李愛國等

摘要河北省低平原地區(qū)屬半干旱地區(qū)，地下水資源極度匱乏，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)已刻不容緩。多功能水肥一體定額灌溉機是集節(jié)水灌溉、施肥、噴藥等功能于一體的設(shè)備，其操作簡便，省時省工。

關(guān)鍵詞灌溉機；水肥一體化；節(jié)水；定額灌溉

中圖分類號S274文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07237-02

Development and Application of Multifunctional Devices of Irrigation and Fertilizer Quota

LI Aiguo， LI Heping et al（Dryland Farming Institute， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Hengshui， Hebei 053000）

AbstractThe low plain area of Hebei Province is a semiarid region， the groundwater resource is extremely scarce， the development of watersaving agriculture is of great urgency. Development of multifunctional devices of quota irrigation is a set of watersaving irrigation， fertilizer， spray and other functions in one device， which is convenient， timesaving and laborsaving.

Key wordsIrrigation machines； Integrated management of water and fertilizer； Water conservation； Quota irrigation

河北省低平原地區(qū)屬半干旱地區(qū)，常年降雨量不足，且四季降雨量分布不均，尤其春季降雨量稀少，水資源極度匱乏。河北省低平原地區(qū)是重要的糧食產(chǎn)區(qū)，其中冬小麥對水量的需求較大，澆灌水源主要依賴對地下水的開采[1]，導(dǎo)致地下水資源極度匱乏[2]。以衡水為例，衡水市年水資源量僅多功能水肥一體定額灌溉機是集作物多種作業(yè)于一體的專用節(jié)水灌溉設(shè)備，主要優(yōu)點是根據(jù)土壤墑情和作物需水情況進行適量澆灌，避免多余水分的浪費，可大大提高節(jié)水灌溉效率。設(shè)備中還設(shè)計了水肥一體化、施藥等多種功能，其操作簡便、省工省時，節(jié)約土地、防止土壤板結(jié)和減少土壤鹽漬化。

1.1水肥（藥）一體化動力車

1.1.1基本結(jié)構(gòu)。水肥（藥）一體化動力裝置也是整個噴灌設(shè)備的核心部分，主要由電機、高壓泵、溶解桶和變頻控制器等組成（圖1）。

注：1——電機（可調(diào)頻）；2—高壓泵出水口；3—高壓泵進水口；4—多級加壓泵；5—帶有肥料進水口；6—肥料出水口；7—肥料（或農(nóng)藥）溶解桶；8—變頻控制器，與電機1和電機16相連；9—第一導(dǎo)液管；10—進水管；11—過濾網(wǎng)；12—第二導(dǎo)液管；13—閥門；14—導(dǎo)液管；15—閥門；16—電機；18—閥門；19—閥門；20—外聯(lián)接口；21—閥門。

圖1水肥（藥）一體化動力裝置1.1.2基本工作原理。肥料溶解桶7的肥料（藥）進水口5通過第一導(dǎo)液管9與高壓泵出水口2連接，在高壓泵進水口3上連接有帶有過濾網(wǎng)11的進水管10，進水管10與肥料出水口6通過第二導(dǎo)液管12連接。通過變頻控制器8控制電機1，使得多級加壓泵4的壓力可以調(diào)節(jié)，在澆灌前，先通過第一導(dǎo)液管9將高壓泵出水口2中的水輸送到肥料溶解桶7內(nèi)，肥料在肥料溶解桶7內(nèi)溶解成肥料溶液，然后通過第二導(dǎo)液管12將肥料溶液輸送到到多級加壓泵4中，與澆灌水一起到達農(nóng)田中，通過調(diào)節(jié)澆灌水的壓力，來實現(xiàn)不同地形和地塊的澆灌，而且肥料更加均勻，在澆灌前用高壓澆灌水進行肥料稀釋，減小了勞動強度，提高了澆灌效率。灌溉液體壓力可以根據(jù)需要情況進行調(diào)節(jié)，且壓力恒定，灌溉過程中，節(jié)水明顯。工作時將進水管10與外聯(lián)水源接通，高壓泵出水口2與PE輸水管裝置接通。（1）當作業(yè)只需要灌溉時，將閥門13、15、18關(guān)閉，通過變頻控制器8將電機16停止運行，開啟電機1，并通過調(diào)頻（轉(zhuǎn)速）調(diào)節(jié)所需出水壓力。（2）當需要肥料（藥）的量較少（或濃度較低）時，可在溶解桶7中進行，通過閥門13開啟可注入水（不需要時關(guān)閉）。待肥料（藥）溶解后，開啟電機16與閥門18、19可將肥料（藥）液注入到進水管10中，并通過過濾網(wǎng)11后，與水源混合到達高壓泵進水口3。（3）如果施肥（藥）面積較大、肥料（藥）的量較多時，也可不用溶解桶7，可通過外鏈接口20連接外部肥料（藥）溶解池，開啟閥門21、18、19，關(guān)閉肥料出水口的閥門、關(guān)閉閥門13、15。（4）如果需要的肥料（藥）濃度較低時，也可不用電機16，通過電機1的工作產(chǎn)生的壓差自行將肥料（藥）液吸入進水管10中，此種情況需開啟第二導(dǎo)液管12的閥門13，關(guān)閉電機16、閥門18、19、15。

1.2PE輸水管

1.2.1基本結(jié)構(gòu)。管長一般為250～450 m，管直徑為50～110 mm五種規(guī)格，一次成型無接頭，可纏繞在直徑為2 m的絞盤上。管內(nèi)充水，工作時壓力可達7 kg/cm2力左右[5]。PE管可纏繞在絞盤上，絞盤上帶有水渦輪驅(qū)動，通過水肥（藥）一體化動力裝置產(chǎn)生的壓力水進入水渦輪驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)。水渦輪的旋轉(zhuǎn)經(jīng)多功能變速箱裝置帶動絞盤轉(zhuǎn)動，拖動PE管實現(xiàn)噴頭車均勻回收，同時壓力水進入PE管傳送到噴頭，實現(xiàn)噴頭正常噴灑。該部分結(jié)構(gòu)主要有機架、絞盤、底盤、動力牽引、PE輸水管、變速箱、水渦輪驅(qū)動裝置、自動調(diào)速裝置、導(dǎo)向裝置等幾部分組成[6]。

注：1—機械支架；2—水渦輪；3—減速機；4—離合器；5—轉(zhuǎn)盤；6—車輪；7—后支架；8-PE管（連接噴頭車）；9-前支架；10—主閥門；11—卷盤；12—纏繞安全裝置；13—拉桿；14—起降架。

圖2PE輸水管裝置1.2.2工作原理。纏繞PE管的絞盤裝有水渦輪式動力驅(qū)動系統(tǒng)，水渦輪轉(zhuǎn)速從水渦輪軸引出一個兩速段的皮帶驅(qū)動裝置傳入到減速器中，再經(jīng)鏈條傳動產(chǎn)生強大的扭矩力驅(qū)動絞盤轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)PE管的自動回收。同時將水送到噴頭車，噴頭車隨著PE管的移動不間歇的進行噴灑作業(yè)。

在水渦輪進水彎頭處設(shè)有調(diào)整舌板，調(diào)整舌板的開啟度便可控制進入渦輪的水流量，使水渦輪的轉(zhuǎn)速也隨之改變，改變PE管移動速度，從而達到控制所需噴水程度不同的目的。調(diào)節(jié)舌板的轉(zhuǎn)軸通過球形接頭與層疊補償機構(gòu)連接，使噴灌機在工作時，隨絞盤有效直徑和PE管摩擦阻力的變化，PE管疊層補償桿自動改變調(diào)整舌板的開啟度，從而保證PE管的回收速度，纏繞時幾乎可以保持定速，從而實現(xiàn)自動調(diào)整速度達到噴灑均勻的目的[7]。

1.3噴頭車噴頭最多可安裝13個，單側(cè)展臂20～25 m，噴幅寬可達40～50 m。根據(jù)種植地塊情況可以調(diào)節(jié)展臂的寬窄和噴頭的數(shù)量（圖3）。噴頭車的動力和速度用PE輸水管的拉動進行[8]。

2灌溉機的優(yōu)點及使用性能

2.1優(yōu)點

2.1.1定額灌溉。 灌溉機最明顯的優(yōu)勢是根據(jù)土壤墑情和作物需要水分情況進行定額灌溉。比傳統(tǒng)的大水漫灌、小白龍、微噴灌要明顯節(jié)水[9]。噴頭車的移動速度可以進行調(diào)節(jié)，速度越慢，澆灌水量越大。當噴灑農(nóng)藥和葉面肥時，一般將噴頭車的速度調(diào)到較大的適當位置[10]。

2.1.2節(jié)約成本、效果好。省工、省時、噴灑均勻、人員不易中毒，特別是對遷飛性的害蟲（如：盲蝽蟓）效果明顯。

2.1.3其他優(yōu)點。灌溉機的作業(yè)還具有防止土壤板結(jié)及鹽漬化、凈化植株葉表塵土、提高光合作用效率、節(jié)約土地、省時省工等優(yōu)點。

2.2使用性能

2.2.1水肥一體化[11]。動力車中有肥料溶解桶，可將肥料

圖3桁架噴灌車示意圖直接倒入溶解桶中，一般第一次倒入量不應(yīng)超過100 kg，然后將水灌入溶解桶中。在灌溉時，可隨時添加肥料，溶解桶中的肥料水溶液始終應(yīng)保持飽和狀態(tài)。根據(jù)澆灌速度和所需施肥量，參照水表流量，調(diào)節(jié)控肥進出閥門即可。

2.2.2施藥方法。根據(jù)施藥面積在肥料桶中加入適量農(nóng)藥，再加入水，配成濃度較高的農(nóng)藥溶液。把噴頭車速度調(diào)到合適位置。打開動力車的調(diào)頻開關(guān)，調(diào)節(jié)噴頭的壓力。根據(jù)施藥濃度和噴頭車速度調(diào)節(jié)進水量和農(nóng)藥溶液的流量。

3結(jié)語

節(jié)水型多功能水肥一體灌溉機適用于多種墑情的土地灌溉，操作易掌握。使用水肥（藥）時，應(yīng)根據(jù)所需要的肥（藥）量進行配置，計算施藥桶的輸出流量即可操作。該設(shè)備適合當前土地流轉(zhuǎn)情況下形成的中小型農(nóng)場或農(nóng)業(yè)經(jīng)濟合作組織。一般地塊長在150 m以上最佳，單次作業(yè)寬幅在40～50 m。澆灌地不用預(yù)留畦埂和水溝。如果用該設(shè)備噴灑除草劑，應(yīng)特別注意設(shè)備的清洗工作，防止殘留藥液下次使用時產(chǎn)生藥害。

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