溫室精準水肥一體化技術及裝備集成
我國設施種植面積達到4000萬畝左右，總產量超過2.3億噸，年產值突破萬億元。設施園藝生產中灌溉配肥不精準，導致施肥在時間空間上不均勻，肥料利用率低，過量施用的肥料導致土壤鹽分含量逐年升高、硝態氮和速效磷大量積累，給農產品質量安全和產業的可持續發展帶來極大挑戰。針對上述難題，我院設施所自2015年啟動溫室水肥一體化精準配施肥技術研究，形成了系列化溫室水肥一體化配施肥裝備。
1. 突破基于在線檢測的肥料濃度閉環控制技術。對標國外先進設備性能參數，結合流體仿真與試驗驗證，優化文丘里管幾何參數，提升單通道最大吸肥能力，設計檢測反饋管路，優選EC、pH傳感器及布置位置，有效提高系統配肥實時響應能力，提出PID控制電磁閥PMW的調控方法，形成以EC、pH為調控參數的閉環設計方案，已被廣泛應用于國內溫室精準水肥一體機。
2.創新提出記憶整定PID水肥精準調控算法。為進一步提升水肥一體機配肥精度，縮短響應時間，創新提出水肥機EC與pH記憶整定PID精準調控算法，優化調制周期，提出混液桶預混技術，解決了一套算法參數難以適應復雜多變的水肥配比情況，可實現EC調控誤差≤±0.1mS/cm響應時間≤30s，pH調控誤差≤±0.05響應時間≤3s，經科技成果評價，成果性能達國際先進水平。
3.率先提出水肥一體化設備標準化檢測方法。設計搭建水肥一體機專業化性能檢測平臺，由循環蓄水、流量壓力精準調控、數據采集系統構成，可開展最大工作流量、額定出口壓力、最大吸肥流量、EC及pH調控誤差、重復啟動調控響應時間等關鍵參數檢測。團隊基于平臺開展標準化檢測研究，主持編制了團體標準T/CAMA11 2019溫室自動水肥一體機、行業標準NYT 4369-2023溫室水肥一體機性能測試方法，參與制定國家標準GB/T 43908-2024水肥一體化設備。
該技術突破了水肥調控受管路流量、壓力波動導致配肥誤差大，施肥空間時間分布不均勻等問題，授權“溫室水肥一體化集群灌溉方法及灌溉系統”“營養液回液灌溉調節方法及營養液循環系統”等專利12件，“精準水肥一體化配施肥控制系統”“灌溉系統設計智能輔助決策系統”等軟件著作權4項。成果先后在貴州、河北、山東、新疆、山西等十余個省（市、自治區）推廣應用，為設施水肥高效利用提供了重要技術與裝備支撐。根據農業農村部辦公廳發布的《關于推介發布2024年農業主導品種主推技術的通知》（農辦科[2024]4號），“溫室精準水肥一體化技術”成為智慧農業類七項主推技術之一。
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