CN110352680A - 用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统。该系统包括：施肥系统和用于将所述施肥系统中的水肥溶液输送至田间的低压管道；其中，所述施肥系统包括：肥料溶解装置、注肥装置和智能控制装置；所述肥料溶解装置包括：化肥投放口、进水口和水肥溶液出口，在所述进水口处设置有第一阀门；所述注肥装置包括：与所述水肥溶液出口相连接的进肥口和与所述低压管道相连接的注肥口；在所述水肥溶液出口和所述进肥口之间设置有第二阀门；在所述注肥口与所述低压管道之间设置有第三阀门；所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均与所述智能控制装置相连接。通过灌水流量与注肥速率同步，满足地面灌条件下，畦/沟灌轮灌对水肥同步的需求。

Description

用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统

技术领域

本发明涉及农田灌溉技术领域，尤其涉及一种用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统。

背景技术

地面灌溉是利用沟、畦或格田等作为输受水界面，使进入田间的水在重力和毛细管作用下渗入作物根区，湿润土壤的古老而又广泛应用的灌水方法。按照灌溉水渗入土壤的方式，地面灌溉可分为畦灌（灌溉水在畦面上以薄层水流形式在重力作用下沿畦长方向流动，同时向土壤中垂直入渗浸润土壤）、沟灌（灌溉水在沟中沿沟长方向流动，部分水靠重力作用和土壤毛细管作用通过沟壁浸润土壤）、格田灌溉（从未级渠道将水引入用土埂围成的格田，并保持一定深度的水层，靠垂直入渗浸润土壤）和漫灌（只有简单的土埂，引水入田后，任水漫流渗入土壤）4种灌水技术。对于密植作物，一般应选用畦灌；对于水稻或冲洗改良盐碱地，可选用格田淹灌；而对宽行作物则适宜选用沟灌；漫灌适用于灌溉天然草场或引洪淤地。

我国是一个水资源紧缺的国家，也是最大的肥料生产和消费国，施肥技术普遍落后，大多数地区依然使用传统的施肥方式，即撒播式施肥或大水冲施肥料，农业水资源和化肥利用率不高。究其原因，一是撒施过程中，由于人为原因很难将肥料均匀撒在田间，造成田间撒肥不均匀；二是撒入田间的肥料可能会被作物冠层截留，在导致肥料损失的同时影响作物叶片正常生长；三是在生产中很难保证撒完肥后马上灌水，特别是诸如尿素的易挥发肥料，在灌水前造成不同程度的肥效损失；四是灌水过程中由于入畦流量不同，流量过大会导致撒入田间的肥料随着水流方向运动，导致灌溉水入畦口肥料较少，灌溉水末端肥料较多，当流量过小时，会导致相反的结果，甚至灌溉水不能到达地头，水肥在田间分布不均匀；五是地面灌撒施灌溉，肥料溶解效果不好，施肥均匀度不高，施肥过程肥效损失过多，加之不科学的灌溉定额会进一步降低肥料利用效率和水分利用效率。

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。它是借助压力系统（或地形自然落差），将可溶性固体或液体肥料与灌溉水均匀的混合在一起的水肥溶液同步施入农田或作物根区局部土壤供作物根系吸收利用，具有节水、节肥、省工、高产、高效、环保等特点。大量研究表明，水肥一体化技术最大的优势是根据作物生长过程对水肥的需求特点，结合农田水肥状况通过精准施水施肥大幅度提高农业水、肥资源高效利用，在节水、节肥的同时，又节省了人工，从而降低了生产成本。

与国际发达水平相比，中国水肥一体化技术从普及率和应用水平上并不算高（“陈超等.农业水肥一体化技术研究进展[J].现代园艺.2018年9期：88-89”），目前，中国水肥一体技术的研究和应用大多集中于西北膜下滴灌及设施农业的微灌条件下水肥一体化。而有关地面灌条件下的水肥一体化的研究还相对较少，相关技术和产品还相对较为落后，已有研究大多还处于研究测试阶段，推广和应用效果也不尽如人意。究其原因主要包括以下几个方面：一是灌水方式与灌溉施肥设备相配套程度低；二是已有的灌水施肥设备精度和自动化程度偏低；三是目前生产上推广应用的水肥一体化施肥装置不能满足地面灌条件下实际生产需求；这些原因导致水肥一体化灌溉技术节水省肥潜力的发挥，因此，施肥均匀度以及肥料利用效率的提高均有很大的提升空间。

其中，滴灌/微灌水肥一体化施肥系统的工作原理为：灌溉过程中先灌清水到一定时间后，打开施肥灌进行灌溉施肥（这个过程中前面施肥灌肥料浓度高，施肥速度快，随着灌溉施肥的进行，施肥罐中的肥料浓度不断降低），肥料冲完后，继续灌清水，整个灌溉施肥结束。由于微灌的局部灌溉优势可以保证施肥过程中所有肥料均匀分布在农田作物根区。

但这套系统不适合地面灌，首先，施肥灌在灌溉过程中需要频繁加肥，不能保证灌溉过程中全程均匀向灌溉系统中注肥；其次，在地面灌条件下如果利用这套系统，将导致部分面积的农田灌溉过程中没有肥料施入，部分面积的农田灌溉过程中肥料施入过多；而且施肥部分的农田由于灌溉过程中肥料浓度的不均匀，农田中施肥量也不均均。换句话说，目前滴灌随水施肥系统，是一块地灌完灌另一块地，假如灌一块地需要6个小时，那么只在中间的1-2小时内在施肥，而且施肥速率是前期快，后期慢；灌完第一块地再灌第二块地，第二块地还需要6个小时，仍然是只在中间的1-2小时内在施肥，施肥速率仍是前期快，后期慢；但由于滴灌是同时向田间作物均匀灌水，也就是灌水过程中，任一时刻地块内作物根区接收的水分是一样的，从而保证的施肥的均匀度。而地面灌条件下，灌溉时需要将一块地分成若干个小区（例如10畦），每一块地灌水时间是10小时，那么每畦灌水时间是1小时，为了灌水均匀度，每畦均需要施入相同的肥料，这就需要在1小时内全程施肥，而且要何证每畦灌水的1小时内施入的肥料完全相同。这样的要求目前的微灌水肥一体化灌溉施肥系统不能满足要求。

发明内容

针对现有的滴灌/微灌水肥一体化施肥系统并不适用于地面灌溉的问题，本发明提供一种用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，通过“灌水流量与注肥速率同步”，实现灌溉水中水肥溶液浓度与灌溉需求可高度同步，从而满足地面灌条件下，畦/沟灌轮灌对水肥同步的需求。

本发明提供一种用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，包括：施肥系统和用于将所述施肥系统中的水肥溶液输送至田间的低压管道；其中，所述施肥系统包括：肥料溶解装置、注肥装置和智能控制装置；

所述肥料溶解装置包括：化肥投放口、进水口和水肥溶液出口，在所述进水口处设置有第一阀门；所述注肥装置包括：与所述水肥溶液出口相连接的进肥口和与所述低压管道相连接的注肥口；在所述水肥溶液出口和所述进肥口之间设置有第二阀门；在所述注肥口与所述低压管道之间设置有第三阀门；所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均与所述智能控制装置相连接；

所述肥料溶解装置，用于将肥料充分溶解至水中，并向所述注肥装置提供预设浓度的水肥溶液；

所述注肥装置，用于将所述预设浓度的水肥溶液输送至所述低压管道中，并根据灌溉水的流速调节水肥溶液的输送速度；

所述智能控制装置，用于对所述施肥系统进行智能控制。

进一步地，所述肥料溶解装置还包括：肥料搅拌装置、设置在所述肥料溶解装置中部的水肥溶液浓度探头、设置在所述肥料溶解装置底面上的第一水位传感器和设置在所述水肥溶液出口处的水泵；所述肥料搅拌装置、水肥溶液浓度探头、第一水位传感器和水泵均与所述智能控制装置相连接。

进一步地，在所述化肥投放口处设置有肥料注入量测量系统，在所述进水口处设置有水注入量测量系统。

进一步地，所述注肥装置包括：设置在注肥装置底部的变频泵和设置在注肥装置底面上的第二水位传感器；所述变频泵和第二水位传感器均与所述智能控制装置相连接。

进一步地，所述智能控制装置包括：参数输入模块、智能决策模块和自动调节模块；其中，

所述参数输入模块，用于接收用户输入的参数信息，所述参数信息包括农田土壤类型、种植作物、作物生育期、灌溉方式、沟/畦规格和施肥量；

所述智能决策模块，用于根据所述参数信息以及实测的低压管道流量计算得到入沟/畦流量、水流阻力、灌水定额和每沟/畦灌水时间；并根据所述灌水时间、施肥量和水肥溶液浓度，计算得到变频泵的注肥速率；

所述自动调节模块，用于接收水肥溶液浓度探头、第一水位传感器的第二水位传感器的监测信息，控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、水泵和肥料搅拌装置的开闭，以及调节变频泵的注肥速率。

进一步地，所述智能控制装置包括：显示屏，用于显示灌溉水流量、水肥溶液浓度、注肥速率、以及所述肥料溶解装置中的水肥溶液体积。

进一步地，沟/畦规格为沟的长度、宽度及沟深；畦田的长度和宽度；

根据式（1）计算每沟/畦灌水所需的时间T：

T=(L×D×3/2000)×I/V1×60 (1)

其中，L表示沟/畦的长度；D表示沟/畦的宽度；I表示灌水定额；V1表示实测的低压管道流量；

根据式（2）计算变频泵的注肥速率V2：

V2=（F/C）×V1/I (2)

其中，C表示水肥溶液浓度；F表示施肥量。

本发明的有益效果：

本发明提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，具有以下有益效果：

（1）通过智能控制装置对肥料溶解装置和注肥装置进行调控可以实现灌溉全程，通过“灌水流量与注肥速率同步”，实现灌溉水中水肥溶液浓度与灌溉需求可高度同步，从而满足地面灌条件下，畦/沟灌轮灌对水肥同步的需求（地面灌畦/沟灌，灌水时需要灌完一畦再灌下一畦），解决了传统微灌施肥系统不能保证每一畦的施肥量完全相同的问题。

（2）通过设置智能决策模块，根据农田土壤类型、种植作物类型、灌溉时作物的生育期、灌溉方式、沟/畦规格以及施肥量，确定出入沟/畦流量、水流阻力、水流推进速度率等灌水技术参数，最终确定灌水定额，根据灌溉定额和灌溉水流量确定灌水时间，依据水肥溶液浓度、灌水时间确定注肥速率，进而通过调节变频泵的转速适时适量将水肥溶液注入低压管道灌溉系统中。当用户对相关输入参数不确定时，可以使用系统内部推荐的值进行灌水定额确定，用户也可自己直接输入灌水定额。

（3）通过设置显示屏，工作状态下可显示灌溉水流量、注肥装置中的水肥溶液浓度、注肥速率、肥料溶解装置中的水肥溶液浓度及体积等信息；

（4）通过在肥料溶解装置中安装了肥料搅拌装置，确保了肥料的溶解速度和溶解程度，，确保肥料快带完全溶解；

（5）该水肥一体化灌水施肥系统可通过智能控制装置全程自动控制，并且在化肥投放口和进水口处均设置有对应的测量系统，工作人员只需按提示将定量的肥料投入，或者控制相应的供料装置（或供水装置）投入（或注入）相应的肥料（或灌溉水）即可。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的智能控制装置的结构框图；

图5为本发明实施例提供的参数输入模块的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的智能决策模块的电路原理图；

图7为本发明实施例提供的自动调节模块的电路原理图；

附图标记：1为施肥系统；2为低压管道；11为肥料溶解装置；12为注肥装置；13为智能控制装置；111为化肥投放口；112为进水口；113为水肥溶液出口；114为第一阀门；115为肥料搅拌装置；116为水肥溶液浓度探头；117为第一水位传感器；118为水泵；121为进肥口；122为注肥口；123为第二阀门；124为第三阀门；125为变频泵；126为第二水位传感器；131为参数输入模块；132为智能决策模块；133为自动调节模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1至图3，本发明实施例提供一种用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，该系统包括：施肥系统1和用于将所述施肥系统中的水肥溶液输送至田间的低压管道2；其中，所述施肥系统1包括：肥料溶解装置11、注肥装置12和智能控制装置13；

所述肥料溶解装置11包括：化肥投放口111、进水口112和水肥溶液出口113，在所述进水口112处设置有第一阀门114；所述注肥装置12包括：与所述水肥溶液出口113相连接的进肥口121和与所述低压管道2相连接的注肥口122；在所述水肥溶液出口113和所述进肥口121之间设置有第二阀门123；在所述注肥口122与所述低压管道2之间设置有第三阀门124；所述第一阀门114、第二阀门123和第三阀门124均与所述智能控制装置13相连接；

所述肥料溶解装置11用于将肥料充分溶解至水中，并向所述注肥装置12提供预设浓度的水肥溶液；所述注肥装置12用于将所述预设浓度的水肥溶液输送至所述低压管道2中，并根据灌溉水的流速调节水肥溶液的输送速度；所述智能控制装置13用于对所述施肥系统进行智能控制。

具体地，化肥投放口111可连接用于运输肥料的传输带或者用于自动投放肥料的供料装置；或者人工手动将肥料投入至化肥投放口111。进水口112连接至水源；水肥溶液出口113和进肥口121之间通过低压管道连接，在该低压管道上设置第二阀门123。

智能控制装置13对整个施肥系统进行智能控制。在需要施肥时，首先自动打开第一阀门114，向肥料溶解装置11中注入定量的灌溉水，使得肥料充分溶解至灌溉水中，形成一定浓度的水肥溶液；然后，自动开启第二阀门123，水肥溶液经水肥溶液出口113和进肥口121流动至注肥装置12；随后，自动开启第三阀门124，将水肥溶液适时适量的注入至低压管道中，通过该低压管道将水肥溶液输送至田间，通过田间低压管道的供水口将水肥溶液送至作物根区土壤，供作物吸收利用。

当肥料溶解装置11中的水肥溶液耗尽时，自动闭第二阀门123，并提示向肥料溶解装置11内投放肥料，同时自动开启第一阀门114，向肥料溶解装置11内注入定量灌溉水，重复循环，确保适时向注肥装置12中注入预设浓度的水肥溶液。

可以理解的是，一方面，施肥系统可以设置在泵房内；另一方面，为适应渠灌区或无低压管道的井灌区，施肥系统1可装置在具有发电系统的可移动设备上，将整个系统安装在田间地头，利用水泵将渠系中的灌溉水抽入肥料溶解装置中进行随水施肥，只是在系统输入参数中要求输入入畦流量，该入畦流量可通过水泵功率或者上一级渠道量水数据推算。

本发明实施例提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，通过设置肥料溶解装置和注肥装置，提升施肥系统对肥料的溶解速度和溶解效果，确保施肥过程中水肥溶液浓度能尽可能接近液态肥溶解效果；适时适量将水肥溶液精准注入灌溉水流中，满足注肥速度与灌溉速率的同步，确保灌溉过程中全程施肥，而且可以保证每一沟/畦的施肥量完全一致，进一步协调地面灌溉条件下水肥一体体化灌水施肥系统灌水均匀度与施肥均匀度之间的矛盾，使施肥过程中水肥溶液浓度保持一致。

在上述实施例的基础上，所述肥料溶解装置11还包括：肥料搅拌装置115、设置在所述肥料溶解装置中部的水肥溶液浓度探头116、设置在所述肥料溶解装置11底面上的第一水位传感器117和设置在所述水肥溶液出口113处的水泵118；所述肥料搅拌装置115、水肥溶液浓度探头116、第一水位传感器117和水泵118均与所述智能控制装置13相连接。

具体地，水泵118用于将肥料溶解装置11中水肥溶液泵送至注肥装置12中。通过设置肥料搅拌装置115加速肥料在灌溉水中的溶解速度，使肥料能够充分溶解。通过设置水肥溶液浓度探头116，智能控制装置13根据投放的化肥量和注入的灌溉水量计算得到水肥溶液浓度理论值，并将该理论值与水肥溶液浓度探头116检测的水肥溶液浓度实际值进行比较，判断肥料是否已充分溶解至灌溉水中。通过在肥料溶解装置11底面上设置第一水位传感器117，智能控制装置13可以根据第一水位传感器117的检测信息判断肥料溶解装置11中的水肥溶液是否已经耗尽，若已经耗尽，则自动关闭水泵118和第二阀门123，并打开第一阀门114，进行下一次的水肥溶液的溶解过程。

在上述各实施例的基础上，在所述化肥投放口111处设置有肥料注入量测量系统，在所述进水口处设置有水注入量测量系统。

具体地，通过肥料注入量测量系统和水注入量测量系统可以更加精准地控制水肥溶液的浓度。

在上述各实施例的基础上，所述注肥装置12包括：设置在注肥装置12底部的变频泵125和设置在注肥装置12底面上的第二水位传感器126；所述变频泵125和第二水位传感器126均与所述智能控制装置13相连接。

具体地，变频泵125用于将注肥装置12中的水肥溶液泵送至低压管道2中，通过调节变频泵125的转速来调节水肥溶液的输送速度：当灌溉水的流速加大时，智能控制装置13则加大变频泵125的转速；反之，当灌溉水的流速减小时，智能控制装置13则减小变频泵125的转速。利用第二水位传感器126来监测注肥装置12中的水肥溶液的剩余情况，当智能控制装置13获知注肥装置12中无剩余水肥溶液时，则提示向注肥装置12中输入水肥溶液。

在上述各实施例的基础上，图4至图7为智能控制装置的电路原理图。所述智能控制装置13包括：参数输入模块131、智能决策模块132和自动调节模块133；其中，

所述参数输入模块131用于接收用户输入的参数信息，所述参数信息包括农田土壤类型、种植作物、作物生育期、灌溉方式、沟/畦规格和施肥量；所述智能决策模块132用于根据所述参数信息以及实测的低压管道流量得到入沟/畦流量、水流阻力、灌水定额和每沟/畦灌水时间；并根据所述灌水时间、施肥量和水肥溶液浓度，计算得到变频泵的注肥速率；

所述自动调节模块133用于接收水肥溶液浓度探头116、第一水位传感器117的第二水位传感器126的监测信息，控制第一阀门114、第二阀门123、第三阀门124、水泵118和肥料搅拌装置115的开闭，以及调节变频泵125的注肥速率。

具体地，根据已有研究结果，可以根据输入的土壤类型、作物种类、作物生育期查出不同灌溉（畦灌或沟灌）条件下推荐的水流阻力及灌水定额，根据畦田（宽度和长度）或沟灌条件下横断面（沟深、沟长、沟宽及沟间距等参数）计算出适宜的入沟或入畦流量。

沟/畦规格为沟的长度、宽度及沟深；畦田的长度和宽度。根据式（1）计算每沟/畦灌水所需的时间T：

T=灌水量/入畦（沟）流量=(L×D×3/2000)×I/V1×60 (1)

其中，L 表示沟/畦的长度；D 表示沟/畦的宽度；I表示灌水定额；V1表示实测的低压管道流量，即进入农田低压管道中的灌溉水的水流速度。

在实际应用中，一般情况下，T的单位为“分钟”；I的单位为“方/亩”；V1的单位为“方/小时”。

根据式（2）计算变频泵的注肥速率V2：

V2=（F/C）×V1/I (2)

其中，C表示水肥溶液浓度；F表示施肥量。

作为一种可实施方式，如图5所示，本发明实施例中的参数输入模块131包括MAX3232芯片和DB9接头。

如图6所示，智能决策模块132包括核心处理器电路(a)、电源管理电路和存储电路（(b)和(c)）、下载线和指示灯电路(d)和晶振电路(e)。其中：核心处理器电路(a)中的处理器采用STM32F103C8T6芯片；通过电源管理电路中的电源芯片LM2596-5先将24V直流电压转换为5V直流电压，再通过电源管理电路中的电源芯片SGM2019-3.0YN5G/TR将5V直流电压转换为3V直流电压后为存储电路和核心处理器电路供电；通过下载线电路将需要运行的指令存储至存储电路，利用指示灯电路判断核心处理器电路的工作状态：采集溶液浓度和水位信息时蓝灯亮，核心处理器电路向485总线发送数据控制变频泵时绿灯亮。

如图7所示，自动调节模块133包括用于采集溶液浓度和水位信息的电路(a)、用于控制阀门和搅拌装置的电路(b)和用于控制变频泵转速的电路(c)。

在上述各实施例的基础上，所述智能控制装置13包括：显示屏；该显示屏用于显示灌溉水流量、水肥溶液浓度、注肥速率、以及所述肥料溶解装置11中的水肥溶液体积。

由上述内容可知，本发明提供的用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，具有以下有益效果：

（1）通过智能控制装置对肥料溶解装置和注肥装置进行调控可以实现灌溉全程，通过“灌水流量与注肥速率同步”，实现灌溉水中水肥溶液浓度与灌溉需求可高度同步，从而满足地面灌条件下，畦/沟灌轮灌对水肥同步的需求（地面灌畦/沟灌，灌水时需要灌完一畦再灌下一畦），解决了传统微灌施肥系统不能保证每一畦的施肥量完全相同的问题。

（2）通过设置智能决策模块，根据农田土壤类型、种植作物类型、灌溉时作物的生育期、灌溉方式、沟/畦规格以及施肥量，确定出入沟/畦流量、水流阻力、水流推进速度率等灌水技术参数，最终确定灌水定额，根据灌溉定额和灌溉水流量确定灌水时间，依据水肥溶液浓度、灌水时间确定注肥速率，进而通过调节变频泵的转速适时适量将水肥溶液注入低压管道灌溉系统中。当用户对相关输入参数不确定时，可以使用系统内部推荐的值进行灌水定额确定，用户也可自己直接输入灌水定额。

（3）通过设置显示屏，工作状态下可显示灌溉水流量、注肥装置中的水肥溶液浓度、注肥速率、肥料溶解装置中的水肥溶液浓度及体积等信息；

（4）通过在肥料溶解装置中安装了肥料搅拌装置，确保了肥料的溶解速度和溶解程度，，确保肥料快带完全溶解；

（5）该水肥一体化灌水施肥系统可通过智能控制装置全程自动控制，并且在化肥投放口和进水口处均设置有对应的测量系统，工作人员只需按提示将定量的肥料投入，或者控制相应的供料装置（或供水装置）投入（或注入）相应的肥料（或灌溉水）即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.用于地面灌溉的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，包括：施肥系统和用于将所述施肥系统中的水肥溶液输送至田间的低压管道；其中，所述施肥系统包括：肥料溶解装置、注肥装置和智能控制装置；

所述肥料溶解装置包括：化肥投放口、进水口和水肥溶液出口，在所述进水口处设置有第一阀门；所述注肥装置包括：与所述水肥溶液出口相连接的进肥口和与所述低压管道相连接的注肥口；在所述水肥溶液出口和所述进肥口之间设置有第二阀门；在所述注肥口与所述低压管道之间设置有第三阀门；所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均与所述智能控制装置相连接；

所述肥料溶解装置，用于将肥料充分溶解至水中，并向所述注肥装置提供预设浓度的水肥溶液；

所述注肥装置，用于将所述预设浓度的水肥溶液输送至所述低压管道中，并根据灌溉水的流速调节水肥溶液的输送速度；

所述智能控制装置，用于对所述施肥系统进行智能控制。

2.根据权利要求1所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，所述肥料溶解装置还包括：肥料搅拌装置、设置在所述肥料溶解装置中部的水肥溶液浓度探头、设置在所述肥料溶解装置底面上的第一水位传感器和设置在所述水肥溶液出口处的水泵；所述肥料搅拌装置、水肥溶液浓度探头、第一水位传感器和水泵均与所述智能控制装置相连接。

3.根据权利要求1所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，在所述化肥投放口处设置有肥料注入量测量系统，在所述进水口处设置有水注入量测量系统。

4.根据权利要求2所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，所述注肥装置包括：设置在注肥装置底部的变频泵和设置在注肥装置底面上的第二水位传感器；所述变频泵和第二水位传感器均与所述智能控制装置相连接。

5.根据权利要求4所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，所述智能控制装置包括：参数输入模块、智能决策模块和自动调节模块；其中，

所述参数输入模块，用于接收用户输入的参数信息，所述参数信息包括农田土壤类型、种植作物、作物生育期、灌溉方式、沟/畦规格和施肥量；

所述智能决策模块，用于根据所述参数信息以及实测的低压管道流量得到入沟/畦流量、水流阻力、灌水定额和每沟/畦灌水时间；并根据所述灌水时间、施肥量和水肥溶液浓度，计算得到变频泵的注肥速率；

所述自动调节模块，用于接收水肥溶液浓度探头、第一水位传感器的第二水位传感器的监测信息，控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、水泵和肥料搅拌装置的开闭，以及调节变频泵的注肥速率。

6.根据权利要求5所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，所述智能控制装置包括：显示屏，用于显示灌溉水流量、水肥溶液浓度、注肥速率、以及所述肥料溶解装置中的水肥溶液体积。

7.根据权利要求5所述的水肥一体化灌水施肥系统，其特征在于，沟/畦规格为沟的长度、宽度及沟深；畦田的长度和宽度；

根据式（1）计算每沟/畦灌水所需的时间T：

T=(L×D×3/2000)×I/V1×60 (1)

其中，L表示沟/畦的长度；D表示沟/畦的宽度；I表示灌水定额；V1表示实测的低压管道流量；

根据式（2）计算变频泵的注肥速率V2：

V2=（F/C）×V1/I (2)

其中，C表示水肥溶液浓度；F表示施肥量。