自動(dòng)化施肥技術(shù)與液體肥料

自動(dòng)化施肥技術(shù)與液體肥料2015年12月8日嚴(yán)海軍2015年水溶肥發(fā)展研討會(huì)--山東濟(jì)南水肥一體化技術(shù)及設(shè)備一、二、內(nèi)容三、肥料選擇施肥自動(dòng)化及系統(tǒng)四、灌溉施肥技術(shù)要求一、水肥一體化技術(shù)及設(shè)備1.水肥一體化技術(shù)定義：利用壓力管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，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，實(shí)現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。實(shí)施載體：噴灌、微噴灌、滴灌系統(tǒng)灌溉施肥：Fertigation=Fertilizer+Irrigation專用范圍：Chemigation=Chemical+Irrigation化學(xué)制劑：

肥料、除草劑、殺蟲劑、殺菌劑等微噴帶灌溉系統(tǒng)滴灌系統(tǒng)管道式噴灌系統(tǒng)機(jī)組式噴灌系統(tǒng)定量施肥比例施肥灌溉歷時(shí)灌溉歷時(shí)肥料溶液濃度隨時(shí)間變小肥料溶液濃度隨時(shí)間保持恒定目前常用的施肥設(shè)備有：壓差式施肥罐、文丘里施肥器、注肥泵、重力自壓式施肥裝置、全自動(dòng)施肥機(jī)等按照施肥量的控制方式，可分為兩類：2.施肥設(shè)備2.施肥設(shè)備文丘里施肥器注肥泵全自動(dòng)施肥機(jī)壓差式施肥罐重力自壓式施肥按比例施肥按總量施肥按總量施肥：壓差式施肥罐肥液濃度逐漸下降成本低、易維護(hù)會(huì)降低主供水管道水壓自動(dòng)化控制困難2.施肥設(shè)備水肥水混合液肥料蓄水池肥料池按總量施肥：重力自壓式施肥利用重力施肥、對(duì)地形條件有要求施肥效率低、施肥均勻性低不需額外的加壓設(shè)備2.施肥設(shè)備按比例施肥：文丘里施肥器吸肥能力和施肥濃度受工作水壓影響導(dǎo)致30%～50%水頭損失，降低主供水管道水壓結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適宜自動(dòng)化2.施肥設(shè)備注肥泵——水力驅(qū)動(dòng)容積式泵2.施肥設(shè)備按比例施肥：主要特點(diǎn)流量穩(wěn)定，能準(zhǔn)確控制施肥量，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制吸肥流量較低，依靠灌溉管網(wǎng)水壓，大多應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)和小規(guī)模的微灌工程注肥泵——皮帶輪傳動(dòng)的容積式泵2.施肥設(shè)備按比例施肥：流量相對(duì)穩(wěn)定自動(dòng)化控制性能好價(jià)格較高專用性差規(guī)格參數(shù)不匹配存在腐蝕性問題主要特點(diǎn)注肥泵——活塞、隔膜、柱塞式泵2.施肥設(shè)備按比例施肥：價(jià)格相對(duì)較高專用性強(qiáng)規(guī)格參數(shù)匹配性好流量非常穩(wěn)定自動(dòng)化控制性能好耐腐蝕性強(qiáng)主要特點(diǎn)活塞式施肥泵隔膜式施肥泵柱塞式施肥泵全自動(dòng)施肥機(jī)實(shí)現(xiàn)恒定濃度、精準(zhǔn)施肥自動(dòng)吸取母液配制營養(yǎng)液，監(jiān)測營養(yǎng)液EC值和pH值2.施肥設(shè)備按比例施肥：二、施肥自動(dòng)化及系統(tǒng)1.施肥系統(tǒng)分類綜合考慮灌溉方式、系統(tǒng)規(guī)模、投資水平及管理能力選擇施肥系統(tǒng)灌溉系統(tǒng)與施肥設(shè)備應(yīng)協(xié)調(diào)工作，兼顧灌水定額、單位面積施肥量及施肥濃度等簡單施肥系統(tǒng)自動(dòng)施肥系統(tǒng)（1）簡單施肥系統(tǒng)系統(tǒng)簡單、單體為主手動(dòng)控制投資低、控制面積小勞動(dòng)強(qiáng)度大文丘里施肥器壓差式施肥罐1.施肥系統(tǒng)分類（2）自動(dòng)施肥系統(tǒng)控制板控制臺(tái)肥料桶過濾器系統(tǒng)復(fù)雜自動(dòng)化程度高投資高、施肥精準(zhǔn)勞動(dòng)強(qiáng)度低1.施肥系統(tǒng)分類2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)工作原理根據(jù)農(nóng)作物不同生長階段所需的水分養(yǎng)分，適時(shí)調(diào)整水肥比例、供給量以及供給時(shí)間實(shí)時(shí)采集EC值和pH值，并作為反饋信號(hào)控制注肥裝置控制肥液輸入流量注肥比例由肥液、酸（堿）液以及灌溉水按照設(shè)定值進(jìn)行在線閉環(huán)調(diào)控利用PLC技術(shù)和PID控制器實(shí)現(xiàn)恒壓恒量灌溉施肥系統(tǒng)組成水源自動(dòng)過濾系統(tǒng)智能灌溉機(jī)智能水肥機(jī)各種傳感器控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配套設(shè)備2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)內(nèi)嵌作物全生育期的灌溉施肥方案通過人機(jī)交互界面，可設(shè)置灌溉施肥參數(shù)、肥料配肥、肥水比例、施肥濃度等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉施肥，實(shí)時(shí)采集無線遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集記錄存儲(chǔ)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)自動(dòng)化程度高適合多種肥料母液EC/PH檢測反饋控制，精準(zhǔn)施肥典型產(chǎn)品：NETAFIM

NETAJET，

FERTIKIT3G

Priva

Nutrifi

,NutriJet價(jià)格高昂使用維護(hù)復(fù)雜系統(tǒng)特點(diǎn)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)系統(tǒng)組成灌溉配肥環(huán)境控制PH/EC檢測水源2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)水源系統(tǒng)水源過濾及反沖洗系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)要求工作壓力25-30m，恒壓供水流量大于系統(tǒng)需水流量施肥機(jī)進(jìn)入水源必須是干凈水，否則易引起傳感器抽檢通道和配肥通道堵塞，導(dǎo)致配肥不準(zhǔn)系統(tǒng)配置視當(dāng)?shù)厮|(zhì)及作物對(duì)水源要求而定恒壓變頻給水系統(tǒng)蓄水系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮辞闆r及配合反滲透系統(tǒng)需求配置蓄水系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)肥料供給系統(tǒng)直接購買液體肥、全溶肥或顆粒肥按比例配肥2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)傳感器系統(tǒng)氣象數(shù)據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向、光照度、溫度、濕度、氣壓、降雨量、蒸發(fā)量1土壤數(shù)據(jù)溫度、濕度、土壤張力、土壤溫度、植物葉面蒸發(fā)傳感器2水肥數(shù)據(jù)電導(dǎo)率（EC)傳感器、酸堿度（PH）傳感器、流量傳感器32.自動(dòng)施肥系統(tǒng)主體系統(tǒng)混肥桶2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)交互界面顯示施肥配比PID控制圖施肥灌溉歷史數(shù)據(jù)輸出土壤墑情水肥控制2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)控制泵過濾器施肥罐首部系統(tǒng)主閥水表過濾器–至少120目(≤130μ)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)工作流程2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)工作流程2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)實(shí)例（一）FERTIKIT施肥系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)實(shí)例（二）Photon施肥系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)實(shí)例（二）實(shí)例三：泵注式施肥系統(tǒng)（大型噴灌機(jī)）容積式泵：柱塞泵、活塞泵、隔膜泵；要求注肥流量恒定、可調(diào)，一般注入壓力0.5～1.0MPa適合于低壓灌溉，配合注射噴嘴、止回裝置防止肥液倒流2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)圓形噴灌機(jī)水肥一體化時(shí)需要協(xié)調(diào)肥料特性、機(jī)組工作參數(shù)和施肥泵特性的匹配關(guān)系，各種參數(shù)需要精確計(jì)算，因此開發(fā)施肥控制系統(tǒng)。噴灌施肥計(jì)算參數(shù)：施肥量原液濃度原液總體積噴灑肥液濃度機(jī)組行走速度注肥時(shí)間噴灑水肥/清水深度施肥控制系統(tǒng)實(shí)物圖

施肥控制系統(tǒng)主要界面(a)初始化界面

(b)參數(shù)設(shè)置模塊(d)運(yùn)行指示模塊(c)結(jié)果輸出模塊2.自動(dòng)施肥系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例：單次尿素施用量為60kg/hm2模型結(jié)果軟件結(jié)果參數(shù)計(jì)算結(jié)果參數(shù)計(jì)算結(jié)果單位面積施肥量/(kg/hm2)60百分率計(jì)時(shí)器設(shè)定值100%所需肥料總量/kg1187.54桶數(shù)2噴灌機(jī)最大行走速度/(m/min)2.29每桶原液體積/L1577.5初算噴灌機(jī)單圈運(yùn)行時(shí)間T1/h10.52每桶肥料投入量/kg593.77初算注肥泵注肥總時(shí)間T2/h9.78單桶運(yùn)行時(shí)間/h5.26原液總體積/L3154.97噴灑肥液濃度/%0.161%原液濃度/%37.64噴灌水肥深度/mm3.742.自動(dòng)施肥系統(tǒng)三、肥料選擇1.肥料特點(diǎn)溶液養(yǎng)分濃度高可溶性高田間溫度下能夠完全、迅速地溶解于灌溉水中不會(huì)阻塞過濾器、滴頭和噴頭 不溶物含量低 調(diào)理劑含量最小液體肥料：養(yǎng)分適宜，但價(jià)格高，運(yùn)輸不便水溶性專用固體肥：可做葉面肥，養(yǎng)分高、配比合理，

溶解性好，但價(jià)格偏高普通固體肥：部分含有不溶雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣不一，

易造成過濾器、灌水器堵塞

2.肥料類型溶解性好：高度可溶性，溶解速度快，在田間溫度條件

下溶于水，養(yǎng)分濃度較高兼容性強(qiáng)：配置肥料之間不能產(chǎn)生拮抗作用，基本沒有

沉淀腐蝕性?。簩?duì)控制設(shè)備和灌溉系統(tǒng)的腐蝕性小

2.肥料選擇原則2.肥料選擇原則肥料間的相互作用要小配制肥液時(shí),必須考慮不同肥料混合后產(chǎn)物的溶解度鈣-鎂-磷酸鹽沉淀混合時(shí)的降溫效應(yīng)(混合的次序)：大部分固體肥料溶解時(shí)從水中吸收熱量溶液的溫度降低(吸熱反應(yīng))肥料的總?cè)芙舛葴p小2.肥料選擇原則肥料與灌溉水的相互作用要小不與硬質(zhì)和堿性灌溉水生成沉淀化合物阻塞滴頭和過濾器降低養(yǎng)分的有效性不會(huì)引起灌溉水pH的劇烈變化避免高電導(dǎo)率使作物受到傷害或中毒3.肥料選擇原則對(duì)灌溉系統(tǒng)的腐蝕性要小金屬種類硝酸鈣硫酸銨硝酸銨尿素磷酸磷酸二銨鍍鋅鐵244141鋁板No11No22不銹鋼NoNoNoNo1No青銅133No24黃銅123No24

No-無;1-輕度;2-中等;3-明顯;4-嚴(yán)重

肥料的腐蝕性表四、灌溉施肥技術(shù)要求1.灌溉施肥原則應(yīng)遵循少量多次的施肥原則作物在不同生育期的需肥量不同，采用少量多次的施肥方法，不僅能節(jié)省肥料、提高肥料的利用率，而且能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)根據(jù)花椰菜生育期內(nèi)鉀肥的吸收速率進(jìn)行施肥共施六次1.灌溉施肥原則應(yīng)遵循少量多次的施肥原則施肥應(yīng)和灌水協(xié)調(diào)統(tǒng)一，節(jié)水灌溉、施肥設(shè)備提高了灌水與施肥的時(shí)效性和便捷性。兼顧施肥濃度對(duì)作物的影響例如，不同作物對(duì)噴灑肥液濃度有不同要求，稻麥等禾谷類作物為0.2%?0.3%；油菜、棉花為0.1%?0.2%；薯類為0.2%2.肥液配置和施肥均勻性肥液配置：根據(jù)肥料類型及溶解度、施肥量、肥料桶體積正確配制肥液協(xié)調(diào)肥液總體積和灌水定額之間的關(guān)系，使定量肥液準(zhǔn)確地施入到一定面積內(nèi)，且滿足灌水定額有必要借助計(jì)算機(jī)完成計(jì)算和控制施肥均勻性：取決于灌水均勻性和水肥混合液均勻性措施：改進(jìn)噴頭、滴頭類型與配置型式；增加注肥噴嘴等提高水肥混合液的均勻性3.灌溉施肥程