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梨树滴灌
一、生长特性
梨树是高大的落叶乔木，与苹果树有很多相似之处。比苹果树更加高大、强健、寿命长，有更强的干性、层性，也容易早期成花结果和连续结果。顶端优势十分明显，容易形成上强下弱和结果部位外移。萌芽率高，成枝力弱。因此，伸大枝多，分叉大枝少，树冠常常显得较稀疏。根系主根发达，分布更深，层性更加明显。幼树枝条更加直立，往往抱头生长。但刚定值的幼苗，根系伤口恢复慢，分根少，缓苗期长，加之修剪上多用轻剪长放，使早期的树冠生长较慢。大老树上部的枝条仍然直立旺长，但下部的枝条生长力很弱，往往形成短果枝群，果农叫“鸡爪枝”，也常有叶丛枝枯死，形成光秃带。潜伏芽多，寿命长，易萌发，利于老弱枝更新复壮。
二、枝芽特性
梨树的枝比较脆硬，大枝开角或结果过多容易劈裂和折伤。枝条按长短分类及标准大体与苹果树相同，有叶丛枝（＜0.5厘米=短枝（0.5~5.0厘米）、中枝（5~15厘米）、长枝（15~30厘米）和旺枝（＞30厘米）。多数以短枝和顶花芽结果为主，少数品种有中长枝和腋花芽结果。从树龄上说，幼树有中、长果枝、大老树则很少见。
花芽为混合芽，以顶花芽结果为主，腋花芽多数结果不如顶花芽好。花芽比叶芽的形态明显肥大，很容易辨认。花芽形成比苹果树容易，且在时期上稍早而集中，多数在6~7月形成，第二年春开花结果。短梢一般都没有腋芽，宜疏宜养不宜截。中、长梢基部3~5节为盲节，不宜重短截，但基部两侧多有副芽。副芽一般暂不萌发而形成潜伏芽。潜伏芽寿命长，受刺激易萌发，利于老枝更新。所以梨树的枝芽特性除萌芽率高、成枝力弱和顶端优势十分明显以外，还有两个重要特点：一是枝条基部瘪芽少，副芽多；二是潜伏芽多数是由副芽转化而来，侧芽形成的潜伏芽较少。
三、生长结果习性
梨树在春季是先展叶，后开花。但与苹果不同的是在同一花序内边花比中心花先开，而且结果也较好。梨树的长梢多为春、夏梢组成，很少有秋梢。春夏梢上的芽都很充实，萌发率也很高，只是春梢上的芽夹角较大，夏梢上的芽夹角较小，这些特征在修剪时应注意利用。新梢上的叶片在幼嫩时无光泽，当面积长到大停止生长后才呈现出油光发亮，此时成为亮叶期。
亮叶期表面全年85%的叶量已经形成，树体的营养由消耗转向中、短枝顶芽开始花芽分化。梨树除特殊情况外，一般很少发生二次枝。枝条的顶端优势和垂直优势很强，同一母枝上的单枝间生长差异较大。直上的枝短截后，由上向下发枝越来越短，很少有竞争枝，若不剪截进行缓放时顶芽是单条延伸，很少发生分枝。弯曲的平、斜枝多在弯曲的高处发长枝，在顶端和背上发较长枝，其他部位发中、短枝。梨树的枝条萌芽率高，成枝力弱，容易形成中短枝，特别是枝条在前期生长快，停长早，顶、侧芽都较饱满充实，利于成花结果。所以，梨树只要肥水充足和轻剪多放，就容易早果丰产。
梨树有花粉直感现象，授粉品种不会使果实的形状和品质发生变化。长、短枝之间分化明显，转化力弱。枝干下部的结果枝很易衰弱形成短果枝群，其枝龄超过6年后若不及时更新复壮，结果能力很快下降。结果枝在开花结果的同时，果台多能萌发副梢，当年成花，下年连续结果。果台复梢的多少和长短因品种不同而异，多数品种易形成“鸡爪”式的短果枝群。梨树的落花落果有落花重、落果轻的特点，而且后期落果较少。
滴灌系统中滴灌灌水器要符合以下的原则：
1、灌水器的出水量大小要适合作物需要。例如：果树林木灌溉一般需要较大的水量，因此选用紊流器作为滴灌灌水器，蔬菜瓜果一般用滴灌带或滴灌管。
2、滴灌灌水器的灌溉方式要适合作物需要。例如：黄瓜，西红柿等作物灌溉一般使用膜下滴灌带，膜下滴灌管灌溉以减少空气湿度，降低发病率。花卉、育苗、菌类一般采用微喷头或微喷带，增加空气湿度，促进作物生长。
3、滴灌灌水器的选择要遵循经济适用，科学合理，操作简单，管理方便的原则。例如：在滴灌系统中滴灌带灌溉造价最低，且运输方便，易于安装铺设；滴灌管造价较高，但使用年限久，平均造价低；压力补偿式滴头可操作性好，使用可靠，但施工安装复杂，人工费用高；滴箭简单方便，性能可靠，但是适用范围有限，在盆栽花卉景观中应用广泛；紊流器对地形适用性好，规格齐全，成本低廉，但安装复杂。
作为微滴灌系统中最常用的滴灌灌水器；滴灌带与滴灌管各有其优点与不足，滴灌带造价低，使用寿命短，适合短期种植；滴灌管价格高，使用寿命长，性价比更高。其中，内镶贴片式滴灌带，内镶圆柱式滴灌管是最受农户欢迎的滴灌产品。在使用的过程中，滴灌带与滴灌管经常和施肥系统（由施肥罐，施肥阀或文丘里施肥器组成），过滤设备（网式过滤器，叠片式过滤器，网式离心过滤器，砂石过滤器组成）配合地膜覆盖技术对作物进行膜下施肥与膜下滴灌，由于所有的灌溉水都通过PE管材与PE管件组成的各级滴灌管网输送，所以可以做到零损失，零蒸发，同时降低作物附近的空气湿度，提高地表温度，从而减少病虫害，增产增收。
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基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计
摘要：
水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50%以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20%左右。
近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性从地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。
发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50%左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88%下降到目前的70%左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。
我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70%~80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。
本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。
1、自动浇灌系统简介
系统采用自行研制的湿度传感器监测土壤的湿度情况，当土壤湿度低于所要求的值后，自动开启水泵电机和电磁阀，对该土壤浇水，当湿度达到所要求的值后，停止浇水。
为满足不同作物或同种作物在不同生长期对土壤湿度要求的不同，本系统采用PLC多路控制，在PLC的程序中设定相应的比较值（上下限） ，以便每一路均可设定不同的湿度控制范围。工作中把传感器的当前信号与程序的设定值进行比较，根据比较的结果决定土壤是否需要浇水，若当前信号达到设定的下限值，则开启浇灌系统对作物进行灌溉；当土壤湿度达到设定的上限值，则关闭浇灌系统。
2、电气原理
图1中输入电压是AC220V。空气开关选用DC47-60C5。是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关。KHDY1开关电源具有两路输出，一路是DC24V，为PCL供电；另一路是DC5V，为湿度传感器电路和水位自动控制电路提供电源。KHDY2开关电源输出DC24V，为电磁阀和继电器提供电源，两个开关电源均为50W。
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水肥一体化在中国为什么推行如此举步维艰？
“水肥一体化”是把灌溉和施肥于一体的农业技术，借助压力原理，将可溶性固体或液体肥料，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。
水肥一体化的优势明显，毋庸置疑。
1、节水还省力
水肥一体化是采用滴灌的技术来实施灌溉，自然比大水漫灌的方式节水，通常可节水30%~40%。而且不用人工去灌溉，管好阀门和电源就好了。
2、减少农药使用量，增加化肥的利用率
很多病害是土传病害，随流水传播，采用滴灌可以直接有效的控制土传病害的发生。滴灌能降低棚内的湿度，减轻病害的发生。大幅度地提高了肥料的利用率，精确施肥。
3、提高作物品质，改善土壤
病虫害减少，又精确施肥，自然品质就提升，另外降低土壤容重，增加孔隙度，使土壤微生物的活性增强，这样可以减少养分的流失。
可是水肥一体化优势如此明显，为什么却在中国推广如此缓慢呢？1974年，我国就引进微灌技术，可以说我们国家对于改变落后的生产方式是十分重视的，但是四十几年过去了，中国在这一方面依然举步维艰。这是为什么呢？
一、成本问题是最重要的一个原因
水肥一体化需要通过管道和滴头形成滴灌，成本包括水泵、过滤器、管道、阀门、施工费用（管道埋设的土方和沉淀池等），现场条件不同、材料档次不同投资自然不等。一般一亩投资范围在1000~3000。具体要根据作物的株距和行距用料来决定。可是你种植的作物每年收益又有多少，如果国家不给补贴，以家庭种植为主的农民是用不起滴灌的，更不用说买水肥一体设施了。
二、水溶肥不配套，设施对肥料要求高
国内的一些种植大户使用这一技术，主要是采用从以色列进口的设备，这些设备都对水溶肥的要求高，但是国内的水溶肥品质单一，由于有的添加剂过多，溶解后悬浮物多，极易造成滴头堵塞，选用进口水溶肥价格又居高不下，因而对于大户来说，选择与滴灌设施配套的水溶肥处于两难。
三、农村劳动力不足、农技人员少
铺设管道、建设沉淀池、施工都需要人力物力去支持，但是随着农村劳动力短缺，他们不愿意回到农村，施工和维护成了一大问题。另外如果出现问题，没有专门的农技人员去解决，也是一个问题。
四、水溶肥起步晚、技术落后
我国水肥一体化刚刚起步，与以色列滴灌节水技术还有一定的差距。水溶肥生产技术落后、原材料供应没有保证、配套设施不同步，使用期短、水溶肥产品质量良莠不齐、技术服务力量比较薄弱、水溶肥价格奇高。
五、土地流转加快，流转时间短
中国正在加大力度让土地流转加快，为了适应现代化农业发展这是有必要的，但是中国具有其特殊性，土地的租金变化快使得种植户只能租到短期的土地，如果采用水肥一体化的技术，就大大增加了成本，短期内就要拆除谁还敢用。
中国与以色列国情不同，发展的方式自然是不一样的，探寻一条适合中国国情的水肥一体化还需要很长的路要走。
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滴灌技术
滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道（滴灌带）或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。滴灌与其他灌水技术相比较，具有许多不同的特点，其系统组成和其他灌水方法也不同。
1．水的有效利用率高在滴灌条件下，灌溉水湿润部分土壤表面，可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时，由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤，其他区域土壤水分含量较低，因此，可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流，且易掌握精确的施水深度，非常省水。2．环境湿度低滴灌灌水后，土壤根系通透条件良好，通过注入水中的肥料，可以提供足够的水分和养分，使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态，灌水区域地面蒸发量也小，这样可以有效控制保护地内的湿度，使保护地中作物的病虫害的发生频率大大降低，也降低了农药的施用量。3．提高作物产品品质由于滴灌能够及时适量供水、供肥，它可以在提高农作物产量的同时，提高和改善农产品的品质，使保护地的农产品商品率大大提高，经济效益高。4．滴灌对地形和土壤的适应能力较强由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作，且滴头的出流均匀，所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时，滴灌还可减少中耕除草，也不会造成地面土壤板结。5．省水省工，增产增收。因为灌溉时，水不在空中运动，不打湿叶面，也没有有效湿 润面积以外的土壤表面蒸发，故直接损耗于蒸发的水量最少；容易控制水量，不致产生地面径流和土壤深层渗漏。故可以比喷灌节省水35%—75%。对水源少和缺水的山区实现水利化开辟了新途径。 由于株间未供应充足的水分，杂草不易生长，因而作物与杂草争夺养分的干扰大为减轻，减少了除草用工。由于作物根区能够保持着最佳供水状态和供肥状态，故能增产。6．滴灌系统造价较高。由于杂质、矿物质的沉淀的影响会使毛管滴头堵塞；滴灌的均匀度也不易保证。这些都是目前大面积推广滴灌技术的障碍。目前一般用于茶叶，花卉等经济作物。虽然滴灌有上述许多优点，但是，由于滴头的流道较小，滴头易于堵塞；且滴灌灌水量相对较小，容易造成盐分积累等问题
滴灌系统由水源工程、首部枢纽（包括水泵、动力机、过滤器、肥液注入装置、测量控制仪表等）、各级输配水管道和滴头等四部分组成，其系统主要组成部分如下：1．动力及加压设备包括水泵、电动机或柴油机及其他动力机械，除自压系统外，这些设备是微灌系统的动力和流量源。 2．水质净化设备或设施有沉沙（淀）池、初级拦污栅、旋流分沙分流器、筛网过滤器和介质过滤器等。可根据水源水质条件，选用一种组合。筛网过滤器的主要作用是滤除灌溉水中的悬浮物质，以保证整个系统特别是滴头不被堵塞。筛网多用尼龙或耐腐蚀的金属丝制成，网孔的规格取决于需滤出污物颗粒的大小，一般要清除直径75微米的泥沙，需用200目的筛网。砂砾料过滤器是用洗净、分选的砂砾石和砂料，按一定的顺序填进金属圆筒内制成的，对于各种有机或有机污物、悬浮的藻类都有较好的过滤效果。旋流分沙分流器是靠离心力把比重大于水的沙粒从水中分离出来，但不能清除有机物质。3．水由毛管流进灌水器，灌水器将灌溉水流在一定的工作压力下注入土壤。它是滴灌系统的核心。水通过灌水器，以一个恒定的低流量滴出或渗出后，在土壤中以非饱和流的形式在滴头下向四周扩散。目前，滴灌工程实际中应用的灌水器主要有滴头和滴灌带两大类。4．化肥及农药注入装置和容器包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵，化肥或农药溶液储存罐等。它必须安装于过滤器前面，以防末溶解的化肥颗粒堵塞滴水器。化肥的注入方式有三种：一种是用小水泵将肥液压入干管；另一种是利用于管上的流量调节阀所造成的压差，使肥液注入干管；第三种是射流注入。5．控制、量测设备包括水表和压力表，各种手动、机械操作或电动操作的闸阀，如水力自动控制阀、流量调节器等。6．安全保护设备如减压阀、进排气阀、逆止阀、泄排水阀等。
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基于单片机的节水灌溉自动控制系统的设计
1、引言
随着中国农业现代化进程的加快，农业结构的调整以及我国加入WTO等因素，农业灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低，性能可靠操作简便的方向发展。但在长远的利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入应用和普及，将会有智能化程度更高，性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。
经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟系列化，但价格昂贵，国内虽引进一些，大多数是农业示范区，单位。虽然国外生产的灌溉控制器性能越来越高，但没有考虑我国特殊的自然气候土地资源农业经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用不够普及。国内虽然有多家研制灌溉器，但多数是小规模，试验和理论的探究应用不够普及。究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力和物力的投入，需要多部门，多学科的融合，这在一定程度上限制了性能的完善，适应性强的控制器的开发。
现代智能型控制器是进行灌溉系统田间管理的有效手段和工具，他可提高操作准确性，有利于灌溉过程的科学管理，降低对操作者本身素质要求。除了能大大减少劳动量，更重要的是他能准确，定时，定量高效地给作物自动补充水分，以提高产量、质量、节水和节能。
现代灌溉控制器的研究使用在我国的农林及园艺为数不多，与发达国家相比，有较大的差距，还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自动化控制系统，也是根据经验法来确定每天灌溉次数和每天灌溉量，如果灌溉量与作物实际需水量相比较少，便不能有效地促进作物健康生长；而灌溉量太多，肥水流失，又会造成资源浪费，同时传统的灌溉法还需要相关的专家实时观察并经验指导生产，劳动生产率低，这也不能与现代化农业向优化，高效化方向发展要求同步。
2、选题背景及研究的目的与意义
（1）选题背景
生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。
随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。比能源危机更可怕的是，作为人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，这一状况还将随着时间的推移和社会的发展继续恶化。水资源危机已成为全球性的突出问题，利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路。
农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类赖以生存的最重要的行业。农业的发展从长远来看很重要，一是水的问题，二是科技的问题。农业的根本出路在科技，在教育。由传统农业向现代农业转变，由粗放经营向集约经营转变，必须要求农业科技有一个很大的发展，进行一次新的农业技术革命。农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后，农业灌溉技术尤其落后。灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。传统的灌溉模式自动化程度极低，基本上属粗放的人工操作，即便对于给定的量，在操作中也无法进行有效的控制，为了提高灌溉效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展节水灌溉控制技术。
（2）研究的目的与意义
我国先后引进了以色列、美国、法国、德国等国家的部分先进灌溉控制设备，但价格昂贵，维护保养困难，多数用于农业示范区、科研单位或高校，而且不符合我国土壤的应用特点。我国自己的现代灌溉控制器的研制和使用尚处于起步阶段，因此，作为一个农业大国，中国研究开发自己的先进的低成本、使用维护方便、系统功能强且扩展容易的国产化数字式节水灌溉是一项极有意义的工作。
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在农业节水灌溉时，如何正确选用过滤器
在农业灌溉中，过滤器是必不可少的设备，过滤系统的合理配置起着至关重要的作用，如果过滤设备不配套或选型不当，将会造成整个节水灌溉系统瘫痪，因此，要经过合理的科学设计，根据各地的实际污物性质，含量高低，固体颗粒粒径，灌水器的流道尺寸，灌溉需水量大小，灌溉系统的性质，出流方式等情况来选择适当的过滤器。
常用的过滤器有离心式过滤器、网式过滤器、贴片式过滤器、砂石过滤器、叠片式过滤器四种，首先先来了解一下四种过滤器的性能：
1、离心过滤器：离心过滤器主要基于重力及离心力的工作原理，清除重于水的固体颗粒。利用水流环流的离心力来分离水中的沙粒，其去污能力与水中的含砂量大小有关，但接近水比重或更近的杂质是不能被分离的。通常用在首部过滤一级过滤，只适宜用于灌溉系统水质的初级过滤，一般用在地下水和含砂量较大的地表水的初级处理中。二级可采用网式或叠片式过滤器。过滤器在开泵与停泵工作瞬间，由于水流失稳，影响过滤效 果,因此与网式或叠片过滤器同时使用效果更佳。
2、网式过滤器：网式过滤器是通过过滤网表面，将大于孔径的物质截留在外表面，静水则通过网芯流入出水口，即完成水的过滤过程，网式过滤器主要用于处理水中的无机杂质（沙粒、砂或水垢等）最有效，虽然也能过滤少量的藻类，但当藻类过多时，筛网多被堵死，不能滤去微生物或胶体。常用在二级过滤器中或水质比较好的过滤系统中。
3、砂石过滤器：砂石过滤器是介质过滤器之一，其砂床是三维过滤，具有较强的截获污物的能力，是灌溉系统中用来清除灌溉水中污物的理想设备。在所有过滤器中，用砂石过滤器处理水中的有机杂质最为有效，这种过滤器滤出和存留杂质的能力很强，并可不间断供水，只要水中有机物含量超过 10mg/L 时，无论有机物含量有多少，均应选用砂石过滤器。二级可采用网式或叠片式过滤器。主要用于水库、塘坝、沟渠、河湖及其他开放水源的灌溉水过滤，此设备可分离水中的水藻、漂浮物、有机杂质及淤泥。
4、叠片式过滤器：叠片式过滤器主要是利用重叠的塑料叠片，通过叠片两边刻的大量一定微米尺寸的沟槽，通过弹簧和液体压力压紧时，使叠片之间的沟槽交叉，从而制造出拥有一系列独特过滤通道的深层过滤单元。主要过滤有机杂质，常用在二级过滤器中或水质比较好的过滤系统中。