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轻小型喷灌机组结构由动力机泵、管道、喷头等部分组成,由于喷头配置灵活,喷灌机组移动方便,因而适应性强,能够适应多种作物、土壤、灌溉地块,也能适应多种土地规模灌溉场合,在我国农业生产中得到较多的应用。但是,轻小型喷灌机组在实际应用中也会面临诸多局限性,需对轻小型喷灌机组进行结构优化和多功能拓展。同时为了更好地实现喷灌水肥一体化,需对轻小型喷灌机组水肥分布以及均匀性深入研究。主要研究内容及成果概括如下:(1)轻小型喷灌机组结构优化及多种灌溉模式研究。(1)喷头固定装置的改进。对喷灌机组室外工作台的关键部件进行设计,提出一种四触角式喷头固定装置,使喷头固定更为可靠,移动更加方便,对局部地形适应性增强。(2)多种灌溉模式研究。轻小型喷灌机组在实际应用中,喷滴灌两种模式下的灌溉需求难以同时适用,提出一种U字型模块化多功能喷滴灌系统,能同时能够实现喷灌与滴灌两种模式独立灌溉,兼具灌溉、施肥与排水功能。(2)轻小型喷灌机组喷头工作压力与工作压力差对水量分布和喷灌均匀性的影响研究。搭建室内喷灌试验台,模拟喷灌机组喷头工作压力差,选取灌水均匀系数C_u和分布均匀系数D_u作为评价指标,对不同工作压力(0.22 MPa、0.25 MPa、0.28MPa)下10PY喷头设置五种相邻喷头工作压力差(0 MPa、0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04MPa)试验,研究喷头工作压力与相邻喷头工作压力差对喷灌水量分布和喷灌均匀性的影响。试验结果表明,与喷灌均匀系数C_u相比,分布均匀系数D_u更能反映相邻工作压力差对灌溉水量低值区的影响,更适于对灌溉质量和作物个体差异性更加关注的场合。(3)施肥浓度对水肥分布与均匀性影响研究。在工作压力为0.22MPa下,选取五种施肥浓度(20 g/L、35 g/L、50 g/L、65 g/L、80 g/L)进行喷灌施肥试验。试验结果表明,施肥浓度对喷灌均匀系数D_u和分布均匀系数C_u的影响具有差异性,随肥液浓度增大D_u与C_u并不呈现单调变化的趋势且变化趋势不一致。肥液喷灌均匀系数和施肥量喷灌均匀系数对施肥浓度变化不敏感,从整体上看肥液分布均匀系数与施肥量分布均匀系数随施肥浓度的增大基本呈现下降趋势,且局部变化趋势较为相似。喷灌区域内喷洒肥液浓度并不是均匀分布,试验结果表明施肥量均匀性要好于肥液均匀性。(4)比例施肥泵吸肥比例对水肥分布以及均匀性的影响研究。在工作压力为0.25MPa下,五个施肥比例(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)进行试验。试验结果表明,不同吸肥比例对肥液喷灌均匀性和施肥均匀性的影响不同。当吸肥比例变化时,肥液喷灌均匀性与施肥量均匀性表现出不同步性,施肥均匀系数和肥液灌水均匀系数有着相似的变化趋势,但在部分区间内又有不同。(5)喷头工作压力对水肥分布与水肥均匀性的影响研究。在吸肥比例为1.2%下,选取三组喷头工作压力(0.22 MPa、0.25 MPa、0.28MPa)进行喷灌施肥试验。研究发现压力仍是影响肥液均匀性的最大因素,肥液浓度的影响也不可忽视。喷头工作压力为0.28MPa时肥液均匀性最好,喷头工作压力为0.22MPa时肥液均匀性最差;肥液对灌水均匀系数影响最大时的喷头工作压力为0.28MPa,工作压力为0.25MPa时肥液对灌水均匀性影响最小。压力对施肥量均匀性影响研究结论与压力对肥液喷灌均匀性影响较为相似。