自动灌溉施肥系统措施技术研究进展
面向智能农业的农田灌溉与肥料施用自动化管理研究

面向智能农业的农田灌溉与肥料施用自动化管理研究随着科技的发展和人们对农业生产方式的不断改进,智能农业正逐渐成为农业发展的重要方向。
其中,农田灌溉与肥料施用的自动化管理是智能农业中的一项重要内容。
本文将围绕这一主题展开研究,探讨农田灌溉与肥料施用自动化管理的意义、相关技术及应用现状,并提出未来的发展趋势和挑战。
农田灌溉与肥料施用的自动化管理对于农业生产的提高至关重要。
传统的农田灌溉方式依靠人工操作,无法充分满足农作物的生长需求,同时也存在着能源浪费和水资源浪费的问题。
而自动化管理可以通过搭建传感器网络、运用数据分析算法和控制系统,实现精确的农田灌溉和肥料施用,提高作物利用水、肥的效率,并减少资源浪费。
在农田灌溉方面,自动化管理可以根据土壤湿度、气象条件、作物需求等因素进行智能调控,实现灌溉的精确化和适时化。
传感器可以实时监测土壤湿度、温度和作物蒸腾情况,通过数据分析,调整灌溉量和频率,以满足作物生长的需求。
此外,自动化管理还可以结合水资源管理系统,根据地下水位、降雨量等信息,进行农田水资源的综合调度,实现优化利用和减少水资源的过度开发。
在肥料施用方面,自动化管理可以根据土壤养分状况、作物需求以及气象条件等因素,实现肥料施用的精确化和减少外溢的目标。
利用传感器技术和数据分析算法,监测土壤养分的含量和分布情况,结合作物生长阶段的需求,合理调节肥料投入量和投入时间,减少过量施肥和肥料外溢的情况,提高作物吸收养分的效率,减少对环境的污染。
目前,农田灌溉与肥料施用的自动化管理已经在部分农业生产中得到应用。
一些地区利用传感器和互联网技术,建立了农田的监测系统和农业大数据平台,通过分析大数据,提供决策支持和精准调控。
例如,美国加利福尼亚州的某个葡萄园利用气象数据和土壤传感器,根据作物需水量和土壤湿度情况,自动控制喷灌系统,实现灌水的精确化。
另外,中国的某些大型农场也开始应用自动化管理技术,实现灌溉和施肥的自动化,提高农业生产效益。
农业智能化灌溉控制技术的研究与优化

农业智能化灌溉控制技术的研究与优化摘要:随着科技的快速发展,农业领域也不断探索和应用智能化技术。
灌溉是农业生产中不可或缺的一环,有效的灌溉控制技术可以提高农作物产量并节约水资源。
本文主要探讨了农业智能化灌溉控制技术的研究现状和优化方法,以期为农业生产的可持续发展提供指导和支持。
1. 引言农业是人类生活的基础,而灌溉是农业生产的关键技术之一。
传统的灌溉方法存在着配水不均、过量灌溉等问题,导致水资源的浪费和土壤的盐碱化。
智能化灌溉控制技术的应用为农业灌溉带来了革命性变革,实现了精细化管理和可持续发展。
2. 农业智能化灌溉控制技术的研究现状2.1 传感技术传感器是农业智能化灌溉控制技术的核心。
通过监测土壤水分、温度和光照等指标,传感器可以实现实时数据采集,并将这些数据传送至灌溉控制系统中,以便进行智能化灌溉控制。
2.2 数据分析与模型建立通过对传感器采集到的数据进行分析与处理,可以建立相应的模型来预测土壤水分情况和作物需水量。
这些模型可以为灌溉控制系统提供决策支持,使得灌溉过程更加精确和高效。
2.3 控制策略诸如PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等多种控制策略被应用于农业智能化灌溉控制技术中。
这些策略可以根据不同的土壤和作物类型,实现最优的灌溉控制效果,提高农作物的产量和质量。
3. 农业智能化灌溉控制技术的优化方法3.1 水资源利用效率的优化智能化灌溉控制技术的一个重要目标是提高水资源利用效率。
通过合理的控制灌溉水量和灌溉时间,避免过量灌溉和灌溉漏水,可以充分利用有限的水资源,减少浪费。
3.2 节水灌溉措施灌溉设施的优化以及灌溉方法的革新也可以帮助提高农业灌溉的效率。
例如,采用滴灌、渗灌等节水灌溉方式可以减少水分蒸发和流失,使灌溉水量更精确地送达植物根系区。
3.3 综合决策支持系统建立综合决策支持系统可以集成传感技术、数据分析算法和控制策略,提供农业生产中的最优化决策。
通过分析大数据和历史数据,系统可以根据不同的作物需求和环境条件,制定最佳的灌溉方案。
植物自动化灌溉系统的设计与应用研究

植物自动化灌溉系统的设计与应用研究一、绪论随着科技的发展,自动化控制技术在农业生产中得到了广泛应用,其中自动化灌溉系统被广泛使用。
自动化灌溉系统能够对植物进行定量的水分供应,从而达到良好的生长效果。
本文将探讨植物自动化灌溉系统的设计与应用研究。
二、植物自动化灌溉系统的基本原理1. 系统结构植物自动化灌溉系统包含传感器、控制器、执行器、电源和数据处理器等几个主要的部分。
其中,传感器用于监测土壤水分、光照等环境信息,控制器则根据传感器的反馈信息来控制执行器的运作,从而实现水分的供给。
2. 工作流程植物自动化灌溉系统的工作流程如下:(1)传感器监测环境信息,如土壤水分、光照等。
(2)将监测到的信息传输给控制器。
(3)控制器根据传感器反馈的信息和预设的阈值进行比较,判断是否需要进行灌溉。
(4)如果需要进行灌溉,控制器通过执行器打开灌溉管路,并进行定量的水分供给。
(5)当土壤水分达到预设的阈值时,控制器将关闭灌溉管路。
三、植物自动化灌溉系统的设计要素1. 传感器选择传感器是系统的重要组成部分,传感器的选择需要根据监测的环境信息来进行。
对于土壤水分的监测,可以采用电容式土壤水分传感器。
对于光照的监测,可以采用光敏二极管。
2. 控制器设计控制器的设计需要根据具体的场景来进行。
控制器可以采用单片机或FPGA等处理器来实现。
控制器还需要具有存储芯片来存储预设的阈值以及实时监测到的数据。
3. 执行器选择执行器的选择需要根据实际的管路和流量来进行。
对于径流灌溉,可以采用电磁阀来控制流量。
对于滴灌,可以采用微型水泵来进行控制。
4. 电源选择电源选择需要根据系统的功率需求来进行。
对于小规模的植物自动化灌溉系统,可以采用锂电池和太阳能板进行电源供应。
对于大规模的植物自动化灌溉系统,可以接入市电进行供电。
四、植物自动化灌溉系统的应用研究1. 系统应用植物自动化灌溉系统可以应用于大棚种植、果园、蔬菜种植等领域。
通过实现对植物水分的自动控制,可以提高植物的产量和质量。
基于物联网技术的智能农业灌溉与施肥系统研究

基于物联网技术的智能农业灌溉与施肥系统研究智能农业是指将现代科技手段应用于农业生产,提高农业生产效率和农产品质量的一种农业生产方式。
而基于物联网技术的智能农业灌溉与施肥系统则是智能农业的一个重要组成部分。
本文将从物联网技术在智能农业中的应用、智能农业灌溉系统的技术原理以及智能农业施肥系统的技术原理三个方面进行探讨。
一、物联网技术在智能农业中的应用物联网技术作为智能农业的核心技术之一,以其广泛的应用场景、低成本的传感器节点和高效的数据传输能力,成为智能农业中不可或缺的一环。
物联网技术的应用可以实现农田的实时监测、数据的自动采集和决策的智能化,从而提高农业生产的精细化管理水平。
在智能农业灌溉与施肥系统中,物联网技术可以实现对土壤湿度、气温、光照等环境参数的实时监测。
通过传感器节点采集到的数据,可以实时反映农田的生长环境,通过数据的分析和处理,可以对农田进行智能化的灌溉与施肥决策。
同时,物联网技术的应用还可以实现远程监控和控制,农民可以通过手机、平板等终端设备对农田的灌溉与施肥系统进行远程控制,提高生产管理的便捷性。
二、智能农业灌溉系统的技术原理智能农业灌溉系统主要由传感器节点、数据传输网络、灌溉控制器和执行装置等部分组成。
传感器节点负责采集土壤湿度、气温、光照等环境参数,通过数据传输网络将采集到的数据传输到中心控制台进行处理。
中心控制台根据数据分析和处理结果,制定灌溉计划,并向灌溉控制器发送指令。
灌溉控制器接收到指令后,根据土壤湿度的变化情况,控制执行装置进行灌溉操作。
智能农业灌溉系统的关键技术在于土壤湿度的实时监测和灌溉决策的智能化。
传感器节点通过埋入地下的传感器获取土壤湿度数据,并实时传输到中心控制台。
中心控制台根据土壤湿度的变化情况制定灌溉计划,以达到适宜的土壤湿度。
通过智能化的灌溉决策,可以避免农田的地下水位过深或过浅,从而达到合理利用水资源和提高灌溉效率的目的。
三、智能农业施肥系统的技术原理智能农业施肥系统主要由传感器节点、数据传输网络、施肥控制器和执行装置等部分组成。
农业管理中的人工智能智能灌溉系统研究

农业管理中的人工智能智能灌溉系统研究农业作为国民经济的重要组成部分,其现代化发展对于粮食安全和农民收入增加具有重要意义。
农业管理中的人工智能智能灌溉系统是现代农业管理中的重要技术,对于提高农业生产效率、节约资源、保护环境具有重要作用。
本文将对农业管理中的人工智能智能灌溉系统进行深入探讨,分析其原理、优势以及发展趋势。
一、人工智能智能灌溉系统的原理人工智能智能灌溉系统是基于计算机和传感器技术,通过实时监测土壤水分以及气象条件等环境参数,实现对农田灌溉的自动化控制。
系统通过对数据的采集、分析和处理,确定最佳的灌溉方案,从而实现灌溉水量的合理分配,保证农作物的水分需求,提高灌溉效率。
二、人工智能智能灌溉系统的优势1. 提高农田灌溉效率。
传统的固定时间间隔的灌溉方式容易造成浪费水资源和土壤盐碱化,而人工智能智能灌溉系统能够根据实时监测的数据进行灌溉决策,实现精准灌溉,提高水资源的利用率。
2. 降低劳动强度。
传统的农田灌溉需要大量的人力和物力投入,而人工智能智能灌溉系统可以实现全自动化操作,减轻农民的劳动负担,提高生产效率。
3. 保护环境。
人工智能智能灌溉系统可以有效减少农药和化肥的使用量,防止农田水土流失和水质污染,对环境具有良好的保护作用。
三、人工智能智能灌溉系统的发展趋势1. 大数据技术的应用。
随着大数据技术的不断发展,人工智能智能灌溉系统可以通过对大规模数据的分析和挖掘,实现更精准的农田灌溉,提高农作物的产量和质量。
2. 物联网技术的集成。
人工智能智能灌溉系统可以通过与物联网技术的集成,实现各种环境参数的实时监测和控制,为农田灌溉提供更多的数据支持,提高系统的智能化水平。
3. 智能控制技术的创新。
未来人工智能智能灌溉系统将借助机器学习和深度学习等技术,实现对农田灌溉过程的智能化优化调控,提高系统的适应性和灵活性。
综上所述,农业管理中的人工智能智能灌溉系统是现代农业发展的重要技术手段,具有提高农田灌溉效率、降低劳动强度、保护环境等优势。
自动控制技术在农业灌溉中的应用研究

自动控制技术在农业灌溉中的应用研究一、引言农业灌溉是现代农业生产中不可或缺的环节之一,它是提高农田灌溉效率、增加产量、改善土壤和环境等的关键技术。
而自动控制技术则是近年来发展迅速的一门技术,它可以优化农业灌溉管理,提高农业灌溉效率,促进农业可持续发展,因此,研究自动控制技术在农业灌溉中的应用具有重要意义。
二、自动控制技术在农业灌溉中的应用现状自动控制技术是一种集自动化、计算机、传感器、通讯、控制理论等于一体的综合技术,它可以实现对农业灌溉全过程的自动化管理。
目前,自动控制技术在农业灌溉中的应用已经很广泛,主要体现在以下几个方面:1.自动控制灌溉设备的启停自动控制系统可以通过预设的时间和灌溉定量,自动控制灌溉设备的启停。
这种方法可以大大减少人工干预的次数,提高了灌溉的效率,同时也有效地节约了用水资源。
2.自动控制土壤水分系统自动控制系统可以根据土壤水分情况,自动控制灌溉量和灌溉时间。
这种方法可以精确地控制土壤水分的含量,进而提高作物的生长质量和产量。
3.自动控制施肥系统自动控制系统可以根据土壤质量、植物生长需求等因素,自动调整施肥量和施肥时间。
这种方法可以避免过度施肥的情况,提高了施肥的效率,同时也减少了对环境的污染。
三、自动控制技术在农业灌溉中的优势相比传统的农业灌溉模式,自动控制技术在农业灌溉中具有以下的优势:1.提高灌溉效率自动控制技术可以实时监测土壤水分,精确控制灌溉量和灌溉时间,从而提高灌溉效率,节约水资源。
2.提高生产效率自动控制技术可以减少人工干预,缩短操作时间,提高生产效率,减少劳动力成本。
3.提高作物品质和产量自动控制技术可以实现精确施肥和水分供给,提高农作物的品质和产量。
4.实现可持续发展自动控制技术可以有效地减少化肥、农药的使用,减少排放污染物,有助于实现农业可持续发展。
四、自动控制技术在农业灌溉中应用的发展前景随着科技的不断发展,自动控制技术在农业灌溉中应用的前景也越来越广阔。
自动节水灌溉控制系统研究

自动节水灌溉控制系统研究自动节水灌溉控制系统是一种利用现代科技手段来减少农田灌溉水资源浪费的一种创新技术。
该系统基于传感器、数据采集和处理等关键技术,能够实现精确地测量土壤湿度、气象环境等参数,从而根据作物的需水量和环境条件,控制灌溉水的供给,实现节水灌溉。
第一,传感器技术的研究。
传感器是自动节水灌溉控制系统的关键组成部分,能够对土壤湿度、气象环境等参数进行实时监测。
研究人员需要对传感器的性能进行分析和评估,以确保其测量精度和可靠性。
还需要研究传感器的布设方式和数量,以实现对农田的全面监测。
第二,数据采集和处理技术的研究。
自动节水灌溉控制系统需要对传感器采集到的数据进行分析和处理,以确定作物的需水量和灌溉水的供给量。
研究人员需要研究数据采集和处理的算法和方法,以提高灌溉的精确性和效率。
控制策略的研究。
自动节水灌溉控制系统的核心是控制策略的制定和实施。
研究人员需要通过分析作物的需水量、土壤湿度、气象环境等数据,确定最佳的灌溉策略。
还需要研究控制策略的调整和优化方法,以适应不同农田的特点和需求。
第四,系统集成和实施的研究。
自动节水灌溉控制系统的研究还需要考虑系统的集成和实施问题。
研究人员需要研究系统的硬件和软件的设计和开发,以实现系统的稳定运行。
还需要考虑系统的部署和维护问题,以确保系统的长期可用性和可靠性。
自动节水灌溉控制系统的研究是一项复杂而有挑战性的工作。
通过对传感器技术、数据采集和处理技术、控制策略的研究,以及系统的集成和实施,可以实现对农田灌溉水资源的有效管理和利用,从而实现节水灌溉的目标。
这项研究的成功将对农业的可持续发展和水资源的保护具有重要意义。
智能灌溉与施肥系统开发

智能灌溉与施肥系统开发第一章概述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 系统开发目标 (3)第二章系统需求分析 (3)2.1 功能需求 (3)2.1.1 系统概述 (3)2.1.2 功能模块划分 (4)2.1.3 功能需求具体描述 (4)2.2 功能需求 (5)2.2.1 系统稳定性 (5)2.2.2 系统实时性 (5)2.2.3 系统可扩展性 (5)2.2.4 系统安全性 (5)2.3 可行性分析 (5)2.3.1 技术可行性 (5)2.3.2 经济可行性 (5)2.3.3 社会可行性 (5)2.3.4 环境可行性 (5)第三章系统设计 (5)3.1 系统总体设计 (5)3.2 硬件设计 (6)3.2.1 传感器模块 (6)3.2.2 控制器模块 (6)3.2.3 执行器模块 (6)3.2.4 通信模块 (6)3.3 软件设计 (6)3.3.1 数据采集与处理模块 (6)3.3.2 决策模块 (6)3.3.3 执行模块 (6)第四章传感器模块设计 (7)4.1 传感器选型 (7)4.2 传感器接口设计 (7)4.3 传感器数据采集与处理 (8)第五章控制模块设计 (8)5.1 控制策略设计 (8)5.2 控制算法实现 (9)5.3 控制模块调试 (9)第六章数据传输与处理 (9)6.1 数据传输协议设计 (9)6.1.1 传输协议的选择 (9)6.1.2 传输协议的设计 (10)6.2 数据存储与管理 (10)6.2.1 数据存储方案 (10)6.2.2 数据管理策略 (10)6.3 数据分析与处理 (10)6.3.1 数据预处理 (10)6.3.2 数据分析方法 (11)6.3.3 数据处理流程 (11)第七章系统集成与测试 (11)7.1 硬件集成 (11)7.1.1 硬件设备选型 (11)7.1.2 硬件设备安装与调试 (11)7.2 软件集成 (12)7.2.1 软件架构设计 (12)7.2.2 软件模块开发与集成 (12)7.3 系统测试与优化 (12)7.3.1 功能测试 (12)7.3.2 功能测试 (12)7.3.3 优化与改进 (13)第八章系统应用与推广 (13)8.1 应用场景分析 (13)8.2 推广策略 (13)8.3 经济效益分析 (14)第九章安全性与稳定性分析 (14)9.1 系统安全性分析 (14)9.1.1 物理安全 (14)9.1.2 数据安全 (14)9.1.3 网络安全 (14)9.2 系统稳定性分析 (15)9.2.1 硬件稳定性 (15)9.2.2 软件稳定性 (15)9.2.3 系统冗余设计 (15)9.3 风险评估与应对措施 (15)9.3.1 风险评估 (15)9.3.2 应对措施 (15)第十章总结与展望 (16)10.1 系统开发总结 (16)10.2 未来发展趋势与研究方向 (16)第一章概述1.1 研究背景与意义我国经济的快速发展,农业现代化进程不断推进,水资源和化肥的合理利用成为农业生产中亟待解决的问题。
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自动灌溉施肥系统方案技术研究进展摘要: 自动自动灌溉施肥系统是指肥料随同灌溉水进入田间的过程,是施肥和灌溉技术相结合的一项新技术,是精确施肥与精确灌溉相结合的产物。
本文比较详细地介绍了滴灌随水施肥的原理、优点、国内外自动灌溉施肥系统技术方面的研究进展,以及这一技术在我国的应用前景及存在问题等。
关键词: 滴灌自动自动灌溉施肥系统研究进展引言随着人口的不断增长,人类一方面需要继续提高作物产量,另一方面又需防止因化肥施用量过高和施用方式不当而引起的环境污染。
解决这个问题的关键技术之一是综合调控土壤-作物系统中水分、养分等的运移、贮存、转化以及相应的生态效应,以达到增加产量、节约水肥资源、提高环境质量的目的。
化肥在世界农业生产所取得的巨大进步中发挥了重要作用。
据估计,世界农作物增产的30%~60%来自化肥。
然而,普遍存在的问题是化肥利用率低,肥料生产效益长期徘徊在较低水平。
在施用化肥总量中,氮肥占有相当大的比重,约为60%左右。
我国氮肥利用率为30%~50%,其中水稻平均为33%~38%,麦类作物为28%~41%,国外一般氮肥利用率为50%~60%,50%左右的氮素从各个环节损失掉。
因此,合理施用氮肥对于农业生产具有举足轻重的作用。
为了合理有效地施用化肥,提高氮肥利用率,国内外农学工作者做了大量的工作,也取得了很多有效经验。
仅从施肥来看,传统的施肥方法就有撒施、集中施<包括穴施、沟施、环状及放射施等)、分层施用、叶面施用等,以上施肥方法虽然在不同程度上有利于提高肥料的利用效率,但结果都不太理想。
近年来,随着节水灌溉技术的发展,与其相结合的自动灌溉施肥系统技术的应用引起人们的关注。
自动灌溉施肥系统是定量供给作物水分和养分及维持适宜水分和养分浓度的有效方法。
美国的微灌面积从1981 年的185000hm2 , 增加到1995 年的1000000hm2 , 约占总灌溉面积的 5 %[2 ] 。
而在以色列微灌面积占总灌溉面积的75~80 %[3 ] 。
我国的滴灌技术已由干旱地区向半干旱地区延伸, 从单一的节水向施肥、调温、植保、改善作物生长环境的综合增产措施发展[4 ] 。
自动灌溉施肥系统能够改善水分和养分管理, 具有提高产量和品质的潜在能力, 减少水分和养分渗漏,降低总需水量, 减轻施肥对环境的污染。
本文比较详细地介绍了滴灌随水施肥的原理、优点、国内外自动灌溉施肥系统技术方面的研究进展,以及这一技术在我国的应用前景及存在问题等。
1 自动灌溉施肥系统技术简介1.1 自动灌溉施肥系统技术的概念自动灌溉施肥系统是指肥料随同灌溉水进入田间的过程,是施肥技术和灌溉技术相结合的一项新技术,是精确施肥与精确灌溉相结合的产物。
滴灌施肥技术是根据作物生长各阶段对养分的需求和土壤养分的供给状况, 准确将肥料补加和均匀施在作物根系附近, 并被根系直接吸收利用的一种施肥方法。
采用自动灌溉施肥系统技术可以很方便地调节灌溉水中营养物质的数量和浓度,使其与植物的需要和气候条件相适应。
可以大幅度提高化肥利用率。
提高养分的有效性。
促进植物根系对养分的吸收。
提高作物的产量和质量。
减少养分向根系分布区以下土层的淋失。
还可以大幅度节省时间、运输、劳动力及燃料等费用,实施精确施肥.自动灌溉施肥系统的原则是根据作物的吸收规律提供养分,需要多少提供多少[7 ]。
1.2 自动灌溉施肥系统的方法按照控制方式的不同,自动灌溉施肥系统可分为两大类:一类是按比例供肥,其特点是以恒定的养分比例向灌溉水中供肥,供肥速率与滴灌速率成比例.施肥量一般用灌溉水的养分浓度表示,如文丘里注入法和供肥泵法. 另一类是定量供肥又称为总量控制,其特点是整个施肥过程中养分浓度是变化的,施肥量一般用千克/ 公顷表示,如带旁通的贮肥罐法如图2所示. 按比例供肥系统价格昂贵,但可以实现精确施肥,主要用于轻质和砂质等保肥能力差的土壤;定量供肥系统投入较小,操作简单,但不能实现精确施肥,适用于保肥能力较强的土壤1.3 滴灌施肥下水分和养分在土壤中的分布特点滴灌的特点是水从点水源进入土壤,然后向各个方向扩散。
土壤类型、滴头流量和每次灌溉的水量等均会影响水分在土壤中分布。
对一种土壤来说,滴头流量的增加会引起水湿润土壤垂直深度变浅,以滴头为圆心的半径变大。
如果给定灌溉水量和滴头流量,则砂土中水分湿润深度比壤土要深,但半径变小[8,11 ] 。
由于自动灌溉施肥系统频率高,土壤水分含量变化不大,有利于作物吸收水分和养分,可提高肥料的利用率,特别是磷[9 ,10 ] 。
随着从滴头到湿润边缘距离增加,不被吸附的离子如NO3- 浓度也随之增加。
壤土的湿润区域其离子浓度梯度比砂土要大,滴头流量大的比流量小的浓度梯度大。
而吸附态养分在土壤中的移动性比非吸附态养分要低得多,养分在粘土比砂土易被吸附,因而养分在质地细的土壤的移动性比质地粗的土壤要慢。
据研究, NO3- 和水分在土壤中分布相似,而磷在砂土和粘土的分布分别是距滴头11cm 和6cm[12 ] 。
增加滴头流量,离滴头越远, NO3- 浓度越高,易积聚在湿润土壤边缘,但磷并不增加。
如用盐水灌溉时,在湿润土壤边缘盐分很快积聚到有害作物生长的浓度[8 ,9 ,10 ] 。
在滴灌条件下,尽管土壤交换性钾量很高,但作物最大钾吸收时期,仍要通过灌溉水补充钾[13 ] 。
由于交换性钾从土壤固相进入溶液影响着作物对钾的吸收,当施用钾肥后,土壤中溶液钾的浓度提高,使钾的吸收量增加。
2 自动灌溉施肥系统的研究进展2.1 国外滴灌施肥技术研究进展目前,自动灌溉施肥系统己成为一些国家作物施肥的常规措施,以以色列为例,全国果树、花卉、温室栽培作物和多数大田作物均采用了这一施肥技术[14,31],取得了显著的效果,成为以色列农业取得举世公认成就的主要支撑技术。
随着可持续发展观念在人们意识中的加强,滴灌施肥在资源利用和环境保护方面的突出作用引起了越来越多学者的关注[32,33]。
现代滴水灌溉技术方法于1960年左右开始于以色列,之后,美国、澳大利亚、南非等陆续开展了这一方面的研究和应用,并在世界其他一些地方推广应用[34]。
世界上滴水灌溉面积的增加十分迅速,1981年~1986年的5年间增长了63%,1981年一1991年间增长了329%,2000年预计将达到3亿hm。
在以色列,75%以上的灌溉面积采用了这一技术,在一些发展中国家,滴灌的发展也很快,如印度、墨西哥等,滴水灌溉面积也达6万hm2以上。
自1971年来,先后召开了5次滴水灌溉的国际学术会议,对这一技术的研究和应用成果进行了交流。
滴水灌溉时,灌溉水仅湿润土壤的局部,由于受水分的限制,作物根系也主要分布在这一区域,这一区域之外的养分难以为作物根系吸收,因此.肥料撒施方法的效果受到限制,这时,肥料条施的效果优于肥料撒施。
在以色列,对于一年生作物,尝试将肥料注入灌溉水中,取得了显著的效果。
对滴灌的多年生作物,开始时采用将肥料于降雨季节施入,借助降雨将肥料带入根区。
之后的研究发现,对于多年生作物,也可采用自动灌溉施肥系统的方法。
设施栽培蔬菜、花卉生产的发展,对水肥调控技术提出的要求越来越高,为灌概施肥技术应用提供了市场。
这一技术显示出的巨大的应用潜力,是对其研究的推动力所在[35]。
肥料注入灌溉系统的装置由最初的简易设备,发展到由计算机控制的可随时检测和调整肥料加入种类、数量的自动化系统。
生产者可根据需要,选择所需的装备。
常见的将肥料加入滴灌系统的方法可分为两种。
一种为肥料罐法,根据进出肥料罐两端水流压力差的不同,通过水流将肥料带入灌溉系统中。
其优点是成本低,固体或液体肥料均适宜。
缺点是不易控制加入肥料的浓度,即肥料的加入属定性的,不适合对养分控制要求严格的温室栽培的需要。
另一类是采用肥料泵的方法,将肥料注入灌溉系统,这一方法可定量地控制加入肥料的数量。
根据肥料泵工作原理的不同,可将该法进一步分为:借助水流产生的负压将肥料加入灌水系统的流量计法,以色列生产的Netafim,美国生产的Dama 泵即属于此;借助电能或水流等将肥料加入灌溉系统的肥料泵法,代表性的有以色列生产的TMB、Amiad及法国生产的Dosatron泵。
前一类泵价格相对便宜,但有水头的损失,且加月巴料的速率相对较低:后一类泵克服了前一种泵的缺点,但成本相对较高。
滴灌施肥加入的肥料,在发展初期多是固体肥料如<NH4)2SO4、KCl 等,存在的问题是操作不便,成本相对较高,容易发生滴头堵塞等。
之后,一些肥料公司针对性地开发了适合滴灌施肥的液体肥料,或溶解度高的固体肥料。
这些肥料多以尿素、硝酸按为氮源,以磷酸或磷酸铵为磷源,以硝酸钾、氯化钾或硫酸钾为钾源,溶液的pH均呈酸性,以防止钙镁等元素与磷反应形成难溶性盐堵塞滴头。
施用肥料的种类也由单质肥料发展到复合肥料和微里元素肥料。
在滴灌施肥发达的~些国家,如以色列、美国等形成了有效的推广服务体系,为生产者提供相应的技术服务,包括滴灌施肥器械的选择和安装、肥料品种的选择和配制,不同条件下栽培不同作物适宜的施肥数量等[38]。
随着信息技术的发展,计算机控制的可有效调节水分和肥料加入时间、数量等的自动化系统,越来越多地应用于滴灌施肥领域[39,41]。
美国、以色列等国已通过互联网将生产者和农技服务部门有效地连接起来,通过网络,农技部门可为生产者提供施肥建议,解答生产者遇到的问题[40]。
自1970年左右开始,以色列、美国等国的研究人员先后开展了滴灌施肥方面的实验研究,肯定了这一施肥措施的效果。
已有学者对此进行了评述,1995年在以色列理工大学召开的自动灌溉施肥系统国际学术会议就此进行了交流。
在此,仅就一些结果作简要论述。
2.2 国内滴灌施肥技术进展随着农村经济的快速发展和人民群众生活水平的不断提高,国内温室大棚及相应配套的灌溉栽培技术发展迅速。
温室水肥耦合技术是当前发展高产、高效、优质农业的一项关键技术。
为了温室种植区农业用水获取更高产值,山东省在示范区现代化温室中对西红柿的水肥耦合技术进行了研究,取得了显著的效果。
在现代温室大棚中,作物的栽培是以无土栽培槽为根系生长的主环境,以种植点作为作物接受营养点,即在栽培槽的种植点上定植作物,系统将根据作物的要求,在定时系统和环境控制系统的综合影响下,来确定最后灌水量和灌水时间[45]。
系统采用综合指标EC值来控制其水、肥,肥料是一种全素化学肥料,根据一定的比例配制而成,包含16种主要元素,同时含多种微量元素。
以西红柿滴灌施肥为例,2.5株/m2的情况下,25.4L的营养液可以收获1kg的西红柿,而每年每株平均生产20kg,每公顷需营养液量12700m3,每公顷产西红柿50万kg,每立方M营养液约含肥料0.8kg,由此可见,该系统充分实现了作物生长适宜环境的要求,不但达到了高度节水的条件,而且使水肥藕合实现了最佳状态[46]。