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水肥一体化技术（Integrated System of Water and Fertilizer）是根据作物生长的需求将水肥按比例混合,把灌溉和施肥融合到一起,实现水肥的精准控制,显著提高水肥利用效率,提高作物产量和品质,减少环境污染。目前以荷兰、以色列为代表的发达国家已经实现了温室园艺的自动化与现代化发展,其中水肥一体化灌溉系统是其现代化温室的重要内容之一。但是这些灌溉设备,源于欧洲,本是为地中海气候以及西欧的温带海洋性气候下的大型连栋温室量身订做的。它们与当地的种植经验配套,和当地的种植规模适应才能产生最佳效果。而我国以温带大陆气候和季风气候为主,寒冷的北方又以狭长的日光温室为主要生产设施,国外大型灌溉系统难以在日光温室中应用。国内的小型机也有很多问题需要解决,如性能、灌溉策略、价格等。为此,本课题在水肥一体化技术研究的基础上,设计开发能进行比例吸肥,使用模型智能灌溉,适用于日光温室的小型水肥一体化灌溉机,为实现日光温室蔬菜的精准化与自动化管理奠定基础。主要研究结果如下:1.以树莓派Raspberry 3B+为控制核心,通过GPIO引脚或I2C总线与温湿度、光照度、酸碱度、电导率等传感器相连,获取环境数据,并通过驱动模块控制直流水泵进行水肥的混合,再经过定时操作,或者灌溉模型的算法计算,最终使用最优策略进行灌溉。2.编程语言使用Python,数据库使用MySQL,控制界面用HTML5、CSS、Javascript做成BS结构的浏览器应用,便于以后扩展为云平台。3.采取了两种灌溉模型综合使用的策略。第一种模型由温室环境因素驱动,使用本团队科研基地的实验数据计算得出。采取玻尔兹曼方程计算叶面积指数LAI和G.Carmassi（2007）的水分线性回归方程计算需水量WU。该模型适合在日光温室适宜条件下应用。前者以GDD（有效积温）算出LAI（叶面积指数）:LAI=a1+（a2-a1）/(1+e（（a3-GDD）/a4）)其中a1（-0.335）、a2（4.803）、a3（755.3）、a4（134.7）为回归系数,GDD为有效积温,基点温度设为8℃。后者以LAI配合RAD（光合总辐射）计算需水量WU=b1(1-e-k·LAI)·RAD/λ+b2b1（0.946）和b2（0.188）为常数,k为冠层的消光系数,λ(2.45MJ·kg-1)为水的汽化潜热。RAD为太阳的总辐射(MJ·m-2)第二种模型是根据本课题组研制的基于植株实时重量的番茄生长模型,结合番茄植株的实时生长量和辐热积,计算出灌溉量。该模型适合日光温室亚适宜与适宜条件下应用。计算公式为:Z=a+b*exp（c/X）+d*YZ为某段时间内的灌溉量（mL）,X为这段时间的生长量（g）,Y为这段时间的辐热积（MJ·m-2）a=273.0020,b=-0.6970,c=48.1364,d=86.75664.整个灌溉设备经过软硬件测试,能做到精确、稳定、节约、方便,可以经济的实现日光温室水肥一体化的智能灌溉。