梨樹是高大的落葉喬木，與蘋果樹有很多相似之處。比蘋果樹更加高大、強(qiáng)健、壽命長(zhǎng)，有更強(qiáng)的干性、層性，也容易早期成花結(jié)果和連續(xù)結(jié)果。頂端優(yōu)勢(shì)十分明顯，容易形成上強(qiáng)下弱和結(jié)果部位外移。萌芽率高，成枝力弱。因此，伸大枝多，分叉大枝少，樹冠常常顯得較稀疏。根系主根發(fā)達(dá)，分布更深，層性更加明顯。幼樹枝條更加直立，往往抱頭生長(zhǎng)。但剛定值的幼苗，根系傷口恢復(fù)慢，分根少，緩苗期長(zhǎng)，加之修剪上多用輕剪長(zhǎng)放，使早期的樹冠生長(zhǎng)較慢。大老樹上部的枝條仍然直立旺長(zhǎng)，但下部的枝條生長(zhǎng)力很弱，往往形成短果枝群，果農(nóng)叫“雞爪枝”，也常有葉叢枝枯死，形成光禿帶。潛伏芽多，壽命長(zhǎng)，易萌發(fā)，利于老弱枝更新復(fù)壯。

二、枝芽特性

梨樹的枝比較脆硬，大枝開角或結(jié)果過多容易劈裂和折傷。枝條按長(zhǎng)短分類及標(biāo)準(zhǔn)大體與蘋果樹相同，有葉叢枝（＜0.5厘米=短枝（0.5~5.0厘米）、中枝（5~15厘米）、長(zhǎng)枝（15~30厘米）和旺枝（＞30厘米）。多數(shù)以短枝和頂花芽結(jié)果為主，少數(shù)品種有中長(zhǎng)枝和腋花芽結(jié)果。從樹齡上說，幼樹有中、長(zhǎng)果枝、大老樹則很少見。

花芽為混合芽，以頂花芽結(jié)果為主，腋花芽多數(shù)結(jié)果不如頂花芽好?；ㄑ勘热~芽的形態(tài)明顯肥大，很容易辨認(rèn)?；ㄑ啃纬杀忍O果樹容易，且在時(shí)期上稍早而集中，多數(shù)在6~7月形成，第二年春開花結(jié)果。短梢一般都沒有腋芽，宜疏宜養(yǎng)不宜截。中、長(zhǎng)梢基部3~5節(jié)為盲節(jié)，不宜重短截，但基部?jī)蓚?cè)多有副芽。副芽一般暫不萌發(fā)而形成潛伏芽。潛伏芽壽命長(zhǎng)，受刺激易萌發(fā)，利于老枝更新。所以梨樹的枝芽特性除萌芽率高、成枝力弱和頂端優(yōu)勢(shì)十分明顯以外，還有兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是枝條基部癟芽少，副芽多；二是潛伏芽多數(shù)是由副芽轉(zhuǎn)化而來，側(cè)芽形成的潛伏芽較少。

三、生長(zhǎng)結(jié)果習(xí)性

梨樹在春季是先展葉，后開花。但與蘋果不同的是在同一花序內(nèi)邊花比中心花先開，而且結(jié)果也較好。梨樹的長(zhǎng)梢多為春、夏梢組成，很少有秋梢。春夏梢上的芽都很充實(shí)，萌發(fā)率也很高，只是春梢上的芽夾角較大，夏梢上的芽夾角較小，這些特征在修剪時(shí)應(yīng)注意利用。新梢上的葉片在幼嫩時(shí)無光澤，當(dāng)面積長(zhǎng)到大停止生長(zhǎng)后才呈現(xiàn)出油光發(fā)亮，此時(shí)成為亮葉期。

亮葉期表面全年85%的葉量已經(jīng)形成，樹體的營(yíng)養(yǎng)由消耗轉(zhuǎn)向中、短枝頂芽開始花芽分化。梨樹除特殊情況外，一般很少發(fā)生二次枝。枝條的頂端優(yōu)勢(shì)和垂直優(yōu)勢(shì)很強(qiáng)，同一母枝上的單枝間生長(zhǎng)差異較大。直上的枝短截后，由上向下發(fā)枝越來越短，很少有競(jìng)爭(zhēng)枝，若不剪截進(jìn)行緩放時(shí)頂芽是單條延伸，很少發(fā)生分枝。彎曲的平、斜枝多在彎曲的高處發(fā)長(zhǎng)枝，在頂端和背上發(fā)較長(zhǎng)枝，其他部位發(fā)中、短枝。梨樹的枝條萌芽率高，成枝力弱，容易形成中短枝，特別是枝條在前期生長(zhǎng)快，停長(zhǎng)早，頂、側(cè)芽都較飽滿充實(shí)，利于成花結(jié)果。所以，梨樹只要肥水充足和輕剪多放，就容易早果豐產(chǎn)。

梨樹有花粉直感現(xiàn)象，授粉品種不會(huì)使果實(shí)的形狀和品質(zhì)發(fā)生變化。長(zhǎng)、短枝之間分化明顯，轉(zhuǎn)化力弱。枝干下部的結(jié)果枝很易衰弱形成短果枝群，其枝齡超過6年后若不及時(shí)更新復(fù)壯，結(jié)果能力很快下降。結(jié)果枝在開花結(jié)果的同時(shí)，果臺(tái)多能萌發(fā)副梢，當(dāng)年成花，下年連續(xù)結(jié)果。果臺(tái)復(fù)梢的多少和長(zhǎng)短因品種不同而異，多數(shù)品種易形成“雞爪”式的短果枝群。梨樹的落花落果有落花重、落果輕的特點(diǎn)，而且后期落果較少。

滴灌系統(tǒng)中滴灌灌水器要符合以下的原則：

1、灌水器的出水量大小要適合作物需要。例如：果樹林木灌溉一般需要較大的水量，因此選用紊流器作為滴灌灌水器，蔬菜瓜果一般用滴灌帶或滴灌管。

2、滴灌灌水器的灌溉方式要適合作物需要。例如：黃瓜，西紅柿等作物灌溉一般使用膜下滴灌帶，膜下滴灌管灌溉以減少空氣濕度，降低發(fā)病率。花卉、育苗、菌類一般采用微噴頭或微噴帶，增加空氣濕度，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

3、滴灌灌水器的選擇要遵循經(jīng)濟(jì)適用，科學(xué)合理，操作簡(jiǎn)單，管理方便的原則。例如：在滴灌系統(tǒng)中滴灌帶灌溉造價(jià)最低，且運(yùn)輸方便，易于安裝鋪設(shè)；滴灌管造價(jià)較高，但使用年限久，平均造價(jià)低；壓力補(bǔ)償式滴頭可操作性好，使用可靠，但施工安裝復(fù)雜，人工費(fèi)用高；滴箭簡(jiǎn)單方便，性能可靠，但是適用范圍有限，在盆栽花卉景觀中應(yīng)用廣泛；紊流器對(duì)地形適用性好，規(guī)格齊全，成本低廉，但安裝復(fù)雜。

作為微滴灌系統(tǒng)中最常用的滴灌灌水器；滴灌帶與滴灌管各有其優(yōu)點(diǎn)與不足，滴灌帶造價(jià)低，使用壽命短，適合短期種植；滴灌管價(jià)格高，使用壽命長(zhǎng)，性價(jià)比更高。其中，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，內(nèi)鑲圓柱式滴灌管是最受農(nóng)戶歡迎的滴灌產(chǎn)品。在使用的過程中，滴灌帶與滴灌管經(jīng)常和施肥系統(tǒng)（由施肥罐，施肥閥或文丘里施肥器組成），過濾設(shè)備（網(wǎng)式過濾器，疊片式過濾器，網(wǎng)式離心過濾器，砂石過濾器組成）配合地膜覆蓋技術(shù)對(duì)作物進(jìn)行膜下施肥與膜下滴灌，由于所有的灌溉水都通過PE管材與PE管件組成的各級(jí)滴灌管網(wǎng)輸送，所以可以做到零損失，零蒸發(fā)，同時(shí)降低作物附近的空氣濕度，提高地表溫度，從而減少病蟲害，增產(chǎn)增收。

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水肥一體化，就是先將肥料兌水溶解，再加入管道灌溉系統(tǒng)，在灌溉的同時(shí)將肥料輸送到作物根部，適時(shí)適量滿足作物水肥需求的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)。與傳統(tǒng)模式相比，水肥一體化實(shí)現(xiàn)了6個(gè)轉(zhuǎn)變，即渠道輸水向管道輸水轉(zhuǎn)變、澆地向澆莊稼轉(zhuǎn)變、土壤施肥向作物施肥轉(zhuǎn)變、水肥分開向水肥一體轉(zhuǎn)變、單一管理向綜合管理轉(zhuǎn)變、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，因此，有專家指出，水肥一體化技術(shù)是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)，更是建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“一號(hào)技術(shù)”。

1、水肥一體化是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略選擇

2010年11月22日，韓長(zhǎng)賦部長(zhǎng)在人民日?qǐng)?bào)發(fā)表《加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)》的署名文章，指出發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要堅(jiān)持把提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力作為主攻方向；堅(jiān)持把調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)作為提高質(zhì)量和效益的根本途徑；要加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式；要不斷提高農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、規(guī)?；图s化水平。大力發(fā)展水肥一體化，能很好地滿足以上發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求。

（1）發(fā)展水肥一體化有利于加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式

要以僅占世界9%的耕地、6%的淡水資源生產(chǎn)出占世界25%的農(nóng)產(chǎn)品，養(yǎng)活了21%的人口，因此，缺水比缺地更加嚴(yán)峻。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源消耗巨大，農(nóng)業(yè)灌溉用水約3600億m，占總用水量的60%左右，每年缺口達(dá)300億m以上。同時(shí)，我國(guó)化肥年用量超過5400萬（折純），居世界首位，利用率平均只有30%左右，低于發(fā)達(dá)國(guó)家20個(gè)百分點(diǎn)以上。因此，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)首先要轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，努力提高水肥資源利用效率，變資源消耗型農(nóng)業(yè)為資源高效型農(nóng)業(yè)，才能突破水肥資源約束，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)多年大面積示范結(jié)果，在玉米、小麥、馬鈴薯、棉花等大田作物和設(shè)施蔬菜、果園上應(yīng)用水肥一體化技術(shù)可節(jié)約用水40%以上，節(jié)約肥料20%以上，大幅度提高肥料利用率。

（2）發(fā)展水肥一體化有利于提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力

水資源總量不足，節(jié)水農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，水資源利用效率不高，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是糧食生產(chǎn)的主要制約因素。目前，灌溉水平均水分生產(chǎn)效率約1kg/m，低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平50%以上，相當(dāng)于在水資源上浪費(fèi)了一半的糧食生產(chǎn)能力。據(jù)近年大面積示范表明，在玉米、小麥、馬鈴薯等作物上采用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，水分生產(chǎn)效率可以提高到2kg/m以上，糧食單產(chǎn)大幅提高20%~50%，最高增產(chǎn)1倍。如在吉林玉米每667㎡增產(chǎn)300kg，內(nèi)蒙古馬鈴薯每667㎡增產(chǎn)1500kg，新疆春小麥每667㎡增產(chǎn)150kg，西北棉花每667㎡增產(chǎn)（籽棉）30kg，在華北蔬菜每667㎡增產(chǎn)500kg，果樹每667㎡增產(chǎn)200kg。

尤其近兩年水肥一體化技術(shù)在冬小麥上取得突破，2009傳播開始連續(xù)兩年在河北冬小麥上示范水肥一體化技術(shù)，在灌溉水量少一半的情況下，普遍增產(chǎn)20%以上，每667㎡產(chǎn)量由550kg增加到700kg，刷新了河北省高產(chǎn)歷史記錄。據(jù)專家測(cè)算，如果應(yīng)用膜下滴灌水肥一體化技術(shù)，合理利用好現(xiàn)有的水資源，解決好水的問題，三江平原可新增糧食生產(chǎn)能力達(dá)175億kg，新疆北部可新增100億kg，東北西部可新增30億kg以上?？梢姡罅Πl(fā)展水肥一體化技術(shù)，解決水資源瓶頸問題，對(duì)于提高糧食綜合生產(chǎn)能力，保障國(guó)家糧食安全意義重大。

（3）發(fā)展水肥一體化有利于提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力

隨著全球氣候變化，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)發(fā)生頻率不斷增加，受災(zāi)面積呈擴(kuò)大趨勢(shì)，災(zāi)害損失逐年加重。近10年來，全國(guó)平均每年旱災(zāi)發(fā)生面積0.2億~0.27億h㎡，比20世紀(jì)50年代的0.1億h㎡增加了兩倍以上，平均每年成災(zāi)面積0.13億h㎡，絕收近333.3萬h㎡，因旱損失糧食500億kg以上，占因氣象災(zāi)害損失糧食的56%。2006年我國(guó)經(jīng)歷了川渝大旱，全年損失糧食224.5億kg；2007年?yáng)|北地區(qū)發(fā)生夏伏旱，全年損失糧食333.5億kg；2009年華北地區(qū)春旱、東北地區(qū)夏伏旱，全年損失糧食333億kg；2010年，西南地區(qū)又遭遇了百年一遇的特大干旱。干旱發(fā)生的頻率在增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響在加重。大力發(fā)展水肥一體化，用現(xiàn)代節(jié)水灌溉設(shè)備裝備農(nóng)業(yè)，以現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)灌溉水量可以大幅度擴(kuò)大灌溉面積，可擴(kuò)大灌溉面積0.2億~0.27億h㎡，有效提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力。

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水是一切生命過程中不可替代的基本要素，水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。我國(guó)是世界上13個(gè)貧水國(guó)之一，人均水資源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且時(shí)空分布很不均勻，南多北少，東多西少；夏秋多，冬春少；占國(guó)土面積50%以上的華北、西北、東北地區(qū)的水資源量?jī)H占全國(guó)總量的20%左右。

近年來，隨著人口增加、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平的提高，水資源供需矛盾日益尖銳，農(nóng)業(yè)干旱缺水和水資源短缺已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要制約因素，而且加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。按現(xiàn)狀用水量統(tǒng)計(jì)，全國(guó)中等干旱年缺水358億立方米，其中農(nóng)業(yè)灌溉缺水300億立方米。20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)年均受旱面積達(dá)2000萬公頃以上，全國(guó)660多個(gè)城市中有一半以上發(fā)生水危機(jī)，北方河流斷流的問題日益突出，缺水已從北方蔓延到南方的許多地區(qū)。由于地表水資源不足導(dǎo)致地下水超采，全國(guó)區(qū)域性從地下水降落漏斗面積已達(dá)8.2萬平方公里。

發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)用水比重一般為總用水量的50%左右。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水比重已從1980年的88%下降到目前的70%左右，今后還會(huì)繼續(xù)下降，農(nóng)業(yè)干旱缺水的局面不可逆轉(zhuǎn)。北方地區(qū)水資源開發(fā)利用程度已經(jīng)很高，開源的潛力不大。南方還有一些開發(fā)潛力，但主要集中在西南地區(qū)。

我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費(fèi)的問題普遍存在。目前全國(guó)灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產(chǎn)率只有10公斤左右，大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家灌溉水利用率70%~80%、單方水糧食生產(chǎn)率2.0公斤以上的水平。通過采用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)改造傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量的“精細(xì)灌溉”，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。在灌溉系統(tǒng)合理地推廣自動(dòng)化控制，不僅可以提高資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。

本次設(shè)計(jì)是采用PLC控制多路不同的土壤濕度，澆灌的開啟和停止完全由土壤的濕度信號(hào)控制，能使土壤的濕度值保持在作物生長(zhǎng)所需要的最佳范圍之內(nèi)。這樣既有利于作物的生長(zhǎng)，又能節(jié)約寶貴的水資源。

1、自動(dòng)澆灌系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)采用自行研制的濕度傳感器監(jiān)測(cè)土壤的濕度情況，當(dāng)土壤濕度低于所要求的值后，自動(dòng)開啟水泵電機(jī)和電磁閥，對(duì)該土壤澆水，當(dāng)濕度達(dá)到所要求的值后，停止?jié)菜?/p>

為滿足不同作物或同種作物在不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤濕度要求的不同，本系統(tǒng)采用PLC多路控制，在PLC的程序中設(shè)定相應(yīng)的比較值（上下限） ，以便每一路均可設(shè)定不同的濕度控制范圍。工作中把傳感器的當(dāng)前信號(hào)與程序的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果決定土壤是否需要澆水，若當(dāng)前信號(hào)達(dá)到設(shè)定的下限值，則開啟澆灌系統(tǒng)對(duì)作物進(jìn)行灌溉；當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定的上限值，則關(guān)閉澆灌系統(tǒng)。

2、電氣原理

圖1中輸入電壓是AC220V。空氣開關(guān)選用DC47-60C5。是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用又能自動(dòng)進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和短路保護(hù)的開關(guān)。KHDY1開關(guān)電源具有兩路輸出，一路是DC24V，為PCL供電；另一路是DC5V，為濕度傳感器電路和水位自動(dòng)控制電路提供電源。KHDY2開關(guān)電源輸出DC24V，為電磁閥和繼電器提供電源，兩個(gè)開關(guān)電源均為50W。

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水肥一體化的優(yōu)勢(shì)明顯，毋庸置疑。

1、節(jié)水還省力

水肥一體化是采用滴灌的技術(shù)來實(shí)施灌溉，自然比大水漫灌的方式節(jié)水，通?？晒?jié)水30%~40%。而且不用人工去灌溉，管好閥門和電源就好了。

2、減少農(nóng)藥使用量，增加化肥的利用率

很多病害是土傳病害，隨流水傳播，采用滴灌可以直接有效的控制土傳病害的發(fā)生。滴灌能降低棚內(nèi)的濕度，減輕病害的發(fā)生。大幅度地提高了肥料的利用率，精確施肥。

3、提高作物品質(zhì)，改善土壤

病蟲害減少，又精確施肥，自然品質(zhì)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強(qiáng)，這樣可以減少養(yǎng)分的流失。

可是水肥一體化優(yōu)勢(shì)如此明顯，為什么卻在中國(guó)推廣如此緩慢呢？1974年，我國(guó)就引進(jìn)微灌技術(shù)，可以說我們國(guó)家對(duì)于改變落后的生產(chǎn)方式是十分重視的，但是四十幾年過去了，中國(guó)在這一方面依然舉步維艱。這是為什么呢？

一、成本問題是最重要的一個(gè)原因

水肥一體化需要通過管道和滴頭形成滴灌，成本包括水泵、過濾器、管道、閥門、施工費(fèi)用（管道埋設(shè)的土方和沉淀池等），現(xiàn)場(chǎng)條件不同、材料檔次不同投資自然不等。一般一畝投資范圍在1000~3000。具體要根據(jù)作物的株距和行距用料來決定?？墒悄惴N植的作物每年收益又有多少，如果國(guó)家不給補(bǔ)貼，以家庭種植為主的農(nóng)民是用不起滴灌的，更不用說買水肥一體設(shè)施了。

二、水溶肥不配套，設(shè)施對(duì)肥料要求高

國(guó)內(nèi)的一些種植大戶使用這一技術(shù)，主要是采用從以色列進(jìn)口的設(shè)備，這些設(shè)備都對(duì)水溶肥的要求高，但是國(guó)內(nèi)的水溶肥品質(zhì)單一，由于有的添加劑過多，溶解后懸浮物多，極易造成滴頭堵塞，選用進(jìn)口水溶肥價(jià)格又居高不下，因而對(duì)于大戶來說，選擇與滴灌設(shè)施配套的水溶肥處于兩難。

三、農(nóng)村勞動(dòng)力不足、農(nóng)技人員少

鋪設(shè)管道、建設(shè)沉淀池、施工都需要人力物力去支持，但是隨著農(nóng)村勞動(dòng)力短缺，他們不愿意回到農(nóng)村，施工和維護(hù)成了一大問題。另外如果出現(xiàn)問題，沒有專門的農(nóng)技人員去解決，也是一個(gè)問題。

四、水溶肥起步晚、技術(shù)落后

我國(guó)水肥一體化剛剛起步，與以色列滴灌節(jié)水技術(shù)還有一定的差距。水溶肥生產(chǎn)技術(shù)落后、原材料供應(yīng)沒有保證、配套設(shè)施不同步，使用期短、水溶肥產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊、技術(shù)服務(wù)力量比較薄弱、水溶肥價(jià)格奇高。

五、土地流轉(zhuǎn)加快，流轉(zhuǎn)時(shí)間短

中國(guó)正在加大力度讓土地流轉(zhuǎn)加快，為了適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展這是有必要的，但是中國(guó)具有其特殊性，土地的租金變化快使得種植戶只能租到短期的土地，如果采用水肥一體化的技術(shù)，就大大增加了成本，短期內(nèi)就要拆除誰還敢用。

中國(guó)與以色列國(guó)情不同，發(fā)展的方式自然是不一樣的，探尋一條適合中國(guó)國(guó)情的水肥一體化還需要很長(zhǎng)的路要走。

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目前全國(guó)灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產(chǎn)率只有10公斤左右，大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家灌溉水利用率70%~80%、單方水糧食生產(chǎn)率2.0公斤以上的水平，因此發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高農(nóng)業(yè)用水利用效率是我國(guó)節(jié)水戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)。

農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)由自動(dòng)控制技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)，傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等于一體的灌溉管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要面向農(nóng)田、園林、設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的日常灌溉控制和管理而設(shè)計(jì)，并通過現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段，達(dá)到降低人力成本，提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率，節(jié)約水資源的目的。該系統(tǒng)具有實(shí)用性和良好的展示性，系統(tǒng)硬件具備良好的穩(wěn)定性，以及防水、防潮、抗高溫的能力。

節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)采取因地制宜的原則依據(jù)不同地區(qū)、不同作物的不同需求，選擇不同的灌溉設(shè)施，并利用計(jì)算機(jī)、無線數(shù)據(jù)通訊、采集控制器、傳感器等先進(jìn)技術(shù)對(duì)農(nóng)田灌溉進(jìn)行監(jiān)控管理，保證適時(shí)地滿足作物生長(zhǎng)所需要的水分從而達(dá)到節(jié)水灌溉及節(jié)水灌溉自動(dòng)化的目的。

系統(tǒng)架構(gòu)本方案給出了一個(gè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的基本框架，它主要由中心主控系統(tǒng)、采集控制模塊、無線通訊模塊、土壤水分傳感器、氣象觀測(cè)站、電磁閥等設(shè)備組成，現(xiàn)對(duì)各個(gè)部分作進(jìn)一步的描述∶

1、傳感器與電磁閥：是數(shù)據(jù)的采集者與系統(tǒng)自動(dòng)化功能的執(zhí)行者。傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。本系統(tǒng)中主要包括測(cè)量土壤水分的土壤水分傳感器，測(cè)量養(yǎng)分的養(yǎng)分儀，測(cè)量氣象要素的雨量傳感器，空氣溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器等；電磁閥是本系統(tǒng)中自動(dòng)化的執(zhí)行設(shè)備，可與水泵、養(yǎng)分補(bǔ)充設(shè)備等相連。

2、采集控制設(shè)備∶是指掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備工作的數(shù)據(jù)采集控制模塊，主要作用為∶通過作物決策灌溉軟件的設(shè)置，掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)作物決策灌溉軟件發(fā)出的指令，掌控執(zhí)行電磁閥的開啟/開關(guān)。

3、數(shù)據(jù)傳輸∶本系統(tǒng)中采用的為無線傳輸模塊。無線傳輸模塊能夠通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將與之相連的用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet中一臺(tái)主機(jī)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的透明傳輸。

4、控制中心主要由計(jì)算機(jī)和作物決策灌溉決策軟件組成，作物決策灌溉軟件是數(shù)據(jù)接收者及指令發(fā)出者，是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。主要有以下功能∶系統(tǒng)配置、功能設(shè)置；設(shè)置數(shù)據(jù)采集時(shí)間段、采集間隔、控制系統(tǒng)執(zhí)行條件等參數(shù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示、打印等操作；將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，可用圖表表達(dá)并能執(zhí)行打印等操作；發(fā)送指令∶將指令通過無線傳輸模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)采集控制模塊，控制電磁閥的開啟或關(guān)閉：自動(dòng)灌水功能∶根據(jù)不同的地區(qū)、不同的作物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)水分需求的不同，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)值低于或超出一定的范圍時(shí)，自動(dòng)開啟灌水功能。自動(dòng)補(bǔ)充養(yǎng)分功能∶在無土栽培中，根據(jù)不同的作物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)養(yǎng)分需求的不同，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)值低于或超出一定的范圍時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充相應(yīng)的養(yǎng)分。

自動(dòng)報(bào)警∶可設(shè)置設(shè)備的正常運(yùn)行參數(shù)、農(nóng)田氣象因子范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障或氣象因子劇烈變化的報(bào)警功能。結(jié)論節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)將傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對(duì)灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理。該系統(tǒng)采用傳感器采集土壤墑情信息、氣象信息和作物的生長(zhǎng)狀況，通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)農(nóng)田灌溉用水量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，按照作物的需求實(shí)施灌水、補(bǔ)給養(yǎng)分的操作。

農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)采集功能

可自動(dòng)采集，處理溫度、濕度、風(fēng)速、雨量、光照等環(huán)境參數(shù)。

灌溉控制功能

（1）具有自動(dòng)灌溉、定時(shí)灌溉、周期灌溉、手動(dòng)灌溉等多種模式，用戶可根據(jù)需要靈活選用灌溉模式。

（2）可實(shí)現(xiàn)中控室控制，手機(jī)短信、現(xiàn)場(chǎng)遙控及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)等多種方式控制。

參數(shù)設(shè)置功能

（1）系統(tǒng)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫、濕度限值進(jìn)行設(shè)置和修改。

（2）系統(tǒng)可通過控制器或后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)完成灌溉起始時(shí)間、停止時(shí)間、噴灌時(shí)間等參數(shù)設(shè)置。

顯示功能

（1）控制器上配有液晶屏，以中文菜單方式顯示，現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

（2）后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)可配大屏幕顯示器，圖形、表格等多種形式動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)灌溉區(qū)運(yùn)行情況，準(zhǔn)確、直觀、明了。

報(bào)警功能

當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障。如水管破裂等，立即停止水泵運(yùn)行，并報(bào)警。

通信功能

（1）通過后臺(tái)機(jī)查看、設(shè)置、修改參數(shù)。

（2）采取數(shù)據(jù)上傳后臺(tái)機(jī)，供后臺(tái)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。

（3）接收后臺(tái)機(jī)發(fā)出的控制命令。

數(shù)據(jù)處理功能

后臺(tái)機(jī)可完成用戶提出的統(tǒng)計(jì)、貯存、查詢等各種數(shù)據(jù)處理功能，并可打印用戶要求的報(bào)表。

（1）電磁閥門開啟次數(shù)和時(shí)間統(tǒng)計(jì)。

（2）通過電磁閥門的水流量統(tǒng)計(jì)。

（3）系統(tǒng)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)使用率統(tǒng)計(jì)。

（4）用戶要求的其它統(tǒng)計(jì)功能。

其主要優(yōu)點(diǎn)為：

1、可以根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)區(qū)域的具體情況選擇不同的灌溉方式，最大限度的提高了灌溉用水的利用率；

2、采用了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減小了勞動(dòng)強(qiáng)度；

3、作物灌溉決策軟件中可引入專家決策系統(tǒng)，對(duì)不同地區(qū)的不同作物在不同生長(zhǎng)階段的需水信息做定量評(píng)估。

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利用噴頭等專用設(shè)備把有壓力噴灑到空中，形成水滴落到地面和作物表面的灌水方法。

二、噴灌系統(tǒng)

利用機(jī)械和動(dòng)力設(shè)備，使水通過噴頭（或噴嘴）射至空中，以雨滴狀態(tài)降落田間的灌溉方法。噴灌設(shè)備由進(jìn)水管、抽水機(jī)、輸水管、配水管和噴頭（或噴嘴）等部分組成，可以是固定或移動(dòng)的。具有節(jié)省水量、不破壞封結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)。

三、噴灌的特點(diǎn)

1、省水∶由于噴灌可以控制噴水量和均勻性，避免產(chǎn)生地面徑流和深層滲漏損失，使水的利用率大為提高，一般比地面灌溉節(jié)省水量30-50%，省水還意味著節(jié)省動(dòng)力，降低灌水成本。

2、省工∶噴灌便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，可以大量節(jié)省勞動(dòng)力。由于取消了田間的輸水溝渠不僅有利于機(jī)械作業(yè)，而且大大減少了田間勞動(dòng)量。噴灌還可以結(jié)合施入化肥和農(nóng)藥，又可以省去不少勞動(dòng)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，噴灌所需的勞動(dòng)量?jī)H為地面灌溉的1/5.

3、提高土地利用率∶采用噴灌時(shí)，無需田間的灌水溝渠和畦埂，比地面灌溉更能充分利用耕地，提高土地利用率，一般可增加耕種面積7-10%。

4、增產(chǎn)∶噴灌便于嚴(yán)格控制土壤水分使土壤濕度維持在作物生長(zhǎng)最適宜的范圍。而且在噴灌時(shí)能沖掉植物莖葉上塵土有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對(duì)土壤不產(chǎn)生沖刷等破壞作用，從而保持土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松多孔，通氣性好，因而有利于增產(chǎn)，特別是蔬菜增產(chǎn)效果更為明顯。

5、適應(yīng)性強(qiáng)∶噴灌對(duì)各種地形適應(yīng)性強(qiáng)，不需要像地面灌溉那樣平整的土地，在坡地和起伏不平的地面均可進(jìn)行噴灌。特別是在土壤薄、透水性強(qiáng)的沙質(zhì)土，非常適合采用噴灌。此外，噴灌不僅適應(yīng)所有大田作物，而且對(duì)于各種經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、草場(chǎng)都可以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效果。噴灌具有好多優(yōu)點(diǎn)，但是也有缺點(diǎn)。主要是投資費(fèi)用大，就目前條件移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)最便宜，畝投資也需要20-50元/畝。另外是受風(fēng)速和氣候的影響大，當(dāng)風(fēng)速大于5.5米/秒時(shí)（相當(dāng)于4級(jí)風(fēng)），就能吹散雨滴，降低噴灌均勻性不宜進(jìn)行噴灌。其次，在氣候十分干燥時(shí)蒸發(fā)損失增大，也會(huì)降低效果。

四、噴灌系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的噴灌系統(tǒng)一般由噴頭、管網(wǎng)、首部和水源組成。

1、噴頭∶噴頭用于將水分散成水滴，如同降雨一般比較均勻地噴灑在種植區(qū)域。

2、管網(wǎng)∶其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的種植區(qū)域。有不同管徑的管道組成，分干管、支管、毛管等，通過各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級(jí)管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)代灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)多采用施工方便、水力學(xué)性能良好且不會(huì)銹蝕的塑料管道，如PVC管、PE管等。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)中安裝必要的安全裝置，如進(jìn)排氣閥、限壓閥、泄水閥等。

3、首部∶其作用是從水源取水，并對(duì)水進(jìn)行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動(dòng)力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆水閥、水表、壓力表，以及控制設(shè)備，如自動(dòng)灌溉控制器、恒壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。如在利用城市供水系統(tǒng)作為水源的情況下，往往不需要加壓水泵。

4、水源∶井泉、湖泊、水庫(kù)，河流及城市供水系統(tǒng)均可作為噴灌水源。在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時(shí)，水源水質(zhì)應(yīng)滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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1、技術(shù)概述隨著整形修剪等樹上管理技術(shù)的普及和提高，肥水管理逐漸成為許多果園增產(chǎn)增收的瓶頸。特別是近年來，農(nóng)村勞動(dòng)力減少，勞動(dòng)成本提高，導(dǎo)致果園開溝施肥成本逐年增加。水肥一體化技術(shù)是當(dāng)今世界果園施肥灌溉技術(shù)發(fā)展的方向和潮流，它不但能大幅度地提高水肥利用效率，減低化肥使用量，而且可以節(jié)省勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)。根據(jù)果園面積、水源、動(dòng)力和資金投入等情況，推薦在農(nóng)戶果園水平實(shí)施重力自壓式簡(jiǎn)易灌溉施肥系統(tǒng)、加壓追肥槍注射施肥系統(tǒng)；在公司和合作社規(guī)?；麍@水平，實(shí)施小型簡(jiǎn)易動(dòng)力滴灌施肥系統(tǒng)、大型自動(dòng)化滴灌施肥系統(tǒng)等水肥一體化模式。

水肥一體化可以確保蘋果樹高效、速效、精準(zhǔn)吸收養(yǎng)分水分。傳統(tǒng)施肥，肥料施入土壤后，等天下雨，失去可控性，往往造成肥效滯后，與果樹生長(zhǎng)節(jié)奏不符，造成果樹生長(zhǎng)紊亂。由于肥和水結(jié)合，非常有利于樹體對(duì)肥料的快速吸收，避免了傳統(tǒng)施肥等天下雨窘境。在土壤溶液中，根系可以直接吸收利用，快速補(bǔ)充養(yǎng)分。少量多次施肥可在時(shí)間、肥料種類以及數(shù)量上與果樹需肥達(dá)到完美的吻合，符合果樹生長(zhǎng)規(guī)律和節(jié)奏，減少土壤養(yǎng)分的淋溶等損失。

2、水肥一體化模式

（1）重力自壓式簡(jiǎn)易灌溉施肥系統(tǒng)是利用果園自然高差或者三輪車車廂貯水罐的高差，采用重力自壓式方式，將配好的肥水混合物溶液，通過鋪設(shè)在果園的簡(jiǎn)易滴灌帶系統(tǒng)滴入果樹根系密集區(qū)域的一種供水施肥模式。

①適用范圍適宜果園面積為1~10畝。水源來自自來水、水窖或池塘水溝中密集的雨水等。

②需要設(shè)備三輪車、貯肥水罐（最好可存1000kg水）、主管用PVC管或N80地埋管，毛管用硬質(zhì)PE迷宮式滴灌管或側(cè)翼貼片式滴灌帶等。采用農(nóng)用三輪車機(jī)械拉水。

③設(shè)備的組裝及準(zhǔn)備∶系統(tǒng)安裝時(shí)水源與滴灌管高差1.5米左右。主管帶一般選用N80型（直徑80mm，或50mm）的水帶。滴灌帶單根長(zhǎng)度一般40-50米，實(shí)際使用時(shí)如果土地長(zhǎng)度超過60m，可將主管帶引到地中間向兩邊進(jìn)行鋪設(shè)，保證灌水均勻。在主管帶上打孔安裝滴灌帶時(shí)，盡量打小一點(diǎn)，將螺絲從主管帶一端滴入主管帶，用手換至開孔處，用力頂出螺絲，加上橡膠墊，擰上螺母，再將滴灌帶套上，用卡子卡緊即可。對(duì)于冠幅較?。ü趶叫∮?.5m）的寬行密植果園，每行果樹滴灌帶可以在樹干附近鋪設(shè)一條即可；對(duì)于冠幅較大的果樹，則需要在樹行兩邊樹冠投影外緣向樹干方向30~50cm的位置鋪設(shè)兩條滴灌帶。

④用水用肥量在畝用水量上，自壓式滴灌用水5~8方/次，可根據(jù)土壤水分狀況和果園情況靈活掌握。全年5~6次，根據(jù)土壤含水量靈活掌握，每年每畝施肥水30~50方以上。肥料采用液態(tài)水溶肥或固體水溶肥料，使用濃度為0.5%~1%。

⑤使用方法在配肥時(shí)，采用2次稀釋法進(jìn)行，首先用小桶將復(fù)合肥和其他水溶有機(jī)肥化開，然后再加入貯肥罐，注意，在加入大罐時(shí)一定要用80~100目濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，防止滴灌帶滴孔堵塞。對(duì)于少量水不溶物，不要加入大罐。貯肥罐和果園的高差在1~3m左右即可，不宜過大。

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1、國(guó)外應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)60年代初隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，以色列開始發(fā)展滴灌。60年代末開始應(yīng)用水肥一體化技術(shù)。目前，以色列在果園、溫室、大田、綠化等方面已全面應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用面積占灌溉面積的67.9%，居世界之首。從世界范圍看，水肥一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于干旱缺水以及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家。

2、我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r

1974年，我國(guó)從墨西哥引進(jìn)滴管設(shè)備，試點(diǎn)總面積5.3hm2，自此開始滴灌技術(shù)的研究工作。1980年，我國(guó)自主研制生產(chǎn)了第1代滴灌設(shè)備{1}。自1981年后，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，規(guī)模化生產(chǎn)在我國(guó)逐步形成，在應(yīng)用上由試驗(yàn)、示范到大面積推廣。20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)開始大量開展技術(shù)培訓(xùn)和研討，水肥一體化理論及應(yīng)用受到重視。2000年開始，農(nóng)業(yè)部全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心與國(guó)際鉀肥研究所（IPI）合作，連續(xù)5年在我國(guó)不同地區(qū)舉辦水肥一體化技術(shù)培訓(xùn)班，由國(guó)內(nèi)外專家介紹水肥一體化理論技術(shù)和實(shí)際操作，促使微灌施肥的面積逐步擴(kuò)大。當(dāng)前，水肥一體化技術(shù)已經(jīng)由過去的局部試驗(yàn)、示范發(fā)展，成為現(xiàn)在的大面積推廣應(yīng)用，輻射范圍從華北地區(qū)擴(kuò)大到西北旱區(qū)、東北寒溫帶和華南亞熱帶地區(qū)，覆蓋設(shè)施栽培、無土栽培、果樹栽培，以及蔬菜、花卉、苗木、大田經(jīng)濟(jì)作物等多種栽培模式和作物，特別是西北地區(qū)膜下滴灌施肥技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。

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有收無收在于水，收多收少在于肥”水和肥在植物生長(zhǎng)中起到重要作用，很多農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在水肥合理利用上就很成功，況且我國(guó)水資源比較匱乏，有效的利用水資源是重中之重，所以大力推廣水肥一體化節(jié)水灌溉體系尤為重要。

水肥一體機(jī)，又名施肥機(jī)，是借助壓力系統(tǒng)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配兌成肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相融后，通過管道和滴頭形成滴灌、均勻、定時(shí)、定量、浸潤(rùn)作物根系生長(zhǎng)區(qū)域，使主要根系土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時(shí)根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)，土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況，作物不同生長(zhǎng)期，需水需肥規(guī)律情況進(jìn)行不同生育期的需求設(shè)計(jì)，把水分、養(yǎng)分、定時(shí)定量，按比例直接提供給作物。

水肥一體化優(yōu)勢(shì)在于，提高水肥利用率，依據(jù)農(nóng)作物需水需肥規(guī)律將水肥“少量多次”供應(yīng)到作物根系周圍。滴灌條件下，灌溉水僅潤(rùn)濕土壤表面，減少了蒸發(fā)，這既節(jié)約了水資源又促進(jìn)了根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高了肥料的利用率。

其次，水肥一體化幫助植物對(duì)微量元素的吸收，同時(shí)也能改善土壤狀況，減輕土壤板結(jié)和鹽漬化的危害。傳統(tǒng)的施肥方式容易造成施肥過量，土壤板結(jié)以及對(duì)環(huán)境的污染，間接影響植物的生長(zhǎng)。水肥一體化技術(shù)能保持土壤維持疏松的狀態(tài)，滴灌水緩慢滲透土壤，并不破壞土壤的孔隙結(jié)構(gòu)。

第三，節(jié)省勞動(dòng)力，提高效率。機(jī)械化的引入幫助農(nóng)戶減少了勞動(dòng)力的成本，提高了施肥澆水的效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。最后，水肥一體化減輕了病害的發(fā)生，增加了產(chǎn)量并提高了品質(zhì)。溫室中采用水肥一體化技術(shù)后，土壤對(duì)水肥充分吸收，無過量的蒸發(fā)作用，降低了溫室中的相對(duì)濕度，減輕了病害的發(fā)生，同時(shí)對(duì)肥料的充分吸收既增強(qiáng)了品質(zhì)也提高了產(chǎn)量。

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