科创中国

背景：我国温室生产长期存在盲目灌溉施肥情况，一方面制约了作物产量和品质的提升，另一方面过量施用造成水肥资源浪费、环境污染严重等问题。荷兰、以色列等设施园艺发达国家的经验表明，高性能水肥一体化装置的应用是破解上述问题的关键。由于我国设施园艺产业经营主体规模小、品种杂、生产茬口不统一，对水肥一体机的工况需求复杂，加之国内设备控肥不准、国外设备价格高，导致我国水肥一体化技术在温室园艺领域的应用推广缓慢，迫切需要针对性的开发适应多种工况需求、配肥精准、稳定性高、价格相对经济的水肥一体化设备。2019年通过北京市新产品鉴定，相关技术成果获得全国农业节水科技成果三等奖，目前授权相关实用新型专利4项，申报发明专利2项，主持编写了中国农业机械化协会团体标准《温室自动水肥一体机》于2019年发布，目前正在编写农业行业标准《设施园区水肥灌溉管网设计规范》。
成果的主要技术特点、性能指标参数等：温室多功能精准水肥一体机控制精准、操作便捷、功能强大，特别适合无土栽培、育苗、花卉等场合应用要求。技术指标：输出流量3~10m3/h，配肥响应时间小于150s，EC波动小于7%，pH波动小于±***，控制性能达到国内同类型设备的领先水平，价格仅为国外同类型的一半；设备运用后，与传统滴灌相比较可实现节水15%以上，节肥20%以上，增产10%以上。
创新性:(1) 针对我国温室园艺生产存在经营模式多样以及对水肥装备的工况需求复杂问题，提出相似浓度优先开启的递次轮灌控制方法，申请发明专利1项；(2) 设备以EC/pH作为检测参数，结合PID技术形成闭环控制，实现肥料浓度精准反馈调节，获新产品鉴定1项；(3) 为测试水肥一体机在不同水质、流量和压力变化情况下的性能指标，首次提出水肥一体机测试方法并建成国内首条测试平台，申报发明专利1项。   
先进性：国外：荷兰形成以消毒、营养液循环利用和环境控制结合的无土栽培利用模式；以色列、美国主要在集群控制灌溉阀门方面技术领先。但国外设备价格高昂，且人机交互界面依据国外习惯制定，操作不便。国内：以中国农业大学为代表的科研机构主要集中在灌溉制度方面研究，相关设备在工程应用方面较为薄弱；以北京金富腾为代表的国内200余家生产企业则在设备稳定性和控制精度方面存在较多不足，多数产品没有自动调控营养液浓度的性能。该设备以EC、pH为调控指标，结合PID技术形成闭环控制，配肥响应时间小于150s，EC波动小于7%，pH波动小于±***，控制性能达到国内同类型设备的领先水平。
盈利性：温室多功能精准水肥一体机以EC/pH作为检测参数，结合PID技术形成闭环控制，实现肥料浓度精准反馈调节，可显著提高输出营养液控制的精准性，提高操作的便携性，降低劳动力的投入。通过设备的应用可实现节水15%，节肥20%，即每亩温室年节约用水18吨，节约肥料19千克。2018年全国温室面积2841万亩，如果设备得到大面积推广，假使1%的温室使用自动水肥一体机，每年可节省灌溉水511万吨，减施肥料***万吨，不仅降低农业生产成本，而且大大减少化肥过量施用对土壤和水体的环境污染，有效减少对生态的破坏。