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水肥一體精準施入，施肥設備是關鍵

水肥一體化主要根據土壤特性和作物生長規(guī)律，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農作物對水分和養(yǎng)分的需求。作為將施肥技術與灌溉技術相結合的一項新技術，水肥一體化是精確施肥與精確灌溉相結合的產物，在灌溉技術中占有重要地位。

傳統(tǒng)水肥一體化技術將可溶肥料溶解到水里，棍棒或機械攪拌，通過田間放水灌溉或田間管道，更進一步地還通過滴灌或微噴灌等裝置均勻的進入田間土壤中，被作物吸收利用的技術。

現代水肥一體化技術通過實時自動采集作物生長環(huán)境參數和作物生育信息參數，通過模型構建耦合作物與環(huán)境信息，智能決策作物的水肥需求，通過配套施肥系統(tǒng)，實現水肥一體精準施入，大大提高灌水和肥料的利用效率。

施肥設備根據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)的關鍵設備，其性能的優(yōu)劣直接影響著灌溉與施肥的質量。目前常用的水肥一體化施肥設備有文丘里施肥器、比例施肥泵、全自動注肥設備、壓差施肥罐等。不同的施肥器運作技術與特點如下：

文丘里施肥器一般與灌溉進口處的閥門并聯(lián)安裝，水流通過文丘里管的時候，利用漸縮管處產生的壓差將液態(tài)肥料從敞口的肥料罐吸入管網中，通過匹配不同口徑的吸肥管可以調節(jié)注入肥料的濃度。其特點是造價低廉，使用方便，無須電力，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構的施肥器為目前市場上較先進的智能施肥機，該類型智能施肥機可以通過EC／pH值及流量監(jiān)控裝置在可編程控制器控制下，通過機器上的一組文丘里施肥器準確地把肥料養(yǎng)分或其他物質注入灌溉主管網中，用戶可通過物聯(lián)網進行可視化監(jiān)測及控制。與此同時，該類型智能施肥機也可與氣象站、土壤溫濕度、蒸發(fā)量、降雨量和太陽輻射等傳感器相連接，實現全自動智能調節(jié)和控制灌溉施肥。但該類型智能施肥機造價昂貴，不適用于一般用戶。

 基于“物聯(lián)網”技術的水肥一體化智能裝備架構圖   圖源：《中國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)流閥門以及連接管組成，通過在罐體間形成壓差，利用水流將罐中的肥液壓入灌溉管網中。其特點是加工制造簡單、使用方便，可適用于大田灌溉，但肥液的濃度會隨施肥時間而變化，無法控制施肥濃度，不利于精確施肥，且罐體容積有限，需要多次添加肥液。

目前中國已經能夠生產各種規(guī)格的壓差施肥罐，但出口肥液濃度隨時間衰減的問題至今尚無較好的解決方法。因此，隨著農業(yè)現代化的發(fā)展，精確變量施肥已成為當下農業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一，國內已有學者開始呼吁逐步淘汰壓差施肥罐，進而采用施肥濃度恒定且可調的施肥設備。

比例施肥泵是一種先進的水肥一體化施肥裝備，其通過水壓驅動內部吸液活塞的運動來向管網中定比地添加肥液。與其他施肥設備相比，比例施肥泵的施肥精度高，且注入比例可在一定范圍內進行調節(jié)。

還有主要由攪拌器、肥液桶及柱塞泵組成的施肥設備，該類型施肥設備主要配套平移式噴灌機及圓形噴灌機等大型噴灌機使用。此外，施用固體肥料的大田移動式精量配肥灌溉施肥一體機，集成了灌溉施肥時間分配模型和母液濃度動態(tài)調控方法，可實現母液濃度精準調控和全自動灌溉施肥。

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