Tüm Yazılar
施肥与灌溉自动化
什么是水肥一体化（Fertigasyon）？
水肥一体化是指将灌溉与施肥结合在一起进行。通过这种方式，既能满足植物的营养需求，也能满足水分需求。因此，植物在整个生长周期内都可以轻松获取养分。另一方面，防止了有害物质在土壤中的积累。水和肥料的使用效率在经济和环境方面都很重要。过度灌溉和施肥会导致深层渗漏，从而造成地下水污染。因此，将滴灌与水肥一体化相结合被认为是一种环保的农业实践。这有助于长期保护土壤、水资源和生态系统，并促进可持续农业的发展。
这种方法几乎可以用于所有灌溉方式，但提到水肥一体化时，首先想到的是滴灌方法。其原因是在其他灌溉方法中遇到的困难。在地面灌溉中，如果土地平整不彻底，就无法实现成功的施肥。而在喷灌中，当肥料浓度过高时，可能会导致植物叶片出现某些疾病和损伤。考虑到这些情况，提到水肥一体化时，首先想到的是滴灌方法。
水肥一体化方法的优点
水肥一体化方法的优点可归纳如下：
- 由于肥料随水施入植物根区，因此不会在没有根系发育的地方施用额外的肥料。
- 通过水肥一体化施用更少的化肥和水，既降低了生产成本，又减少了地下水污染。
- 确保将养分元素完整且均匀地输送到根区。从而实现对土壤中水分和养分元素的控制，防止通过淋溶和地表径流造成的养分流失。
- 节省能源和劳动力。
- 提高产品的产量和质量。
- 减少施药者受所施化学品的影响。
- 无需机器进入农田即可在需要时进行施肥。
- 通过提高含盐养分元素的有效性，提升肥料效率。
- 减少废水的负面影响。
- 因淋溶造成的肥料损失降至最低。
- 由于植物地上部分不被淋湿，病害防治变得更容易。
- 如果需要，可以同时施用合适的农药和其他化学物质。
- 适用于自动化。
水肥一体化施肥中使用的注入器
水肥一体化施肥中使用的注入器：
- 肥料罐
- 柱塞泵
- 文丘里注入器系统
使用简易肥料罐的水肥一体化：这种肥料罐是圆柱形的，表面涂有环氧树脂漆，是耐灌溉系统压力的压力金属罐，以旁路方式连接到压力控制管上。通过部分关闭连接罐入口和出口之间的管道上的阀门所产生的压力差来使肥料罐工作。一部分水流从主管道分流并从底部进入罐内。这部分水流与肥料溶液混合，稀释后的溶液被输送到灌溉系统中。肥料浓度在开始时很高，在作业结束时很低。
柱塞泵：这类注入器从系统的水压中获取动力，可以直接安装在源线路上，而不是旁路线路。灌溉系统的水流驱动活塞运动，通过保持恒定的注入速度，将肥料溶液从罐中输送到系统中。根据灌溉系统的压力，注入速度在 9-2500 升/小时之间变化。这些由耐用塑料材料制成的注入器有不同的型号和尺寸。柱塞泵比文丘里型注入器昂贵得多。
文丘里注入器系统：这种注入器基于文丘里管原理。需要在注入器入口和出口之间产生压力差。因此，它连接到安装在包含肥料溶液的开口罐上的旁路装置上。文丘里型注入器的注入速度对压力变化非常敏感，为了获得恒定的注入，有时需要小型压力调节器。摩擦损失约为 1.0 巴。文丘里注入器采用塑料材料生产，尺寸为 1/2 – 2 英寸，注入速度为 40-2000 升/小时。与其他注入器相比，文丘里注入器相对较便宜。
选择水肥一体化肥料时应考虑 4 个主要因素：
- 植物品种和生长周期
- 土壤条件
- 水质
- 肥料的可用性/有效性和价格
水肥一体化中必需的植物营养元素
植物为了健康生长需要某些物质。植物所需的这些矿物质被称为必需营养元素。如果生长环境中缺少这些物质中的一种或几种，会导致植物无法完成正常生长。这会造成产品的产量和质量损失。这些营养元素是：
| 植物必需营养元素 | |||
|---|---|---|---|
|
碳 (C) |
钾 (K) |
铜 (Cu) |
氢 (H) |
|
硫 (S) |
锰 (Mn) |
氧 (O) |
钙 (Ca) |
|
钼 (Mo) |
氮 (N) |
镁 (Mg) |
硼 (B) |
|
磷 (P) |
铁 (Fe) |
氯 (Cl) |
钠 (Na) |
综合评估所有这些因素后可以发现，我们的农业土壤肥力状况并不像想象中那么好。为了实现科学农业，必须深入了解土壤特性，并据此制定施肥计划。
常用的氮肥：
硝酸盐类肥料：还包括含有硝态氮的硝酸钙、硝酸钾和硝酸镁肥料。在温室生产中，用于降低灌溉水 pH 值和疏通滴灌系统堵塞的浓硝酸 (HNO3) 按体积计含有 17% 的氮 (N)。
铵态和硝态氮肥 (15% – 34.5% N)：同时含有铵态 (NH4) 和硝态 (NO3) 氮的肥料。我国生产含有 26% N 和 33% N 的硝酸铵肥料。含有 26% N 和 33% N 的硝酸铵 (NH4NO3) 肥料在农业中多用于追肥（中耕、灌溉、谷物地表撒施）。含有 33% N 或 34.2% N 的类型更多地通过滴灌和喷灌施用于植物。虽然硝酸铵肥料是中性反应肥料，但由于铵离子转化为硝酸盐和 NH4 的吸收，可能表现出极微弱的酸性特征。
常用的磷肥：
磷酸一铵 (MAP)：是一种结构中同时含有磷和氮的复合肥。在被称为 MAP 的肥料中含有 11-25% 的氮 (N) 和 48-51% 的磷 (P2O5)。由于其总有效成分（约 70-75%）非常高，它是温室栽培中作为磷源通过滴灌使用最多的肥料。MAP 是一种呈微酸性、含有高比例磷且其中几乎所有磷都能被植物利用的肥料。
磷酸二铵 (DAP)：是像 MAP 一样同时含有磷和氮的复合肥。DAP 肥料含有 16-18% 的氮 (N) 和 48-51% 的磷 (P2O5)。呈深灰色或污白色颗粒状。其中每 1 公斤氮对应 3 公斤磷。因此，它更多地作为磷肥使用。其所含磷的大部分（约 90%）为水溶性。生理上呈微碱性。与土壤接触并分解后，反应会酸化。
磷酸二氢钾 (MKP)：MKP 是一种含有 52% P2O5 和 34% K2O 的复合肥。水溶率高，不含添加填充物，具有白色结晶结构，呈生理酸性。可以像 MAP 肥料一样通过滴灌和叶面施肥使用。溶解于水时，其内部的磷在微酸性的温室条件下很容易被植物根部吸收。就植物营养元素而言，它是所有肥料中有效成分含量最高（52% P2O5 + 34% K2O = 86%）的肥料。
常用的钾肥：
硝酸钾 (KNO3)：硝酸钾呈白色结晶状，是同时含有钾和氮元素的肥料。水溶率高，呈生理碱性，内部含有 13% 硝态 (NO3) 氮和相当于 46% K2O 的钾。这种在滴灌和叶面应用中广泛使用的肥料，近年来生产出了生理酸性的“低 pH 值 KNO3”肥料，确保在通过滴灌为植物施肥时更安全地使用。硝酸钾肥料尤其应在灌溉区和多雨地区随播种或播种后施用。
硫酸钾 (K2SO4)：这种呈结晶状、污白色盐状的肥料内部既含有钾 (50-53% K2O) 又含有硫酸盐 (18% S)。由于不含氯且同时含有钾和硫，它在园艺农业和温室栽培中通过土壤和滴灌被广泛使用。硫酸钾呈生理酸性，连续施用于同一土壤时可能会降低土壤 pH 值。应随播种施入土壤，在对氯敏感的植物如马铃薯、烟草、柑橘和甜菜中应用非常成功。
水肥一体化施肥注意事项
为了在水肥一体化中有效且正确地施用肥料和其他化学品，根据以下提供的信息行事至关重要。
- 不完全溶于水的肥料（如尿素和硫酸铵）对滴灌系统有害。如果必须使用这些肥料，需预先在另一个容器中溶解并过滤掉固体杂质后再放入肥料罐。
- 在向灌溉系统输送肥液之前，应先只通水，直到达到工作压力。
- 通过水肥一体化，可以将氮、磷、钾以及其他中微量植物营养元素按适当的比例和数量组合施用。
- 在水肥一体化方法中，虽然某些植物营养元素完全溶于水，但在系统内部可能会与其他营养元素或灌溉水中高含量的钙、镁等离子发生反应产生沉淀。因此，了解灌溉水质和肥料的混配特性对应用的成功至关重要。
- 如果灌溉水含石灰较高，磷肥应作为基肥施入土壤。
- 将植物的全年需肥量除以灌溉次数，即可计算出每次水肥一体化所需的肥料量。但灌溉系统中的肥料浓度不应超过 5 克/升。
- 水肥一体化中使用的肥料品种应具有高品质、高溶解度和纯度、低盐指数和适宜的 pH 值。
- 含磷酸盐的肥料不应与含钙的肥料混合使用。
- 施肥完成后，滴灌系统应继续只通水运行 10-15 分钟。
- 水肥一体化中使用的灌溉水 pH 水平应在 5.5-6.5 之间。为了达到这个范围，可以使用磷酸、硝酸、硫酸或盐酸等酸类。否则，支管和滴头可能会发生堵塞。
- 使用酸时，应将酸加入水中，而绝不能将水加入酸中。
- 绝不能将酸或酸性肥料与氯混合。酸和氯不应存放在同一房间内。
- 一种浓缩肥液不应与另一种浓缩肥液混合。
- 含钙化合物不应与含硫酸盐化合物混合，因为结果会产生不溶性的石膏混合物。
- 灌溉季节结束时，应使用 0.3% 的硝酸运行灌溉系统进行清洗。
- 某些肥料组合的高浓度可能会导致结晶和管道堵塞。
导致结晶的浓度：
- 硝酸钙 + 硫酸铵 = 硫酸钙
- 硝酸钙 + 硫酸钾 = 硫酸钙
- MKP + 磷酸钙 = 磷酸钙
- MAP + 硝酸钙 = 磷酸钙
- 磷酸 + 硝酸钙 = 磷酸钙
自动施肥与水肥一体化系统
自动施肥系统通过实现肥料与水的混合，确保将植物所需的肥料输送给植物。特别是随着液体肥料使用的普及和无土栽培应用的发展，对该系统的需求开始增加。这里的目的是使向系统注入肥料的过程实现自动化。
自动施肥工作原理：
将混合槽中的各种肥料和酸配制成均匀的溶液，并注入灌溉水主管道。在剂量通道中吸取肥料和酸是基于文丘里原理。这是基于改变主管道中现有压力的原则。根据需求，可以设计为 3+1、4+1、5+1 的形式。
自动施肥主要组件
文丘里：该设备根据已知的文丘里原理工作。在文丘里管内移动的流体通过文丘里收缩区域时速度增加，并根据这种增加在该区域产生背压。产生的背压在不消耗额外能量的情况下在收缩区域内产生真空效应，从而导致流体转移。存在许多不同类型的文丘里管。其中最简单且最容易使用的是我们在此系统中使用的类型，除了流道收缩外不需要额外的设备。在使用文丘里管期间，从溶液罐到文丘里管的线路上应有一个止回阀以防止回流。
EC 传感器：EC 表示电导率。由于水的导电性取决于其中溶解的离子，EC 同时也表示水中溶解的盐分比例。也就是说，在某种意义上它是水的盐度值。这与植物相关的部分如下：如果植物的汁液比其根部周围的水更浓，根部周围的水就会被植物吸收。但如果这个水的盐度比植物汁液更高，吸收就不会发生。如果这个问题变得更严重，会导致植物死亡。如果为植物准备的营养液高于植物能吸收的最大盐度，在这种情况下植物无法吸收水分，就会枯萎。
在此系统中，肥料剂量还允许我们按照想要和设置的量，在 EC 和 pH 控制下将肥料输送给系统。控制单元在结合了水量的比例施肥程序中也提供 EC 控制。通过测量电导率，可以调节加入灌溉水中的肥料浓度。同样，每种种植的作物都有其特定的且取决于生长周期的特定 EC 需求。所有这些因素都需要共同调节、测量并应用于植物。通过这种方式，可以从水果或蔬菜中获得最高的产量和品质。通过 EC 传感器测量施肥控制装置输出线路上溶液的电导率值，如果无法达到所需的测量值，则会发出警告并停止系统。
- 在 EC 值较高的土壤中，请避免使用含氯肥料。
- EC/TDS
- EC 范围：0.0 至 10.0 mS/cm
EC 分辨率：0.1 mS/cm
EC 准确度：±0.078 mS/cm
pH 传感器：pH 是定义溶液酸碱状态的计量单位。纯水的 pH 值为 7。溶液的 pH 值越接近 0，酸度越高；越接近 14，碱度越高。植物为了从土壤中吸收必要的营养元素，pH 值必须处于特定数值。在低 pH 值的土壤中，随着硝酸根阳离子（尿素转化为铵）的增加，铜、锰、铁、锌、铝和硼等重金属的吸收增加，而镁、钙、硝酸盐、磷和钾的吸收减少。这种情况直接影响产量。而在高 pH 值的土壤中，铁、锰、硼和锌等微量元素以及磷更难被植物吸收。
如果施肥操作以理想值进行，植物可以完整地获取所需的所有营养价值。我国灌溉水通常存在高 pH 值问题。高 pH 值会导致种植植物的产量损失和土壤质量下降。通过我们开发的这种传感器，可以持续测量这些数值，并根据获得的值调整肥料浓度，从而在适合植物生长的范围内进行施肥操作。如果存在高 pH 值问题，则向系统添加硝酸。换句话说，通过向系统添加硝酸，降低较高的 pH 值并使其达到我们想要的水平。通过这种方式，可以提高灌溉水的质量，进行更有效的施肥。表中显示了不同植物种类的示例 pH 和 EC 需求。
浮子流量计：此类流量计用于检测液体和腐蚀性流体的瞬时流量。通过垂直连接，水流从下往上通过，使无摩擦自由移动的浮子受到流体推动而改变位置。这种变化取决于流量、浮子的重量以及流体的密度和粘度。由于采用 PVC 机身，可在腐蚀性环境中长期使用。
不锈钢离心泵：在此系统中选用的泵采用 AISI 304 不锈钢，具有很高的耐高压和耐高温处理能力。选型适合在含有酸和肥料的环境中长期使用。系统中使用单泵可显著降低成本，并最大限度地减少未来的维护和修理费用。
施肥系统提供的优势
系统提供的优势：
- 此系统中使用的所有部件均选用耐酸和耐肥料的 PVC 及不锈钢材料。
- 可实现便捷的安装和运输。
- 应用中需要的时间和劳动力更少。
- 得益于部件的可拆卸性，在发生任何故障时，可以轻松进行修理和维护。
- 无需肥料搅拌罐和可能在田间占用额外空间的大型设备即可工作。
- 根据需求，通过开发生产中不同的配方，可以设计出最合适的设备。
- 根据要求，可以将比例阀或开关阀添加到系统中。
- 通过用户登录管理，在应用中提供防止未经授权使用的保护。
- 可以通过应用程序定义顺序或程序化灌溉。
Etiketler
