一种旁路施肥机在喷灌水肥一体化的应用试验

针对现有水肥一体化系统施肥机安装管路复杂,自动化程度低、肥料利用效率低等问题,本研究通过解析旁路式施肥机工作原理,对水肥配比管路、电气控制元件布置结构以及动态显示界面进行设计,得到一种旁路施肥机。该旁路施肥机自动化程度较高,可实现水、肥精量调节。同时结合2015年、2016年在内蒙古通辽市的田间试验结果对该施肥机实际应用效果进行验证,应用该旁路施肥机施肥比压差式施肥罐和雨养施肥,2015年分别增产12%与69%;2016年分别增产9%与47%,且两年内应用该旁路施肥机施肥玉米水分生产率均最高,分别为1.87和1.81 kg/m3,经济效益显著。在现代农业高效节水灌溉领域该旁路施肥机具有一定的推广应用意义。

微喷灌水肥一体化技术对土壤理化性质及生姜产量的影响

以冀姜5号为试材,常规灌溉施肥为对照,研究微喷灌水肥一体化技术对土壤理化性质及其产量的影响。结果表明,整个生育期微喷灌水分总消耗量低于沟灌149 m^(3)/667 m^(2),节水15.94%,水分生产效率提高26.84%;水肥一体化处理土壤养分含量高于对照,总盐含量低于对照,苗期土壤中的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别比对照高2.61%,15.45%,16.33%,2.70%,碱解氮、有效磷在发棵期和根茎膨大期均显著高于对照,速效钾只在根茎膨大期高于对照,pH值无明显变化;生姜微喷灌水肥一体化技术平均产量5 778.59 kg/667 m^(2),较对照增产10.07%,节肥20%,肥料偏生产力提高24.01%。

车载式施肥喷药一体机设计与试验

针对丘陵山区施肥喷药劳动强度大、作业效率低、肥料和药液利用率不高等问题,设计了一种车载式施肥喷药一体机。阐述了一体机的结构和工作原理,对施肥、喷药的关键部件进行了设计,并分析了肥料颗粒的运动特性和喷杆机构的运动原理。一体机通过肥量调节机构、撒肥圆盘设置施肥量和实现均匀施肥,通过PWM(脉宽调制)技术、双向多方位喷杆机构调节喷药量及实现竖直、倾斜、对地3种喷药模式的任意切换,提高了药液利用率。试验结果表明:施肥作业时,不同施肥口开度下的平均施肥量为16.56~540.76 g/min;当落肥口开度为60%时,施肥均匀性变异系数(Cv=9.01%)最小,施肥性能最好。喷药作业时,不同PWM占空比下的喷头喷药量范围为74.94~345.41mL/min;当PWM占空比增大到100%时,喷药量变异系数(CV=2.54%)最低,喷药性能最好。同时,通过试验建立了施肥、喷药量控制数学模型,旨在为丘陵山区施肥、喷药机械的设计与研发提供技术与理论支撑。

太阳能施肥-喷药一体机的仿真设计

以太阳能施肥—喷药一体机为研究对象,探讨太阳能在电动式移动设备上的应用技术问题。首先通过功率计算、太阳能电池组件和蓄电池的容量设计,完成功率匹配以及设计一体机驱动型式的方案策略;其次,对电池组件的朝向和倾斜角度设计一个微型液压系统;最后,基于虚拟现实技术[1],利用SolidWorks软件对太阳能施肥—喷药一体机进行动态仿真。

微喷水肥一体化氮肥后移对夏玉米氮素吸收及籽粒产量品质的影响

为了探明晋南地区冬小麦-夏玉米轮作区适宜的节水减氮管理模式,采用田间试验,研究分析了5个水氮组合模式对夏玉米氮素积累特征、籽粒产量、品质和氮肥利用率的影响。结果表明,与大水漫灌、传统撒施肥料(CK)相比,微喷水肥一体化处理的夏玉米籽粒产量提高12.05%~45.4%,其中以微喷灌4次(出苗水+小喇叭口水+大喇叭口水+抽雄水),施纯氮227.5 kg/hm^2,氮肥后移、追氮2次处理(WN3)的籽粒产量和蛋白质含量最高,籽粒氮素积累量、总氮素积累量分别较施纯氮227.5 kg/hm^2,追氮1次处理(WN2)提高6.8%、14.26%,且与微喷灌、施纯氮300 kg/hm^2(WN1)和WN2相比,WN3处理的氮肥利用率分别提高41.81%、23.14%,氮肥农学利用效率分别提高47.45%、49.01%。综上所述,晋南冬小麦-夏玉米一年两熟区,采用微喷水肥一体化可替代漫灌实现节水减氮高产栽培,推荐微喷灌溉4次、氮肥后移处理(基肥45.5 kg/hm^2+小喇叭口期追肥136.5 kg/hm^2+抽雄期追肥45.5 kg/hm^2)作为晋南地区夏玉米灌水施氮适宜的运筹方式,该模式相比CK减少灌水量50%、减施氮肥24.16%,提高氮肥利用效率的效果最好,实现了节水减氮的效果。

滴喷灌施肥方式对土壤养分空间分异及茶苗根系生长的影响

探究滴灌和喷灌对土壤理化和生物学性状及茶苗根系生长的影响,为科学灌溉施肥提供理论依据。土壤培养设置土施(SA)、喷施(FA)和滴施(DA)3种施肥方式,15,30,45,60天后,选取培养钵表土中心点为参照,根据距中心点水平和垂直方向距离差异,将培养土壤划分3个空间区域,观测pH、电导率、养分和生物学性质;茶树盆栽试验设置2个氮水平和土施、喷施、滴施3种施肥方式共6个处理,观测茶苗根系生长和形态。土培试验结果表明,FA与SA处理不同空间土壤区域无明显差异,而DA与FA之间差异明显,60天后离中心点水平5 cm、垂直0—10 cm的土壤区域内,其电导率、pH、碱解N、速效K和速效P含量DA较FA分别增加35.6%,30.7%,40.6%,34.3%和74.8%,区域内细菌、真菌和放线菌分别增加174.6%,167.0%和289.0%,脲酶和酸性磷酸酶活性呈相反变化,DA较FA分别降低42.5%和31.4%。盆栽试验结果表明,茶树根系生长整体表现为FA>SA>DA,FA较DA的茶苗根鲜重、根总长、根体积、根尖数、分支数和交叉数均明显提高,不同N水平之间的促根效应差异不明显。综上,施肥方式对土壤养分空间分布、土壤生物学特性及茶苗根系生长影响明显。DA滴头中心点微域土壤的电导率、养分含量和微生物数量较SA和FA增加显著,存在明显的微域集聚效应,而脲酶、酸性磷酸酶活性降低。DA施肥方式明显抑制茶苗根系生长,而FA则显著促进茶苗根系生长和形态建成。

轻简水肥一体机的设计及其在日光温室黄瓜种植中的应用效果试验

为解决农户传统水肥一体化灌溉方式中存在的施用营养液浓度均匀性差、劳动强度大、过量施肥等问题,研究设计了一种与膜下微喷灌高灌溉流量特性相匹配的大吸肥量、低成本的轻简水肥一体机。通过自主设计的性能测试平台对其吸肥性能进行了测试,从而确定了吸肥泵的安装位置。为验证该水肥一体机应用效果,首先检测了应用水肥一体机和传统方式下灌溉营养液浓度均匀性,然后按照追肥总量比传统方式减少30%的方案进行了日光温室黄瓜栽培对比试验。结果表明,在水肥一体机出口压力分别为0.09、0.11、0.13 MPa时,吸肥泵前置吸肥效果好于后置;应用轻简水肥一体机灌溉施肥与传统方式相比,灌溉营养液浓度的空间均匀性没有显著差异,但时间均匀性差异显著,传统方式下灌溉营养液浓度随时间的推移不断下降,而应用水肥一体机的则保持稳定;在减施化肥30%情况下,与传统方式相比,应用水肥一体机灌溉仍可增产6.18%,每栋温室(670 m^(2))毎个生长季(7个月)可节约工时14 h,减施化肥27 kg,可提高效益2.15万元/hm^(2)。综上,该轻简水肥一体机灌溉营养液均匀、节省人工和肥料、提高生产效益,具有较好的推广应用前景。

小麦—玉米周年水肥一体化技术研究

通过比较不同水肥一体化模式和传统漫灌施肥模式下小麦、玉米轮作体系的籽粒产量、水分利用效率、N农学效率以及经济效益,探索运城地区最优小麦—玉米周年水肥一体化模式。结果表明,与传统漫灌施肥模式相比,不同水肥一体化模式均可提高水分利用效率、灌溉水生产效率、N农学效率,其中,W2N2(减量减氮处理)的水分利用效率和N农学效率分别比CK提高了34.5%和21.8%,W2N3(减量微喷处理)灌溉水生产效率比CK提高100%;周年籽粒产量与CK差异不显著,W4N3(足额微喷)周年产量最高,为16371.4kg/hm^2,较CK增加了2.8%;水肥一体化模式净收益值均高于漫灌模式,其中,W2N2最高,比CK提高了10%。