；.單片機(jī)采用PID算法控制，使肥液的計(jì)量誤差W2L/100L,提高了施肥和肥水比精準(zhǔn)度。三、主要實(shí)施內(nèi)容.智能水肥一體化施肥機(jī)的研發(fā)設(shè)備將“水肥一體化+自動(dòng)灌溉+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)集合在一起，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)，構(gòu)建模型耦合作物與環(huán)境信息，智能決策作物的水肥需求，并配套施肥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水肥一體精準(zhǔn)施入，滿足農(nóng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的需求，實(shí)現(xiàn)水肥同步管理和高效利用，最終達(dá)到水肥定量、節(jié)約水肥的目的。.智能水肥一體化施肥機(jī)的生產(chǎn)建立適于大田作物的智能水肥一體化施肥機(jī)加工制造生產(chǎn)線1條，制定相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)1套，形成規(guī)范的水肥一體化施肥機(jī)制造工藝流程。產(chǎn)品滿足以下技術(shù)指標(biāo)：顆粒肥料斗裝量：150kg；注肥壓力：^0.5MPa；施肥能力：顆粒肥施肥速度（尿素）5T80kg/h；液體肥施肥速度（清水）25-250L/h；施肥精度：W2%；灌溉水計(jì)量范圍：0-250m3/h；單機(jī)控制面積：100-500畝。.智能水肥一體化施肥機(jī)應(yīng)用與推廣推廣水肥一體化技術(shù)是“控水減肥”的重要途徑，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。通過(guò)農(nóng)村大田應(yīng)用推廣，智能水肥一體化施肥機(jī)得到大面積應(yīng)用并逐漸成為規(guī)?；?、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要技術(shù)手段，形成適于我國(guó)現(xiàn)代化作業(yè)的新型灌溉施肥設(shè)備，產(chǎn)品