苹果的种植范围广泛，市场的需求量非常大，苹果灌溉和施肥无疑是种植户最担心的问题，采用什么样的灌溉和施肥方式能够使苹果增产增量呢，本文就详细描述一下苹果水肥一体化技术。

苹果树节水灌溉

果树的灌溉选择小管出流的灌溉方式效果非常好，小管出流系统是由水泵、动力机、施肥系统、过滤系统、管道系统、滴头和各种配件组成，小管出流技术是一种非常先进的灌溉技术小管出流拥有以下优点：

1、抗堵塞能力强，小管出流所安装的滴头比滴灌灌水孔口的直径要大得多，而且采用大流量出流，解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的问题，一般只要在系统首部安装60~80目的筛网式过滤器就足够了。

2、施肥方便，小管出流能够配合水肥一体化技术完成施肥，肥料溶解在水中随水源直接灌溉到农作物根部位置，这样的施肥方式不仅肥料利用率高，而且也特别节省肥料，在劳动力和资金投入方面也大量减少。

3、节省水源，小管出流技术和其他灌溉方式相比，节水高效，小管出流灌溉是一种局部灌溉技术，只湿润渗水沟两侧果树根系部分土壤，水的利用率高，而且是管道系统输水，沿途没有水分的渗漏和损失。

4、操作简单、管理方便，小管出流系统操作非常的简单，管理方便，和人工灌溉相比更为省心省力。

5、适应力强，小管出流系统的适应能力非常强，面对不同地形、土壤，果树等均可适用。

果树小管出流

简单来总结一下苹果树水肥一体化的模式设计：

苹果树选择小管出流的灌溉方式，每行果树布置一条灌溉支管，距离树干50厘米处，铺设一条环形滴灌毛管，直径1米左右，围绕树干铺设一条环形滴灌管；

在滴灌管上均匀安装4~6个压力补偿滴头，形成环绕滴灌。其中幼龄果树4~5个滴头，成年果树6个滴头，流量4.2L/h

操作要点：正常年份，全生育期滴灌5~7次，总灌水量110~150方/亩，随水施水溶肥3~4次，每次3~6公斤。

果树萌芽前，以放射沟或环状沟施肥方式施入三元复合肥（20-10-20）50~60公斤，花后滴施水溶性配方肥10~15公斤/亩。

果树膨大期，结合滴管施肥1~2次，每次滴施水溶性配方肥10~15公斤/亩为宜。

果实采收后，沿树盘开沟每亩基施腐熟有机肥3000~4000公斤。

水肥一体化技术和小管出流技术能够使苹果增产增量，在使用节水灌溉系统时，要依据不同地区、不同的气候、土壤条件和降水情况，水和肥用量需及时调整，这样才能发挥出节水灌溉最大的优点。

果树小管出流

水肥一体化

水肥一体化

水肥一体化

水肥一体化

水肥一体化

水肥一体化

水肥一体化

　 我国是农业用水大国，但是因为传统农业灌溉效率普遍低下，水的利用率很低，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅成本高而且浪费严重，因而，解决农业灌溉用水的问题是非常重要的。在这个背景下，智能水肥一体技术显得尤为重要。智能水肥一体化技术是指用人工智能代替人的智能，实现水肥一体化技术。水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术，可按照作物生长需求，进行全生育期需求设计，把水分和养分定量、定时，按比例直接提供给作物，从而将灌溉与施肥融为一体。

　 智能水肥一体化技术可以提高水资源利用率，缓解水资源的短缺，提高灌溉管理水平，减少人为的误操作，同时能够减少成本，提高效益。推广实施智能浇灌，提高灌溉水利用率，是有效解决灌溉节水问题的必要措施。智能水肥一体化技术涉及到农业物联网传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础，最终体现在智能水肥一体机上。水肥一体机，集施肥控制、灌溉控制于一体。可实现每个灌溉点与施肥点的手动与自动控制，自动控制包括定时控制和传感器联动控制。水肥一体机内部采用高速CPU处理模块，对数据进行处理，实现高速精确的施肥控制。实现了自动灌溉，自动施肥，自动调节肥液PH值和EC值，肥液桶上下液位报警，通过有线或无线与电脑手机相连实现远程控制，比例施肥，可查询系统近期的操作日志，以及传感器数据折图表。

　 水肥一体化的灌溉用水时，应坚持依法灌水和科学调度，打击偷水和抢水行为，维护用水秩序和合法用水权力，为灌区创造良好的环境。灌溉期结束后应及时进行资料整编，进行流量监测和调度情况分析。同时认真分析灌溉的问题，提出对策，进一步提高水的利用效率，最终在满足农业用水的前提下，提高水的利用效率，实现节水增产的双赢。

随着滴灌技术的发展，越来越多的自动控制技术引入水肥一体化中，使其功能越来越强大和完善。现有的自动化、智能化滴灌施肥系统可以监测土壤墒情，根据作物生长发育的水肥需求规律，做出灌溉施肥的决策和方案，并实施自动、精量化的水肥管理。

自动化滴灌施肥技术是指利用相关装备和系统，自动获取作物土壤的需水、需肥信息，并根据获取的信息对作物的灌溉施肥适时、适量控制，自动进行水肥管理的技术。

• 自动化滴灌施肥系统的组成

当前较成熟的自动化滴灌施肥系统一般由灌溉施肥系统、自动化控制系统两大部分组成。滴灌施肥系统包括首部枢纽、输水管道和滴头。其中，肥液(营养液)混合设备或装置是其关键。自动化控制系统既包含各种硬件，如计算机及自动化控制设备、土壤水分和农田气象传感器；也包括相应的软件， 如作物灌溉施肥的管理决策系统、控制各个设备的计算机程序等。自动化控制系统是整个滴灌施肥系统的核心。

以应用于温室中的灌溉施肥自动化控制系统为例(图1-1)，一般是由PC机终端(上位机)、控制器(下位机)、执行机构、数据采集传感器、控制程序和灌溉施肥管理软件等构成的两级分布式自控系统。上位机主要完成系统管理、数据采集及分析处理、存取、指令输出等功能，下位机则按上位机的指令或在下位机上直接输入指令实现对执行机构的控制，并且采集和传送设备工作信息。控制器可根据控制程序发出的指令自动启动或关闭各种执行设备(如水泵、电磁阀、施肥泵等)。系统中的各种传感器测量出温度、湿度、酸碱度、电导率、土壤湿度、风速风向、日照强度等信息，作为实施自动控制的依据。传感器上有通信接口，与控制器和终端相连。PC机是系统的控制中心，各个控制器通过有线、无线组网的方式与PC机进行通信连接，接受上位机的程序设置和实时监控要求，并反馈相关的控制和作业信息，从而实现对整个灌溉施肥系统的全面控制和调节。

因此，自动灌溉施肥技术是自动化技术、计算机技术与灌溉施肥技术相结合的复合精准农业技术。它是建立在对农田、作物信息的监测传输，对作物水肥吸收规律的信息化处理，以及灌溉施肥设备的配置、管网设计和泵、阀等设备自动化控制基础之上的综合。

（山东时雨塑胶工业有限公司）

• 自动化灌溉施肥系统的基本功能

1)可以实现灌溉施肥的人工控制、程序控制和自动控制。人工控制即手动控制开启或关闭系统运行。程序控制是指用户可以通过输入终端直接进行灌溉施肥程序的设计，自动执行不同定量或定时设置的灌溉施肥过程。自动控制是指用户在选定作物灌溉施肥模式后，系统可以根据计算机所存储的数据库资料和传感器或输入条件进行全自动智能灌溉控制。例如，可实现依据作物生长阶段、土壤湿度、蒸发量、降水量和太阳辐射强度自动调节和控制灌溉施肥。

2)可以实现营养液EC/pH实时监控，能够进行精确的比例均衡施肥。根据预先设置的作物要求的EC/pH控制水平，自动调节肥液混合设备的施肥速度。

3)具有单独的灌水或施肥模式。

4)拥有灌溉施肥自动报警系统。当出现灌溉施肥运行错误时，系统自动停止或报警。

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。

水肥一体化技术简而言之就是将施水与施肥融为一体的农业新技术。

智能水肥一体化灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。通过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。

水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术，可按照作物生长需求，进行全生育期需求设计，把水分和养分定量、定时，按比例直接提供给作物。压力灌溉有喷灌和微灌等形式。水肥一体化目前常用形式是微灌与施肥的结合，且以滴灌、微喷与施肥的结合居多。

微灌施肥系统由水源、首部枢纽、输配水管道、灌水器四部分组成。水源有：河流、水库、机井、池塘等；首部枢纽包括电机、水泵、过滤器、施肥器、控制和量测设备、保护装置；输配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制阀门；灌水器包括滴头或喷头、滴灌带。

系统功能：

1.用水量控制管理

通过出口流量监测作为本区域内用水总量计量，通过每个支管压力传感采集数据实时计算各支管的轮灌水量，与阀门自动控制功能结合，实现每一个阀门控制单元的用水量统计。

2.运行状态实时监控

通过水位和视频监控能够实时监测滴灌系统水源状况；通过水泵电流和电压监测、出水口压力和流量监测、管网分干管流量和压力监测保障滴灌系统高效运行。

3.阀门自动控制功能

通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物长势信息的实时监测，采用无线或有线技术，实现阀门的遥控启闭和定时轮灌启闭。根据采集到的信息，结合当地作物的需水和灌溉轮灌情况制定自动开启水泵、阀门，实现无人职守自动灌溉，分片控制，预防人为误操作。

4.运维管理功能

包括系统维护、状态监测和系统运行的现场管理；实现区域用水量计量管理、旱情和灌溉预报专家决策、信息发布等功能的远程决策管理；对灌溉设 施设备生成定期维护计划，记录维护情况，实现灌溉工程的精细化维护运行管理。

5.移动终端APP

方便管理人员通过手机等移动终端设备随时随地查看系统信息，远程操作相关设备。

水肥一体化的优点：

(1)节省劳力，特别对蔬菜和大棚内栽植的作物尤为明显。

(2)降低了肥料的浪费率。

(3)施肥及时，养分吸收快速。

(4)有利于应用微量元素。

(5)减弱了对土壤损害，改善土壤环境状况。

(6)采用滴灌施肥方法可使作物在边际土壤条件下正常生长。

(7)应用管道施肥可以提高作物抵御风险的能力。

一、泵注肥法

水泵注肥法，简易施肥装置

二、泵吸肥法

水肥一体化，水泵吸肥法

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简易水肥一体化

泵注肥法和泵吸施肥法的突出优点：

1、施肥浓度、施肥速度可调控

2、施肥看得见

3、适合大规模施肥，施肥效率高，操作简单（上千亩施肥任务一人完成）

4、不影响系统压力，施肥均匀

5、泵注肥法可以实现自动化施肥

6、设备投资低，维护费用低

基本参数：
1、三通道施肥口单路吸肥250L/H
2、1KW不锈钢施肥泵,额定扬程30米，额定流量 3m³/h。 注肥压力5kg。 3、路吸肥输入，注肥流量750L。
4、24路外部区域电磁阀控制。
5、三路定时搅拌功能。
6、10寸触摸屏控制。
7、进肥量调节。
8、 灌溉施肥工艺扩展
9、 ＥＣ自动检测、自动控制。
10、ＰＨ 自动检测。
11、自带一路485接口。
12、灌溉模式：分区循环、定时定量控制，可根据不同时 段自动调整灌溉时间。控制软件以根据用户要求编写

基本功能：
1、可以实时监测注肥总量和瞬时注肥量
2、瞬时注肥量可调（手动调节）
3、实时监测工作电压
4、各类故障实时监测和报警功能

保护功能：
1、注肥泵，搅拌电机过载保护。
2、注肥泵堵转保护。
3、过滤器堵塞保护。
4、低流量保护功能（针对流量调节过低）
5、灌溉水与注肥系统单向隔离。
6、可扩展低液位保护功能

可扩展 
        升级高压泵 (立式多级 离心泵）
                1.5kw
                          扬程：81m
                          流量：2m³/h
               2.2kw
                          扬程：72m
                          流量：4m³/h
        加解码器
                脉冲电磁阀可到 3 公里
               开关电磁阀可到 1.5 公里
       包装箱
                加栅栏式木箱
                加全木包装箱
       电动球阀调节器
       增加一路吸肥口

    继共享单车之后，“共享农庄”也火了。近日，海南乐东尖峰共享农庄开工了，而且将全部使用以色列智能水肥一体化滴灌系统!

    2017年7月28日，尖峰共享农庄在乐东尖峰镇万钟金菠萝基地开工，并举行了隆重的开工奠基仪式。这是乐东黎族自治县首个共享农庄项目，由海南万钟实业有限公司规划建设。

    共享农庄开工剪彩

    该项目是乐东尖峰农业休闲观光综合开发区项目中的其中一项，将以中高端消费市场为目标，利用互联网平台打造可用手机管理的农庄，并为消费者提供土地租赁、托管代种、产品认养直供等服务。

    据了解，项目采用企业自筹、政府扶持及用户众筹等方式筹集资金，规划用地204.2亩，计划投入1920万元，农庄将建设40份共享农庄，每份有5亩农地，配套56平方米的生活用房。在管理方面，农庄将配套专业管理团队及全过程的技术服务和管理销售。

    同时，每一份农庄还将以“互联网与现代农业”相结合，广泛应用移动物联网智能技术。其中，农庄中将安装摄像头24小时监控，庄主可通过手机随时查看农庄管理;土壤中安装智能检测仪，通过手机可实时查看土壤温度、湿度、酸碱度等各项指标数据;农庄中还将部署微型气象站，可通过手机随时查看气温、降水量、风力等各项气象数据。

    基地平面设计图

    特别值得一提的是，农庄将使用以色列水肥一体化智能灌溉系统，让庄主能够通过电脑、手机远程控制灌溉和施肥，还可以设置无人值守全自动运行。即使消费者远处千里之外，点点手机也能轻松管理农场，可以高效的、毫无地域限制的实时了解农庄，也可以向他人展示自己的农庄。

    此外，尖峰共享农庄将对消费者订制的基地农产品建档并进行标识，并严格按照约定标准进行生产、收获并提供配送或代销服务，消费者可通过监控系统实时查看农产品生长、包装等过程。共享农庄还能为消费者提供配套的农家乐、民宿、旅游等服务，并通过互联网平台让消费者参与虚拟采摘等体验。

    海南万钟实业有限公司自2016年以来与甘霖科技进行合作，金菠萝试点采用以色列水肥一体化智能灌溉系统进行智慧农业管理，亩产增加了30%以上，大大提高了经济效益。

    目前，为了让更多的种植户能够更好的使用水肥一体化智能灌溉系统，更好的打造智慧农业，甘霖科技自2016年开始投入巨额资金，启动“租赁模式”和客户共同成长，为客户全程提供水肥一体化灌溉管理、种植技术和植保技术支持、金融服务等。保证种植户使用过程中稳定、高效、放心，使用综合成本更低，效益更高。

智能水肥一体化控制管理系统

水肥一体化智能灌溉系统由水肥一体化灌溉设备，农业环境感知设备，一体化管理平台，以及配套的通信设备，手机APP端等软硬件构成。整套系统实现了自动感知，自动上传，自动分析，自动管理等功能，是物联网技术与农业管理的完美结合。

自动灌溉施肥机的目标是实现水肥供应的自动管理和分配。灌溉施肥机工作的基本原理是：系统根据用户设定好的施肥比例、施肥时间及循环模式、EC/pH平衡条件等各种逻辑组合，由控制器通过一组注肥器、电磁阀门和一套EC/pH监测系统适时适量定比例地将各种肥料注入到灌溉管道中，自动完成施肥任务，合理控制水肥供应。

灌溉施肥技术以自动灌溉为基础，以自控单元为核心，结合了传感检测技术、微处理器技术、计算机技术等现代信息化技术。一套完整的自动化灌溉施肥管理系统通常包括注肥系统、混肥系统、控制系统、检测系统和其他配件等。

（2）水肥一体化控制系统

控制系统软件是安装于微机设备上的，其内容有信息采集与处理模块、信息数据显示模块、信息记录与报警模块、阀门状态监控模块和首部控制模块等组成。施肥机最核心的功能单元，是负责人机交互、系统通讯、参数检测、逻辑判断、条件控制等为一体的主控单元。

（3）注肥系统

采用一组高效比例施肥器作为吸肥设备，采用大功率专用电动水泵作为动力设备，保持施肥精确，确保吸肥稳定、均匀。

（4）田间工作站

田间工作站的设计根据地形及设备信号接收的限制来确定布设位置及个数。在实际操作中若地形平坦，无遮挡物，信号传输效果好。则相应一个田间工作站可控制面积较大，反之，则田间工作站布设较多。田间工作站相当于是中央控制器与RTU或解码器及田间信息采集监测设备的中转站。

（5）远程灌溉控制系统

◇手机APP控制——用户可以通过手机APP接收墒情等信息推送，查看实时数据、历史数据，并能实现远程灌溉管理操作。

◇PC端控制——用户可以通过电脑、平板等终端登录云端实时查看农场情况，并根据数据控制水肥等设施的开启和关闭，施肥灌溉过程中用户可以通过视频实时了解灌溉现场。

◇其他配套系统——施肥系统拥有一套精心设计的水路结构，包括有各种防腐防酸型PVC管道系统、阀门控制系统、过滤系统、流量计、流量调节计、压力表等等，这些配件在牢固的施肥机钢体结构上组成了施肥水路系统。

　水肥一体化是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术。通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况；作物不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。智能水肥一体化系统可以帮助生产者方便快捷地实现自动的水肥一体化管理。

智能水肥一体化系统组成

系统云平台、墒情数据采集终端、视频监控、施肥机、过滤系统、阀门控制器、电磁阀、田间管路等。

智能水肥一体化系统可根据监测的土壤水分、作物种类的需肥规律，设置周期性水肥计划实施轮灌。施肥机会按照用户设定的配方、灌溉过程参数自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等水肥过程中的重要参数，实现对灌溉、施肥的定时、定量控制，充分提高水肥利用率，实现节水、节肥，改善土壤环境，提高作物品质。

智能水肥一体化的优势

（1）智能控制，根据土壤水分等相关参数自动反馈控制灌溉；

（2）实时在线远程监测，迅速大面积灌溉和施肥，节约了人力物力，大面积的喷灌、滴灌技术运用能缩减人力成本；

（3）吸收快，肥效好、养分利用率高，在一定程度上避免了肥料的挥发损失，大幅提升水肥利用率，节水节肥50%-70%；

（4）对减少病虫害有一定帮助，智能水肥一体化技术可及时监测并调节田间湿度，减轻病虫害的发生，对土传病害（茄科植物疫病、枯萎病等等，会随流水传播）也有很好地控制作用；

（5）减少污染，减少了肥料在地里的残留，缓解了水体污染。

智能水肥一体化技术在应用过程中要注意

水肥一体化系统的设计、安装和材料质量，设计合理、安装规范、材料合格是水肥一体化的基础。实施水肥一体化，最重要的是管理，符合实际情况的浇水、施肥制度是保证水肥一体化效果的关键。在智能水肥一体化的过程中要注意以下几点：

1、滴灌施肥要防止过量灌溉

滴灌上肥只灌溉根系和给根系上肥。因而一定要了解果树根系散布的深度。最简单的方法即是用小铲挖开根层查看湿润的深度，然后能够判别是不是存在过量灌溉。或许地里埋设张力计监控灌溉的深度。

2、注意过滤设备的保护

常用的过滤器有离心式过滤器、筛网式过滤器、叠片式过滤器、砂石过滤器等。要常常查看筛网过滤器内的滤网，发现损坏应及时修复或替换，灌溉季节完毕时，应取出筛网过滤器的滤芯，冲刷凉干后备用。

手艺清洁：扳动手柄，放松螺杆，拆开压盖，取出滤芯，用刷子冲刷滤芯筛网。

自动冲刷：需经常排污阀看阻塞状况，经常冲刷。

3、合理控制施肥浓度

许多肥料自身即是无机盐。当浓度太高时会“烧伤”叶片或根系。经过灌溉体系喷肥或滴肥一定要操控浓度。最精确的方法即是测定喷施的肥液或滴头出口的肥液的电导率。通常范围在1.0-3.0ms/cm即是安全的。或许水溶性肥稀释400-1000倍，或许每方水中参加1-3公斤水溶性复合肥喷施都是安全的。关于滴灌，因为存在土壤的缓冲作用，浓度能够稍高一点也没有大的影响。但也不能忽视以下几点：

肥料配方：不同作物对肥料需求不同，即使是一种作物，在不同生长期，对同一种元素需求量也不同。所以我们要针对作物，在其各个生育阶段，按照作物实际需求，搭配营养元素。

肥料的溶解度：水肥一体化系统的灌水器流道小，很容易堵塞。普通复合肥不溶解的养分成分，杂质很多，极其容易堵塞过滤系统。所以，水肥一体化推荐使用水溶肥，溶解度高，养分全面。

水溶肥的二次溶解：虽然水溶肥的溶解度很高，但其溶解速度慢。所以在溶肥的过程中，需要不停地的搅拌，加快溶解速度。而有的时候，为了图方便直接把水溶肥撒入或未完全溶解直接倒入水池，想着水池容积很大，肯定能溶解。而现实往往是在水池底部出现一层白色沉淀物（未溶解）。所以肥料倒入水池前，应在容器内将水溶肥完全溶解，然后再倒入水池。

4、注意日常维护保养

水肥一体化系统需要通过精心维护以发挥最优性能。每年灌溉季节结束，必须对管道进行一次全面检查维修。冲洗地埋管道及放空存水，对首部设备进行清洗遮盖保护。