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浅析设施农业水肥一体化系统建设与应用前景1. 引言1.1 水肥一体化系统的概念水肥一体化系统是指将水资源和肥料资源有机结合起来，通过系统化的管理和技术手段，实现水肥资源的高效利用和循环利用。
这一概念源于对传统农业生产模式的反思和改进，旨在解决传统农业生产中存在的水肥资源浪费、土壤污染和农产品质量安全等问题。
水肥一体化系统的提出，标志着农业生产模式的转变和现代农业发展的必然趋势。
水肥一体化系统的提出为设施农业生产带来了新的发展机遇和挑战，为农业现代化进程提供了重要的技术支撑和保障。
随着现代农业技术的不断进步和社会经济的持续发展，水肥一体化系统将在未来发展中发挥更加重要的作用，推动农业生产向着更加智能、高效和可持续的方向发展。
1.2 设施农业水肥一体化系统的重要性设施农业水肥一体化系统能够有效提高农业生产效率。
通过科学合理地配置水肥资源，可以最大限度地促进农作物的生长发育，提高作物的产量和品质。
由于水肥一体化系统可以实现精准施肥和灌溉，减少了养分和水资源的浪费，降低了农业生产成本。
设施农业水肥一体化系统有利于保护环境和资源。
传统农业生产中存在着水资源过度利用、农药残留和土壤污染等问题，而水肥一体化系统可以通过提高养分利用率和水资源利用效率，减少化肥和农药的使用量，降低农业对环境的负面影响，保护土壤和水资源。
设施农业水肥一体化系统也有助于提升农产品的市场竞争力。
随着人们对农产品质量要求的不断提高，采用水肥一体化系统生产的农产品往往更加绿色、安全、健康，具有明显的品质优势，在市场上更具竞争力，有利于农民增加收入。
设施农业水肥一体化系统的重要性不言而喻。
通过构建完善的水肥管理体系，推广先进的水肥一体化技术，加快设施农业水肥一体化系统的建设和应用，将对农业生产效率、环境保护和农产品质量提升起到重要的推动作用。
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1.3 本文的研究目的和意义本文旨在通过对设施农业水肥一体化系统的建设与应用进行深入分析，探讨其在农业生产中的作用和影响。
农作物水肥一体化技术应用现状与发展分析1. 引言1.1 研究背景随着人口的不断增加和资源的有限性，农业生产面临着越来越大的挑战。
传统的农业生产方式往往存在着水资源的浪费和肥料的过量施用等问题，导致了土壤质量的下降和环境污染的加剧。
开展农作物水肥一体化技术的研究和应用具有重要的现实意义和紧迫性。
当前，我国在农作物水肥一体化技术的研究和应用方面取得了一些进展，但仍然存在着诸多问题和挑战。
有必要深入开展农作物水肥一体化技术的研究，探索适合我国国情的技术模式，促进农业生产的可持续发展。
1.2 研究意义农作物水肥一体化技术的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高农作物产量和质量：农作物水肥一体化技术能够有效地调节土壤水分和养分的供应，提高作物的生长效率，进而提高产量和品质。
2. 降低农业生产成本：通过合理施肥和灌溉管理，可以有效节约水肥资源的使用，减少因过量施肥和浪费水资源而导致的成本浪费。
3. 保护环境和减少污染：农作物水肥一体化技术可以减少因农业活动而导致的土壤污染和地下水污染，降低农业对环境的负面影响。
4. 推动农业可持续发展：农作物水肥一体化技术的推广应用有利于提高农业生产的稳定性和持续性，推动农业由传统向现代、高效、可持续的发展方向转变。
2. 正文2.1 农作物水肥一体化技术的定义农作物水肥一体化技术是指在农业生产中综合运用水肥资源，通过科学合理的管理和技术手段，实现水肥的最优配置，以提高农作物的产量和质量，减少资源浪费和环境污染的一种农业生产模式。
水肥一体化技术旨在实现水资源和肥料的高效利用，促进农业可持续发展，是当前农业生产中的重要技术之一。
农作物水肥一体化技术的定义涵盖了对水肥资源的充分利用和合理管理，包括对水肥施用量、施肥施水时机、施肥施水方式等方面的科学调控。
通过精准施肥、灌溉与施肥的配套措施、优化施水管理等手段，实现水肥资源的协同利用，提高农作物的效益和品质。
2.2 农作物水肥一体化技术的主要内容1. 水肥一体化技术的基本理念：农作物水肥一体化技术是指在农业生产中，通过合理的用水用肥管理，实现水肥资源的协调利用和高效利用，达到节水、增产、减排的目的。
水肥一体自动化种植解决方案第1章绪论 (3)1.1 水肥一体自动化种植概述 (3)1.2 水肥一体化技术的发展现状与趋势 (4)1.3 水肥一体自动化种植解决方案的意义 (4)第2章水肥一体自动化种植技术原理 (4)2.1 水肥一体化技术原理 (4)2.1.1 肥料选择与配比 (5)2.1.2 溶肥设备 (5)2.1.3 灌溉系统 (5)2.1.4 控制系统 (5)2.2 自动化控制技术原理 (5)2.2.1 传感器监测 (5)2.2.2 控制策略 (5)2.2.3 执行机构 (5)2.2.4 控制系统 (5)2.3 水肥一体自动化种植系统设计 (5)2.3.1 系统总体布局 (6)2.3.2 传感器布局 (6)2.3.3 控制系统设计 (6)2.3.4 执行机构选型与布局 (6)2.3.5 系统集成与调试 (6)第3章水肥一体自动化种植系统硬件设计 (6)3.1 系统硬件架构 (6)3.2 水肥控制器设计 (6)3.3 传感器及其接口设计 (7)3.4 执行器及其接口设计 (7)第4章水肥一体自动化种植系统软件设计 (7)4.1 系统软件架构 (7)4.1.1 整体架构 (7)4.1.2 数据采集层 (7)4.1.3 数据处理层 (7)4.1.4 控制策略层 (8)4.1.5 用户界面层 (8)4.2 数据处理与分析 (8)4.2.1 数据预处理 (8)4.2.2 数据存储与管理 (8)4.2.3 数据分析 (8)4.3 控制策略与算法 (8)4.3.1 水肥一体化控制策略 (8)4.3.2 智能优化算法 (8)4.3.3 参数自适应调整 (8)4.4.1 实时数据显示 (8)4.4.2 历史数据查询 (8)4.4.3 参数设置 (9)4.4.4 异常报警 (9)4.4.5 系统日志 (9)第5章水肥一体自动化种植关键技术研究 (9)5.1 水肥配比技术 (9)5.1.1 配比原则与依据 (9)5.1.2 配比算法与优化 (9)5.1.3 配比设备与调控 (9)5.2 灌溉控制技术 (9)5.2.1 灌溉模式选择 (9)5.2.2 灌溉制度制定 (9)5.2.3 灌溉控制系统设计 (9)5.3 肥料溶解与输送技术 (10)5.3.1 肥料溶解原理 (10)5.3.2 肥料输送与分配 (10)5.3.3 肥料溶解与输送设备的优化 (10)5.4 数据采集与传输技术 (10)5.4.1 数据采集 (10)5.4.2 数据传输 (10)5.4.3 数据处理与分析 (10)5.4.4 数据安全与隐私保护 (10)第6章水肥一体自动化种植系统应用实例 (10)6.1 系统在蔬菜种植中的应用 (10)6.1.1 系统配置 (10)6.1.2 应用效果 (11)6.2 系统在果树种植中的应用 (11)6.2.1 系统配置 (11)6.2.2 应用效果 (11)6.3 系统在粮食作物种植中的应用 (12)6.3.1 系统配置 (12)6.3.2 应用效果 (12)6.4 系统在其他作物种植中的应用 (12)6.4.1 系统配置 (12)6.4.2 应用效果 (12)第7章水肥一体自动化种植系统的安装与调试 (13)7.1 系统安装要求与步骤 (13)7.1.1 安装要求 (13)7.1.2 安装步骤 (13)7.2 系统调试与优化 (13)7.2.1 调试方法 (13)7.2.2 优化措施 (13)7.3.1 定期检查 (14)7.3.2 保养措施 (14)7.4 系统故障排除与解决方案 (14)7.4.1 常见故障及原因 (14)7.4.2 解决方案 (14)第8章水肥一体自动化种植效益分析 (14)8.1 产量与品质提升 (14)8.2 水肥资源利用效率 (14)8.3 经济效益分析 (15)8.4 社会与生态效益 (15)第9章水肥一体自动化种植技术的发展前景与挑战 (15)9.1 技术发展趋势 (15)9.1.1 智能化与精准化 (15)9.1.2 集成化与模块化 (15)9.1.3 绿色环保与可持续发展 (16)9.2 政策与产业环境分析 (16)9.2.1 政策支持 (16)9.2.2 产业环境 (16)9.3 技术推广与应用挑战 (16)9.3.1 技术成熟度 (16)9.3.2 成本与投资回报 (16)9.3.3 技术培训与人才储备 (16)9.4 未来研究方向与建议 (16)9.4.1 技术研发 (16)9.4.2 产业应用 (16)9.4.3 政策支持 (17)第10章结论与展望 (17)10.1 研究成果总结 (17)10.2 水肥一体自动化种植技术在我国的推广与应用 (17)10.3 水肥一体自动化种植技术在国际市场的竞争力分析 (17)10.4 水肥一体自动化种植技术的未来发展展望 (17)第1章绪论1.1 水肥一体自动化种植概述水肥一体自动化种植技术是将灌溉与施肥有机结合的一种现代农业技术。
水肥一体化技术的发展现状分析及优化应用策略作者：王宁宁马德新来源：《乡村科技》 2018年第15期1 我国农业用水与水肥一体化技术背景1.1 我国农业生产用水现状农业是我国的重要产业，农业的发展至关重要。
结合我国实际情况，实现农业可持续发展、农作物增产，需要将科学灌溉、高效节约地使用水资源和科学施肥等有效结合起来。
我国是一个严重缺水的国家。
虽然拥有全球6%的水资源，位居世界第四位，但人均拥有量仅为2 300 m3，是世界平均水平的1/4，在全球位列121 位［1］，仅高于埃及、阿曼、阿联酋、佛得角、布隆迪、沙特阿拉伯、巴巴多斯、阿尔及利亚、约旦、科威特、科比亚、马耳他、巴林和也门等国家。
据报告，我国的农业灌溉施肥和喷洒农药等用水约为3 900 亿m3，约为我国用水量的70%。
在农业领域中，灌溉用水约占全部用水的90%以上，占全国所有用水量的63%左右。
长期以来，因我国农业灌溉技术落后，水土管理方法不科学，农业用水浪费较多，大大降低了水肥资源的利用率。
据报道，我国年农业浇灌用水利用系数平均约为0.43，而先进国家约0.70～0.80［2］。
按照年水利用系数的水平计算，若灌溉用水的利用率提高，那么节省水量可近百亿立方米。
1.2 水肥一体化技术的产生背景目前，农业领域用水持续增多加剧了整体水资源的匮乏程度；化肥过度使用，导致土壤贫瘠和环境污染日益严重。
在这种情况下，国家加大了对农业生产的智慧化和精细化管理，推动并产生了水肥一体化技术。
2 国外水肥一体化技术发展现状2.1 水肥一体化技术的基本概念水肥一体化指的是让灌溉和施肥一起作业，同时供给植物水分和营养。
从狭义上讲，是将肥料溶解于水中，利用微灌系统进行灌溉，同时达到灌溉与施肥目的，可均匀地满足植物对水分和营养的需求，以此减少重复劳动作业，实现高效率水分和养肥同步化管理的农业技术。
2.2 世界水肥一体化的发展历程分析1790 年左右，欧洲的John Woodward 用土壤提取液进行植物种植，此为水肥一体化的初始记录。
基于物联网的智能水肥一体化调控技术研究智能水肥一体化调控技术是基于物联网技术的一项重要研究领域，该技术可以实现对农田中水肥供给的精确控制和智能化管理，提高农作物的生产力和品质。
本文将围绕着基于物联网的智能水肥一体化调控技术展开研究，并从技术原理、应用案例和未来发展方向进行探讨。
一、技术原理智能水肥一体化调控技术的核心是物联网技术的应用。
通过传感器网络、数据采集与传输设备以及智能控制系统的协同应用，实现对农田中的水分和肥料供给进行智能化调控。
具体来说，该技术主要包括以下几个方面的内容：1. 传感器网络：通过在农田中布置一定数量的感知设备，如土壤湿度传感器、气象站等，实时监测农田中的土壤水分、气象等数据，并将采集到的数据传输到数据采集与传输设备。
2. 数据采集与传输设备：通过无线通信技术，将传感器网络中采集到的数据传输到云平台或智能控制系统，实现远程的数据监测与采集。
3. 智能控制系统：通过对采集到的数据进行分析和处理，结合农作物的生长特点、生理需求以及环境因素，制定相应的水肥调控策略，并通过控制设备进行水肥供给的精确控制。
二、应用案例智能水肥一体化调控技术已经在农田中得到广泛应用，并取得了显著的效果。
以下是几个代表性的应用案例：1. 节水灌溉系统：通过利用物联网技术，实现对灌溉系统的智能化调控。
系统可以根据农田中土壤的实时湿度情况和气象数据，自动调节灌溉水量和灌溉频率，以达到节水的目的。
该技术的应用可以显著提高农田的水利效率。
2. 减少肥料的过量施用：智能水肥一体化调控技术可以根据农作物的生长状态和土壤肥力情况，合理制定施肥方案，根据实际需求进行肥料的精确供给。
通过减少肥料的过量施用，既可以提高农作物的品质，又可以减少农田的环境污染。
3. 种植工厂系统：智能水肥一体化调控技术在种植工厂中的应用也非常广泛。
通过对种植环境中的水分和肥料供给进行精确调控，可以实现农作物的高效生长和产量的提高。
种植工厂也可以通过物联网技术实现对环境条件的智能监控和控制，提高农作物的质量和稳定性。
2020.03植保土肥我国是农业大国，玉米是我国重要的粮食作物，我国是水资源缺少的国家，我国的淡水资源总量为28000亿m 3，居世界第六位，但我国的人均水资源占有量不足2300m 3，相当于世界人均占有量的1/4，水资源相对其他国家十分匮乏。
我国的农业水资源的使用量约占我国总水资源的80%，传统农业中的粗灌漫灌造成了水资源的严重浪费且利用率低，水资源的短缺已严重阻碍我国农业的发展，影响农作物高产高质量的发展，很不利于我国农业的快速发展[1]。
我国每年农用化肥的施用量超6000万t，是世界化肥使用总量的1/3，是世界化肥使用量最多的国家，可是我国氮肥、磷肥、钾肥的利用率分别为30%～35%、20%～25%和40%～45%，化肥的平均利用率仅为33%，与发达国家的化肥利用率水平有很大差距，造成化肥资源的大量浪费[2]。
落后的传统施肥方式已严重阻碍我国农业的发展，盲目粗放的施肥造成了农作物产量减产、地下水污染和土壤板结等问题，制约我国环境友好型、资源节约型社会的构建。
随着科技的不断进步与发展，水肥一体化灌溉技术应用到农业生产过程中，具有节水节肥，保护环境，提高农作物产量和质量等优点，该技术对缓解我国水资源短缺，保证国家粮食安全，推动经济可持续发展具有重要意义。
应该加大水肥一体化技术的推广，走符合中国国情的水肥一体发展之路。
1 水肥一体化技术的基本概念水肥一体化技术就是利用灌溉系统向农作物进行水和肥的同时施入，使农作物同时得到水分和养分的供给。
通常是将灌溉与施肥系统融合为一个整体，在压力的作用下，将可溶性肥料溶于灌溉水之中，通过灌溉管网将水和肥同时喷洒在作物叶面或滴灌到农作物根系附近，提高植物根系水分和养分的吸收效率，有利于植物的快速生长，提高农作物产量和质量。
农民可通过观察农作物的实际生长情况，确定合理灌溉量与灌溉时间，具有节水、节肥、高产、省工、环保等优点。
2 我国水肥一体化技术主要的应用模式滴灌水肥一体化技术是将具有一定压力的水肥，通过灌溉管道与安装在毛管上的滴头，将水与肥缓慢均匀的滴灌在作物根系附近的灌水方法。
水肥一体化技术的应用现状与发展前景摘要：水肥一体化技术是一种灌溉与施肥相结合的新型农业技术。
它可以大大提高水资源和肥料的利用，促进生态环境保护建设，提高农作物的质量和品质，促进工业的健康发展。
发展前景广阔，发展空间广阔。
关键词：水肥一体化；技术；应用我国是农业大国，长期以来我们总是以占世界7%的耕地，6%的水资源，养育着占世界22%的人口为荣。
新中国成立之前我们农业发展相当缓慢，生产水平落后，直到新中国成立以后，我国农业才开启了全面快速发展的新局面。
其中，很重要的一个原因是肥料的大量使用，我们的肥料使用量占到了世界的35%，而且不合理施肥现象普遍存在。
有效施肥能够提高作物产量，提升农业产值，但是过度满目施肥不仅造成肥料资源浪费，也会增加农业成本，降低农产品品质和一定程度的环境污染。
随着国家对现代农业发展的高度重视，提高肥料资源利用率，科学施肥，大力推广水肥一体化是农业发展必然要求。
1、实施水肥一体化现状水肥一体化技术是一项集灌溉与施肥于一体的新型农业技术。
水肥一体化技术是建立在压力系统（或自然地形）的基础上的。
根据作物土壤养分含量、肥料要求及作物的特性，采用可溶性固体肥料或液体肥混合使用。
混合肥料液体由灌溉用水控制。
管道系统的供水量和供肥量，经水肥混合后，通过管道和滴灌管形成滴灌。
根系生长发育区渗透作物的规律和均匀性得到控制，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量。
2、水肥一体化技术显著特点2.1施肥及时，具速效性水肥一体化技术由于肥和水结合，肥随水走，非常有利于作物快速吸收养分，避免了传统施肥等天下雨的窘境。
2.2肥料利用率高，具高效性传统施肥肥料利用率很低，据调查，传统施肥，氮肥利用率只有26.9%，钾肥利用率只有43.6%，磷肥利用率只有5.9%，是由于肥料经过挥发、淋溶、径流以及被土壤固定，在土壤中待的时间比较长。
而采用水肥一体化技术追肥，肥水直供根区，减少了浪费，有效提高肥料的利用率，肥水利用率可达到70%左右。
智能水肥一体化技术与装备的研究现状与发展趋势摘要: 针对目前我国农业生产中存在的水肥投入量大、产出低，各类要素综合利用效率低的现状，本文论述了水肥一体化技术在节水、节肥、提高农产品产量和质量、减少病虫害发生并降低农业污染等方面所具有的突出优势，并被认为是目前改变农业生产现状的重要关键技术之一。
智能水肥一体化技术的开发、应用和推广更是一项加速升级传统农业管理模式、促进我国现代农业发展的新的模式和技术途径，可有力支撑现代农业的快速发展。
本文综述了现有水肥一体化技术的发展研究与应用现状、存在的缺憾和不足，并指出了该技术与装备的发展方向及关键技术。
1. 引言截止到2019年的年底，我国人口已突破14亿人，随着城镇化率的提高和城镇化速度的不断加快，人均耕地占有面积逐步呈现越发紧张的态势。
同时，随着经济的发展和人民群众生活水平的不断提升，大众对物质生活提出了更高的要求，亟需农业领域提供门类差异、质优价廉、层次多样的农产品。
因此，我国农业生产面临着单位面积产量与农产品质量双重加速升级的严峻挑战。
同时，随着农业人口向城镇的不断聚集，直接从事农业劳动的总量人数，尤其是青壮年人数出现大幅下降，因此农业生产面临规模化生产趋势尤其紧迫，农业生产必须依托机械化、自动化和智能化的技术和手段来替代传统的作业与运营模式，以不断提升农业产业的生产效率和效益。
众所周知，支撑农业生产发展的最为关键的资源为水资源，而我国水资源严重缺乏，人均淡水量仅占世界人均淡水量的1/4。
据统计，目前农业领域每年灌溉用水的缺口就达300亿立方米以上，而且在我国的很多地区农业用水方式极不合理，存在大量浪费现象。
据统计分析，目前我国农业用水有效利用率平均不到40%左右，与发达国家(如美国、日本、西欧等)农业用水有效利用率80%的状况差距较大，我国农业生产在节水方面还有很大的提升空间。
同时，我国作为一个肥料生产和消费大国。
每年使用的肥料约占世界总施肥量的1/3，达到6000多万吨，但肥料的有效利用率逐年降低，自1980年至2014年，我国化肥施用总量增长4.5倍左右，而同期我国各类粮食产量的总量仅增长了82.8%，化肥消耗量增速远超过粮食产量的增速，目前平均仅有30%左右被作物生长所吸收，很多地区的农户为了追求高产量，而一味增加化肥的施肥量，这种不根据农作物自身生长发育营养元素的需求，盲目增加施肥的方式，不仅造成了大量的肥料浪费，还带来土壤板结、酸化等一系列隐患，非常不利于我国农业生产的可持续发展。
可编辑修改精选全文完整版水肥一体化技术应用现状及对策随着绿色节水农业的兴起，水肥一体化技术越来越得到国家和各地的重视，国务院先后出台了《国家农业节水纲要》和《全国农业可持续发展规划》，明确提出要大力发展节水农业和水肥一体化技术。
农业农村部先后印发了《水肥一体化技术指导意见》《推进水肥一体化实施方案》等政策性文件，有力推动了全国水肥一体化技术的迅猛发展和广泛应用。
为突破干旱地区缺水对农业的制约，启动实施了蔬菜水肥一体化项目，水肥一体化技术在蔬菜上推广面积达到了1900 hm2，主要应用在番茄、黄瓜、辣椒、硒砂瓜、茄子等经济作物。
水肥一体化技术省水、省力、省工，不仅有效破解了水资源短缺、水肥利用率低的农业生产技术难题，提高了作物水肥管理水平，改变了传统的耕作习俗，实现了精准化、科学灌溉]，而且由于其使用方便，有利于蔬菜机械化生产，对于促进蔬菜产业现代化发展具有十分重要的意义。
1 水肥一体化技术推广应用的成效1.1 节本增收效果明显通过对番茄、辣椒、茄子、黄瓜等作物开展试验研究，水肥一体化技术能够有效提高水肥利用率，节省劳动用工，达到节本增效的目的]。
与传统灌溉和施肥技术相比，水肥一体化技术水利用率提高30%-70%，肥利用率提高20-30%（详见表1）；亩用工节省10-15个；平均亩产增加20%-28%，亩节本增效1000-5000元（详见表2），节本增效效果显著。
1.2 应用范围逐步拓宽随着水肥一体化技术的日渐成熟和不断完善，其应用范围不断优化、扩大，从最初的设施温室走向露地蔬菜，从粮食作物（水稻、小麦等作物）发展到经济作物（如番茄、黄瓜、辣椒等）、设施果树等；应用范围也从大规模生产基地扩展到小规模、小基地；使用主体也从规模经营的新型经营大农户、大公司，扩展到一家一户；技术装备也从大型水肥一体化设备扩展到单棚单户的简易精量水肥一体机。
1.3 绿色环保安全作用凸显在推广应用水肥一体化技术中，通过在农田铺设主支管网，作物所需水肥在水压推动下通过毛细管道，直接将水肥流到作物根部，能够保证作物及时得到所需的水肥，做到了缺什么补什么，满足了作物生长期对水肥的不同需要，使作物生长处于适宜状态。
Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2020, 10(7), 419-425Published Online July 2020 in Hans. /journal/hjashttps:///10.12677/hjas.2020.107062Research Status and Development Trendof Intelligent Water Fertilizer IntegrationTechnology and EquipmentFazhan Yang1, Dongchao Bian1*, Weihua Li2, Fulin Jiang1, Haibo Lin11College of Mechanical and Automotive Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong2Shandong Academy of Agricultural Machinery Sciences, Jinan ShandongReceived: Jun. 19th, 2020; accepted: Jul. 2nd, 2020; published: Jul. 9th, 2020AbstractIn view of the fact that the input of water and fertilizer is large; the output is low; and the compre-hensive utilization efficiency of various elements is low in China’s agricultural production, this paper discusses the outstanding advantages of water and fertilizer integration technology in wa-ter saving, fertilizer saving, improving the output and quality of agricultural products, reducing the occurrence of diseases and pests and reducing agricultural pollution, which is the key tech-nology to change the current agricultural development status. In particular, the development, ap-plication and promotion of intelligent water and fertilizer integration technology is a new model and technical way to improve the traditional agricultural management mode and promote the de-velopment of modern agriculture in China, which can effectively support the rapid development of modern agriculture. In this paper, the development and application of the current technology of water and fertilizer integration, and the existing defects and deficiencies are summarized, and the development direction and key technologies of the technology and equipment are pointed out.KeywordsIntelligent Water Fertilizer Integration Technology, Research Status, Modern Agriculture,Development Direction智能水肥一体化技术与装备的研究现状与发展趋势杨发展1，卞东超1*，李维华2，姜芙林1，林海波11青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东青岛*通讯作者。
杨发展 等2山东省农业机械科学研究院，山东 济南收稿日期：2020年6月19日；录用日期：2020年7月2日；发布日期：2020年7月9日摘 要针对目前我国农业生产中存在的水肥投入量大、产出低，各类要素综合利用效率低的现状，本文论述了水肥一体化技术在节水、节肥、提高农产品产量和质量、减少病虫害发生并降低农业污染等方面所具有的突出优势，并被认为是目前改变农业生产现状的重要关键技术之一。
智能水肥一体化技术的开发、应用和推广更是一项加速升级传统农业管理模式、促进我国现代农业发展的新的模式和技术途径，可有力支撑现代农业的快速发展。
本文综述了现有水肥一体化技术的发展研究与应用现状、存在的缺憾和不足，并指出了该技术与装备的发展方向及关键技术。
关键词智能水肥一体化技术，研究现状，现代农业，发展趋势Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言截止到2019年的年底，我国人口已突破14亿人，随着城镇化率的提高和城镇化速度的不断加快，人均耕地占有面积逐步呈现越发紧张的态势。
同时，随着经济的发展和人民群众生活水平的不断提升，大众对物质生活提出了更高的要求，亟需农业领域提供门类差异、质优价廉、层次多样的农产品。
因此，我国农业生产面临着单位面积产量与农产品质量双重加速升级的严峻挑战。
同时，随着农业人口向城镇的不断聚集，直接从事农业劳动的总量人数，尤其是青壮年人数出现大幅下降，因此农业生产面临规模化生产趋势尤其紧迫，农业生产必须依托机械化、自动化和智能化的技术和手段来替代传统的作业与运营模式，以不断提升农业产业的生产效率和效益。
众所周知，支撑农业生产发展的最为关键的资源为水资源，而我国水资源严重缺乏，人均淡水量仅占世界人均淡水量的1/4。
据统计，目前农业领域每年灌溉用水的缺口就达300亿立方米以上，而且在我国的很多地区农业用水方式极不合理，存在大量浪费现象。
据统计分析，目前我国农业用水有效利用率平均不到40%左右，与发达国家(如美国、日本、西欧等)农业用水有效利用率80%的状况差距较大[1]，我国农业生产在节水方面还有很大的提升空间。
同时，我国作为一个肥料生产和消费大国。
每年使用的肥料约占世界总施肥量的1/3，达到6000多万吨，但肥料的有效利用率逐年降低，自1980年至2014年，我国化肥施用总量增长4.5倍左右，而同期我国各类粮食产量的总量仅增长了82.8%，化肥消耗量增速远超过粮食产量的增速，目前平均仅有30%左右[2]被作物生长所吸收，很多地区的农户为了追求高产量，而一味增加化肥的施肥量，这种不根据农作物自身生长发育营养元素的需求，盲目增加施肥的方式，不仅造成了大量的肥料浪费，还带来土壤板结、酸化等一系列隐患[3]，非常不利于我国农业生产的可持续发展。
根据农业部公布的数据，现行我国农作物亩均化肥用量达到21.9公斤，远高于世界平均水平的每杨发展等亩8公斤，是美国用量的2.6倍，欧盟用量的2.5倍。
综上来看，水肥用量的高投入与高消耗、低效能产出已成为制约我国农业实现持续健康发展的拦路虎和绊脚石[4]，必须通过科技手段予以攻克和解决。
水肥一体化技术是当今世界公认的一项高效节水、保肥、低污染、绿色与可持续发展的技术[5][6][7] [8]，其实现方法通常一般提前按比例将水和肥料混合，借助管路的压力直接输运到作物营养物质的吸收区(根部)，快速、稳定、精准地完成灌溉施肥的全过程，在业界又被称为灌溉施肥、水肥耦合等[9]。
这一技术不仅实现了水肥的高效综合利用，还能有效控制作物根系的湿度(特别是温室大棚)，减少了作物病虫害发生的概率以及农药的使用量，在节约成本投入的同时，可大幅降低对水土的污染[10]。
不仅如此，水肥一体化技术和设备的应用在改善土壤品质、保持土壤营养物质、防止土地盐渍化、提高农产品产量和质量方面也有显著效果[11][12]，目前被越来越多的大型农场所采用。
水肥一体化技术自诞生以来，尤其是在最近几十年的发展过程中，许多国家(尤其是发达国家)在水肥一体化技术开发方面投入了巨大精力，尤其是研制了大量的水肥一体化装备及相关的元器件，为农业生产的高效低耗发展做出了巨大贡献。
2. 国内外水肥一体化技术应用与研究现状2.1. 国外水肥一体化技术研究现状与应用水肥一体化技术的核心和起点是滴灌技术，诞生于19世纪的中后期，在20世纪的中期之后，伴随着塑料工业的发展，滴灌技术的发展逐渐走上了快车道并趋于不断完善和成熟[13]，在之后的50年时间里，水肥一体化技术在全世界迅猛发展。
作为一个最严重缺水的国家之一，20世纪60年代初以色列逐渐开始在国内普及水肥一体化技术，并在1964年建成了覆盖全国农业生产领域的水肥一体化灌溉系统，肥料溶解到水中进行滴灌的灌溉模式应用面积占全国耕地的一半以上[14]，到了80年代初期，经过近20年的技术发展，以色列水肥一体化技术更加成熟，施肥管控系统和作业模式更加精准化、自动化和智能化，目前水肥一体化作业模式已覆盖以色列80%以上的灌溉耕地，研发出灌溉施肥技术Netafim和Bermad 举世闻名，引领世界水肥一体化的发展方向[15]。
同时，作为世界上最大的经济体和发达国家，美国在20世纪初期就建成其国内第一个滴灌工程，其目前是世界上微灌面积最大的国家，并握有大量的肥料和水肥一体化装备的专利技术，在其国内农业比较发达的州，已建立了比较完善的水肥一体化设施及服务体系[16]。
西欧国家的荷兰，在50年代初期开始广泛利用水肥一体化技术大力发展设施农业，研制和开发了大量适于水肥一体化应用的精确配比的各类液体肥料和对应的施肥装备。
目前，举世闻名的荷兰温室无土栽培技术和控制方式已经完全实现了自动化控制，荷兰开发的著名的Priva技术和HortiMax技术目前已经在世界其他国家广泛认可和应用，创造了较好的经济效益和社会效益[15]。
