精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過多年的革新與發(fā)展,但是其各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展并非齊頭并進(jìn)。尤其是在當(dāng)前以節(jié)水灌溉技術(shù)(滴灌技術(shù))為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)規(guī)�；\(yùn)作模式下,精準(zhǔn)追肥環(huán)節(jié)各項(xiàng)技術(shù)成果卻主要集中在對(duì)作物養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分的監(jiān)測、施肥量與產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分分布相關(guān)性、水肥一體化管理等方面的研究。而在精準(zhǔn)追肥環(huán)節(jié),大田滴灌施肥裝備領(lǐng)域,至今沒有很好的技術(shù)方案來解決當(dāng)前滴灌施肥環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的各類技術(shù)難題。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)某項(xiàng)技術(shù)裝備的短板終將會(huì)影響精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)各項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前農(nóng)業(yè)規(guī)模化運(yùn)作條件下,集約化管理與操控的實(shí)現(xiàn)。目前滴灌施肥環(huán)節(jié)使用的技術(shù)裝備依然為壓差式施肥罐。該設(shè)備自滴灌技術(shù)引入我國以來一直沿用至今。但隨著精準(zhǔn)施肥技術(shù)不斷發(fā)展的需要,多年來眾多學(xué)者對(duì)滴灌施肥養(yǎng)分信息的監(jiān)測獲取、信息傳輸、數(shù)據(jù)分析與決策都做了大量的研究,并形成了眾多的理論成果。但是由于當(dāng)前滴灌施肥執(zhí)行設(shè)備,即傳統(tǒng)的壓差式施肥罐只能人為粗放式的操作,所以無法將施肥決策形成的推薦結(jié)論通過信息技術(shù)得以傳輸,更無法通過自動(dòng)化控制技術(shù)得以表達(dá)。這就使得滴灌施肥執(zhí)行環(huán)節(jié)的技術(shù)裝備研究與開發(fā)變成了急待解決的問題。而當(dāng)前滴灌施肥環(huán)節(jié)所存在的問題有:(1)施肥量無法根據(jù)輪灌區(qū)和作物需求精確可控;(2)注肥濃度前高后低,注肥均勻度低,受壓差與流量影響大;(3)受注肥均勻度的影響,注肥時(shí)間無法控制;(4)施肥環(huán)節(jié)完全由人為操作,無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。本研究綜合應(yīng)用信息技術(shù)、機(jī)電一體化控制、系統(tǒng)分析集成、營養(yǎng)診斷、大田試驗(yàn)對(duì)比等技術(shù)思想和方法,設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)滴灌施肥量精確可控、整體注肥均勻、施肥時(shí)間可控的滴灌精量控制施肥裝置,并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用信息技術(shù),研究開發(fā)了滴灌精量施肥控制系統(tǒng),包括對(duì)該裝置的現(xiàn)場控制與遠(yuǎn)程控制功能。本文通過對(duì)現(xiàn)有裝置的分析研究,開發(fā)設(shè)計(jì)了符合當(dāng)前滴灌施肥需要的滴灌施肥裝置,并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。通過對(duì)裝置控制系統(tǒng)監(jiān)測、配肥能力研究分析以及施肥模式研究,完成了從裝置設(shè)計(jì)構(gòu)想到大田實(shí)際運(yùn)行的各項(xiàng)工作。并形成了以下成果:1、圍繞當(dāng)前滴灌施肥環(huán)節(jié)所存在的問題提出了滴灌精量控制施肥裝置設(shè)計(jì)思路與原理,同時(shí)對(duì)現(xiàn)有裝置的施肥特點(diǎn)加以分析,保留其優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)其缺陷。針對(duì)當(dāng)前施肥量無法精確可控提出了配肥機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計(jì)方案;以及針對(duì)注肥均勻度低提出了定量且少量多次的注肥機(jī)構(gòu)研究設(shè)計(jì)方案。完成了滴灌精量控制施肥裝置的設(shè)計(jì)與裝配。同時(shí)對(duì)研制完成的裝置進(jìn)行了配肥精度與配肥均勻度的試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了該裝置優(yōu)越的施肥性能。2、以自主研發(fā)完成的滴灌精量控制施肥裝置為研究對(duì)象,通過明確基于SPAD營養(yǎng)診斷的滴灌棉花不同生育時(shí)期最佳施氮量、單次灌水時(shí)間與輪灌區(qū)面積,研究精量施肥裝置不同規(guī)格配肥盤單位時(shí)間配肥量,確定滴灌精準(zhǔn)施肥裝置在不同灌溉條件與棉花不同生育時(shí)期的配肥能力。為配肥系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)與參數(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。3、開發(fā)了基于PLC的滴灌精量控制施肥裝置現(xiàn)場控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。提出了滴灌精量控制施肥系統(tǒng)現(xiàn)場控制技術(shù)方案與遠(yuǎn)程控制技術(shù)方案。現(xiàn)場控制采用文本顯示器顯示各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù),以及通過手動(dòng)錄入的形式,輸入施肥環(huán)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)來操控裝置精準(zhǔn)施肥。并對(duì)步進(jìn)電機(jī)和直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。通過編程與軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)施肥裝置的遠(yuǎn)程控制。4、在滴灌棉田對(duì)兩種裝置(精量控制施肥與傳統(tǒng)壓差式施肥裝置)在棉花不同生育時(shí)期以及不同灌水時(shí)段開展施肥試驗(yàn),通過對(duì)兩種施肥方式情況下土壤中氮素分布、棉花氮素利用率和棉花產(chǎn)量進(jìn)行試驗(yàn)分析,以證明精量控制施肥方式較為優(yōu)越的施肥可控性和施肥效果,同時(shí)探明滴灌精量控制施肥裝置依據(jù)棉花不同生育時(shí)期根系特點(diǎn)的最佳施肥模式。通過對(duì)裝置的設(shè)計(jì)研究與驅(qū)動(dòng)設(shè)備的選型研究,完成了滴灌精量控制施肥裝置的完全自主研發(fā),通過對(duì)該裝置基于PLC的現(xiàn)場控制器與與基于GSM的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)了該裝置自動(dòng)化精量施肥,完成了滴灌施肥的精量化、自動(dòng)化以及施肥時(shí)間的可控,顯著提高了滴灌施肥環(huán)節(jié)的注肥均勻度。通過對(duì)該系統(tǒng)配肥能力的研究,確定了棉花盛蕾期、花期、盛花期、鈴期生育時(shí)期的最佳施氮量分別為:63.03kg/hm2、64.19 kg/hm2、60.09 kg/hm2、62.84 kg/hm2,為滴灌棉花不同生育時(shí)期變量施肥提供理論依據(jù)。并通過研究表明單位時(shí)間施氮量與滴頭流量qd無關(guān),僅與單井出水量Q和特定棉花生育時(shí)期的施氮量Nd有關(guān)。最后得出了滴灌精量控制施肥裝置的配肥改進(jìn)方案。通過自主研發(fā)的施肥裝置與傳統(tǒng)壓差式施肥裝置滴灌棉田施肥效果對(duì)比試驗(yàn),以棉花產(chǎn)量為基準(zhǔn),得出了滴灌精量控制施肥裝置在棉花各生育時(shí)期的最佳施肥時(shí)段。滴灌精量控制施肥系統(tǒng)的研究與開發(fā),并最終形成了產(chǎn)品,填補(bǔ)了滴灌大田施肥環(huán)節(jié)無自動(dòng)化控制施肥系統(tǒng)的技術(shù)裝備空白。提高了滴灌施肥的可控性和注肥均勻性。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S224.2;S562

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梁春英,王熙,趙軍,王智敏,莊衛(wèi)東;變量施肥播種機(jī)電控液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

2 王素霞;;談大田膜下滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參數(shù)取值方法[J];黑龍江科技信息;2009年29期

3 譚明;;滴灌棉花根系生長狀況調(diào)查啟示[J];節(jié)水灌溉;2007年01期

4 孫裕晶,馬成林,張書慧,張勇智;智能變量施肥技術(shù)初步試驗(yàn)研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2003年04期

5 劉文浩;王熙;;變量施肥液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J];農(nóng)機(jī)化研究;2015年10期

6 嚴(yán)海軍;初曉一;王敏;馬澤遠(yuǎn);;微灌系統(tǒng)文丘里施肥器吸肥性能試驗(yàn)[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年03期

7 郭彥彪;李社新;鄧蘭生;馮宏;張承林;;自壓微灌系統(tǒng)施肥裝置[J];水土保持研究;2008年01期

8 劉坤,陳新平,張福鎖;不同灌溉策略下冬小麥根系的分布與水分養(yǎng)分的空間有效性[J];土壤學(xué)報(bào);2003年05期

9 魏正英;葛令行;趙萬華;盧秉恒;;灌溉施肥自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

10 屈衛(wèi)群;王紹華;陳兵林;王友華;周治國;;棉花主莖葉SPAD值與氮素營養(yǎng)診斷研究[J];作物學(xué)報(bào);2007年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳才聰;精確農(nóng)業(yè)變量施肥決策研究與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[D];吉林大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 曲桂寶;變量施肥機(jī)的試驗(yàn)研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2824550