我國農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的80%左右，由于農(nóng)業(yè)灌溉效率普遍低下，水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達(dá)70%～80%。特別是我國北方各省水資源缺乏，然而多年來使用傳統(tǒng)方式為植株澆水不僅效率低、成本高而且浪費十分嚴(yán)重，因而，解決農(nóng)業(yè)灌溉用水的問題，對于緩解水資源的緊缺是非常重要的。當(dāng)然，掌握水肥一體化技術(shù)，對于有著十幾年甚至是幾十年種植經(jīng)驗的農(nóng)戶來說，有一定難度，但是從另一個角度來看，農(nóng)民追求的是經(jīng)濟效益，無論什么樣的種植模式，如果能夠提高農(nóng)戶的收入，他們一定是樂意嘗試去改變的。在這種背景下，我們的智能澆灌控制系統(tǒng)應(yīng)運而生了。智能水肥一體化澆灌控制系統(tǒng)不僅可以提高水資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以提高灌溉管理水平，改變?nèi)藶椴僮鞯碾S意性，同時能夠減少灌溉用工，降低管理成本，顯著提益。因此，推廣實施智能水肥一體化系統(tǒng)，改變目前普遍存在的粗放方式，提高灌溉水利用率，是有效解決灌溉節(jié)水問題的必要措施之一。

智能水肥一體化澆灌控制系統(tǒng)涉及到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、無線通信技術(shù)等多種高新技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用使我國的農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)的勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變奠定了重要的基礎(chǔ)。由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，該水肥一體化系統(tǒng)主要面向農(nóng)田，園林，溫室農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的日常灌溉控制和管理而設(shè)計，并通過現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段，達(dá)到降低人力成本，提高自動化生產(chǎn)效率，節(jié)約水資源的目的。閥門的質(zhì)量在整套灌溉系統(tǒng)中極為重要，因為我們所需要的所有開關(guān)水源的動作均由它完成。該水肥一體化系統(tǒng)具有實用性和良好的展示性，水肥一體化系統(tǒng)硬件具備良好的穩(wěn)定性，以及防水、防潮、抗高溫的能力。

水肥一體化系統(tǒng)有以下功能特點：

1.節(jié)水節(jié)肥——按照比例調(diào)控，使水肥達(dá)到化利用。

2.提高產(chǎn)量——投運該水肥一體化系統(tǒng)可增產(chǎn)30-50%。

3.省時省力——減少人力成本投入，管理。

4.智能控制——根據(jù)土壤水分溫度等相關(guān)參數(shù)自動反饋控制灌溉。

5.科學(xué)研究——本水肥一體化系統(tǒng)擴展性強，可用于高?？茖W(xué)研究。

水肥一體化智能控制系統(tǒng)，集施肥控制、灌溉控制于一體。可實現(xiàn)每個灌溉點與施肥點的手動與自動控制，自動控制包括定時控制和傳感器聯(lián)動控制。水肥一體化控制系統(tǒng)內(nèi)部采用高速CPU處理模塊，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實現(xiàn)高速的施肥控制。智能水肥一體化控制系統(tǒng)可以設(shè)定灌溉的起始時間、結(jié)束時間可自動進(jìn)行灌溉。整套系統(tǒng)首部采用以色列AMIAD網(wǎng)式自動反沖作為一級過濾，以色列ARKAL疊片過濾器為2級過濾?？申P(guān)聯(lián)土壤溫度或土壤濕度傳感器，設(shè)定相應(yīng)閥值自動灌溉。設(shè)定施肥起始時間，并且可以設(shè)定施肥時長。可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的PH值和EC值，對肥液PH值和EC值進(jìn)行調(diào)節(jié)。肥液桶上下液位報警、PH值、EC值過高，主管道高壓力。智能水肥一體化控制系統(tǒng)可通過有線或無線與電腦手機相連實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

引進(jìn)的荷蘭PRIVA施肥機，是目前在中國應(yīng)用比較多的機型，該機型設(shè)計緊湊，體積小巧，安裝和拆除都比較方便。該款施肥機工作流量范圍為每小時5—25方，具有精準(zhǔn)測量和調(diào)節(jié)功能，包含1—5個施肥通道，可控制40個電磁閥，每天4個時間段單獨設(shè)置，8個配肥方案。壓差施肥罐適用于包括溫室果樹大棚、露地果樹種植等多種形式的水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)。該施肥機適用于規(guī)?；瘓@區(qū)，這臺施肥機目前控制8個日光溫室，主要種植番茄、黃瓜、茄子等作物，每年可實現(xiàn)畝均節(jié)水145方，節(jié)肥35公斤，省工2個。

由于引進(jìn)的國外智能設(shè)備技術(shù)門檻較高，操作復(fù)雜，同時成本也相對較高，主要應(yīng)用對象為生產(chǎn)規(guī)模較大的園區(qū)，為了適應(yīng)本市目前生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀，北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站自主研發(fā)了一款輕簡式智能施肥機，低成本、易操作，受到農(nóng)戶歡迎。據(jù)悉，該施肥機內(nèi)部嵌入了依據(jù)光輻射開發(fā)的水肥管理系統(tǒng)，可以根據(jù)光照的強弱控制灌溉施肥，實現(xiàn)智能管理。為了降低技術(shù)門檻，施肥機采用“傻瓜化”設(shè)計，操作簡單，容易上手。采用進(jìn)口LLDPE原料，先進(jìn)的滾塑一次成型技術(shù)，產(chǎn)品無焊縫，內(nèi)外光滑，易清洗，易搬運。目前，該設(shè)備已獲得國家實用新型專利2項，并在昌平、順義和房山等區(qū)進(jìn)行了推廣使用，實現(xiàn)了增產(chǎn)提質(zhì)的效果。以番茄種植為例，使用該套設(shè)備，與農(nóng)戶常規(guī)管理相比，可實現(xiàn)畝節(jié)水114方，畝節(jié)肥56公斤。同時，果實糖酸比提高18.46%，番茄紅素提高10.98%，節(jié)本提質(zhì)增效明顯。

水肥一體化技術(shù)養(yǎng)分管理

黃瓜的營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)時間長，產(chǎn)量高，需肥量大，喜肥但不耐肥，是典型的果蔬型瓜類作物。每1000千克商品瓜約需氮2.8～3.2千克、1.2～1.8千克、氧化鉀3.3～4.4千克、氧化鈣2.9～3.9千克、氧化鎂0.6～0.8千克。系統(tǒng)由系統(tǒng)云平臺、墑情數(shù)據(jù)采集終端、視頻監(jiān)控、施肥機、過濾系統(tǒng)、閥門控制器、電磁閥、田間管路等組成。氮、磷、鉀比例為1:0.4:1.6。黃瓜全生育期需鉀，其次是氮，再次為磷。

黃瓜對氮、磷、鉀的吸收是隨著生育期的推進(jìn)而有所變化的，從播種到抽蔓吸收的數(shù)量增加；進(jìn)入結(jié)瓜期，對各養(yǎng)分吸收的速度加快；到盛瓜期達(dá)到值，結(jié)瓜后期則又減少。它的養(yǎng)分吸收量因品種及栽培條件而異。各部位養(yǎng)分濃度的相對含量，氮、磷、鉀在收獲初期偏高，隨著生育時期的延長，其相對含量下降；而鈣和鎂則是隨著生育期的延長而上升?？蓪崿F(xiàn)每個灌溉點與施肥點的手動與自動控制，自動控制包括定時控制和傳感器聯(lián)動控制。