本实用新型涉及一种多料混合施用系统。
背景技术：
多料混合施用是一项综合技术，涉及到农田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面，我国的多料混合施用技术发展分为两种模式，起初，将肥料溶解于水，人工淋施、浇施或冲施，不容易控制施肥量，后来采用肥料溶解后，通过灌溉管道带到田间，如喷灌、微喷灌、滴灌等方法，该方法开始于90年代末，最早应用于大棚蔬菜滴灌及新疆棉花膜下滴灌，目前主要应用于棉花、蔬菜水果、玉米、马铃薯、花卉等。目前大范围使用的主要施肥模式有泵吸施肥法，即利用离心泵(汽油泵)吸水管内形成的负压将肥料溶液吸入系统，适合于耕作面积较小的施肥。该法结构简单，操作简便，建设成本及运行成本低，农户容易接受，应用较普遍。但该法施肥时要有人看管，当肥液将流完时要立即关闭吸水管上的阀门，否则会吸入空气，影响离心泵的运行；注射泵施肥法使用的注射泵有水力驱动泵、电机或内燃机驱动施肥泵、施肥机等，其共通点是由泵将肥液注入灌溉系统。该法可控制肥料用量或施肥时间，自动化程度较高；其缺点是装置复杂，操作复杂，运作需要较强的专业知识，且不能够根据不同的土壤含肥料成分进行有针对性的施肥。因此，缺少一种采用自动化的施肥设备进行的自动化施肥方法，不需要农户现场看管，能够因地制宜，精确控制施肥量和浓度。
技术实现要素：
基于上述现有技术的问题，本实用新型的目的是提出一种多料混合施用系统，包括：原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、在役系统、回收系统、外控系统，其中，原料系统通过泵闸系统连接到混合系统，混合系统经由施入系统将混合后的原料施入在役系统，所述回收系统与所述在役系统相连，所述外控系统用于控制所述原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统。
优选地，所述原料系统包括含多个原料元素罐、水罐，所述泵闸系统包括一端分别与所述多个原料元素罐、水罐相连接、另一端与所述混合系统相连接的泵闸，所述混合系统包括搅拌器，所述混合系统的出口可拆卸地连接施入系统，所述施入系统包括PH值检测系统和导入管道，所述PH值检测系统用于对混合罐中混合后的原料PH值进行检测，所述导入管道用于将混合后的原料施入在役系统，所述回收系统包括与所述在役系统相连的导出管道，所述导出管道连接到回收罐，用于回收或者直接排出，所述外控系统与所述原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统相连接，用于操作泵闸系统的开闭以及流速大小、控制混合系统的搅拌时间、PH值检测系统的检测过程控制、回收系统的操作过程控制。
优选地，多个原料元素罐包括含氮水溶肥料罐、含磷水溶肥料罐、含钾水溶肥料罐。
优选地，多个原料元素罐进一步包括微量元素水溶肥料罐，其中，所述微量元素包括钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼。
优选地，多个原料元素罐进一步包括生物质肥料罐。
本实用新型的多料混合施用系统通过原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、在役系统、回收系统、外控系统的合理连接,实现了不需要农户现场看管自动化施肥，能够因地制宜，精确控制施肥量和浓度，节省肥料用量。
附图说明
图1是多料混合施用系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作以详细的描述：
参见图1，其示出了一种多料混合施用系统，其包括：原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、在役系统、回收系统、外控系统，其中，原料系统通过泵闸系统连接到混合系统，混合系统经由施入系统将混合后的原料施入在役系统，回收系统与在役系统相连，外控系统用于控制所述原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统。
其中，所述原料系统包括多个原料元素罐、水罐，所述泵闸系统包括分别与所述多个原料元素罐、水罐连接的泵闸，所述混合系统包括搅拌器，混合系统出口可拆卸地连接施入系统，所述施入系统包括PH值检测系统和导入管道，PH值检测系统用于对混合罐中混合后的原料PH值进行检测，导入管道用于将混合后的原料施入在役系统，所述回收系统包括与在役系统相连的导出管道，其连接到回收罐，用于回收或者直接排出，外控系统与所述原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统通过无线方式相连接，用于通过操作泵闸系统的开闭以及流速大小、控制混合系统的搅拌时间、PH值检测系统的检测过程控制、回收系统的操作过程控制，外控系统可以是手持式或者安装于固定地点。多个原料元素罐包括含氮水溶肥料罐、含磷水溶肥料罐、含钾水溶肥料罐，进一步地，还包括微量元素水溶肥料罐、生物质肥料罐，其中，所述微量元素包括钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼。
在优选实施例中，外控系统与所述原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统的无线通信方式为zigbee、wifi、蓝牙、4g、NB-iot网络中的一种或多种。
在优选实施例中，操作人员可以通过外控系统在一定距离范围内无线操作泵闸系统的开闭，通过控制流速大小来控制所加入的各种肥料的量，在加入肥料的过程中开启混合系统的搅拌器。通常地，植物需要保持一定的pH值范围才可以正常生长，大部分植物在6.0至7.0范围内可以保持较好的长势，但是杜鹃、栀子花、山茶等植物需要酸性土壤，pH值保持在4.5至6.0左右才可以正常生长。各种肥料都具有其相应的PH值，施肥后，会很快的改变土壤的PH值，如果土壤PH值过高或过低，一些营养元素会变得难溶，有效性降低，从而不能被根系很好的吸收。因此需要根据不同的作物种类以及其生长特性控制肥料的PH值范围。在通过外控系统无线操作PH值检测系统的过程中，可以设定额定PH值，当PH值不符合要求的情况下断开混合系统和施入系统的连接，避免对作物的生长产生不利的影响。此外，操作人员还可以通过外控系统控制回收系统，判定是倾倒还是回收利用并加以执行。
在优选实施例中，操作人员可以不采用外控系统，而是在多料混合施用系统附近手动分别控制原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统。
针对不同的土壤环境和播种的作物品种，其所需要的肥料成分是不同的，为了明确上述多料混合施用系统中多个原料元素罐、水罐各自加入量的多少，需要对土壤所需要补充的上述元素成分进行有针对性地检测。
在优选实施例中，在役系统是大棚施肥管道。
本实用新型还提供了一种采用前述的多料混合施用系统进行多料混合使用的方法，包括以下步骤：
S1对土壤进行采样；
S2分析土壤成分，得出土壤中待测元素含量；
S3计算得出土壤需要补充的肥料种类和相应用量；
S4将需要补充的肥料种类按照S3中计算得出的用量进行混合，采用前述的多料混合施用系统制成针对所述土壤的肥料并进行施肥。
具体地，S1包括在作物收获后、田块中心地带、土地深度为30cm处挖取同等重量的几份土壤样品，采用消煮原理制备待测液。即，将土壤样品在浓H2SO4溶液中，经过脱水、碳化、氧化处理后，易分解的有机物则分解，然后再加入H2O2，H2O2在热的浓H2SO4溶液中会分解出新生态氧，具有强烈的氧化作用，可继续分解没被H2SO4破坏的有机物，使有机态氮全部转化为无机铵盐。同时，样品中的有机磷也转化为无机磷酸盐，故可用同一消煮液分别测定N、P、K(植株中K以离子态存在)。具体步骤如下：作物收获后、田块中心地带、土地深度为30cm处挖取同等重量的土壤样品5g，置于50mL开氏瓶(或消煮管)中(勿将样品粘附在瓶颈上)，先滴入少量水湿润样品，加浓硫酸10mL，摇匀(最好放置过夜)，瓶口盖一弯颈小漏斗，在电炉上先缓缓加热，待浓硫酸分解冒大量白烟时再升高温度。消煮至溶液呈均匀的棕黑色时，取下开氏瓶，稍冷后提起弯颈漏斗，滴加50％H2O210滴，并不断摇动开氏瓶。再加热(微沸)约10min，取下，稍冷后重复滴加50％H2O2 2～8滴，再消煮。如此反复进行2次，每次添加的H2O2应逐次减少，消煮至溶液呈无色或清亮后，再加热3min(以赶尽剩余的H2O2)，取下开氏瓶冷却，用少量水冲洗漏斗，洗液流入开氏瓶中。将消煮液无损地洗入100ml容量瓶中，用水定容，摇匀。过滤或放置澄清后供氮、磷、钾测定。
其中，消煮始终以小火进行，加H2O2时要等器皿少冷后，提起小漏斗，直接将H2O2滴入溶液中，消煮好的标志是：溶液呈无色或清亮色，消煮液最后赶尽H2O2，否则会影响氮、磷的比色测定，方法是消煮液呈清亮色后再煮2分钟。
S2包括对特定土壤样品进行含氮、磷、钾量的测定，其中对特定土壤样品进行含氮的测定，蒸馏过程的反应为：
(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2NH3+2H2O
NH3+H2O→NH4OH
NH4OH+H3BO3→NH4·H2BO3+H2O
滴定过程的反应为：
2NH4·H2BO3+H2SO4→(NH4)2SO4+2H3BO3
需用的试剂如下：
200g·L-1H2O2
80mol·L-1NaOH溶液
硫酸(GB 625—77)：分析纯，0.005mol/L硫酸或0.01mol/L盐酸标准溶液
18g·L-1硼酸—指示剂溶液
硼酸-指示剂混合液
A硼酸(GB 628—78)：分析纯，2％溶液(W/V)；
B混合指示剂：0.5g溴甲酚绿(HG3—1220—79)和0.1g甲基红(HG3—9580—76)于玛瑙研钵中，加入少量90％乙醇，研磨至指示剂全部溶解后，加90％乙醇至100ml。使用前，每升硼酸溶液中加20ml混合指示剂，并用稀碱调节至红紫色(pH值约4.8)。此液放置时间不宜过长，如在使用过程中pH值有变化，需随时用稀酸或稀碱调节之。
氮的测定步骤如下：
吸取上述制备好的待测液20.00mL置于蒸馏管中，蒸馏管置于定氮仪相应位置上。
在150ml三角瓶中，加入2％硼酸-指示剂混合液6ml，放在定氮仪冷凝管末端，管口置于硼酸液面以上5cm处。然后向蒸馏室内缓缓加入15ml 10mol/L氢氧化钠溶液，通入蒸汽蒸馏，待馏出液体积约40ml时，即蒸馏完毕。用少量已调节至pH4.8的水洗涤冷凝管的末端，取下三角瓶。
用0.005mol/L硫酸(或0.01mol/L盐酸)标准溶液滴定馏出液由蓝绿色至刚变为红紫色。记录所用酸标准溶液的体积(ml)。空白测定所用酸标准溶液的体积，一般不得超过0.5ml。
N(％)＝(V1-V0)×c×14×ts×10-3×100×k/m
式中：V1——样品测定所消耗标准酸mL数；
V0——空白试验所消耗标准酸mL数；
c——标准酸(H+1)的浓度mol·L-1；·
14——氮原子的摩尔质量(g·mol)；
10-3——mL换算为L；
ts——分取倍数；
k——纠偏系数；
m——样品质量(g)。
对特定土壤样品进行含磷量的测定，其是在酸性条件下，正磷酸能与偏钒酸和钼酸发生反应，形成黄色的三元杂多酸—钒钼磷酸。溶液黄色稳定，黄色的深浅与磷的含量成正相关，所以，可用比色法测定溶液中磷的含量。
采用的主要试剂包括5mol/L NaOH溶液；0.2％二硝基酚指示剂(0.2g 2,6-二硝基酚或2,4-二硝基酚溶于100ml水中)
磷标准液50mg/L P，0.2195g干燥的KH2PO4(分析纯)溶于水，加入5ml浓H2SO4，于1L容量瓶中定容，装入塑料瓶中低温保存。
钒钼酸铵试剂：
A液：将20g的钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O，分析纯]溶于400mL水中。
B液：将1g的偏钒酸铵(NH4VO3，分析纯)溶于300mL沸水中，冷却后，加入250mL浓硝酸(分析纯)，冷却至室温。
将A液缓缓注入B液中，不断搅匀，加水稀释到1L，贮入棕色瓶中。
磷的测定步骤如下：
吸取消煮好的待测液20.00mL(含P 0.05～1.0mg)置于50ml容量瓶中，加2,6-二硝基酚(或2,4-二硝基酚)指示剂2滴，用6mol·L-1NaOH调pH至刚显黄色，准确加入钒钼酸铵试剂10.00mL，用水定容，摇匀。同时做空白实验。15min后，用分光光度计在450nm处比色，以空白液调节吸光值的零点。
标准曲线制作：准确吸取50ug·mL-1的P标准溶液0、2.0、4.0、8.0、10.0、20.0mL，于50mL容量瓶中，加与吸取的待测液等量的空白消煮液，同上述操作步骤显色和比色。该标准系列P的浓度分别为0、2.0、4.0、8.0、10.0、20.0ug·mL-1P。
P(％)＝ρ·V×分取倍数×10-4×k/m
式中：ρ——从标准曲线查得显色液P的质量浓度(ug/mL)
V——显色液体积(mL)
m——烘干样品质量(g)
10－4——将ug/L浓度单位换算为百分含量的换算因数
k——纠偏系数；
其中，显色液的酸度要求在2mol.L-1H+内，酸度过高时，显色不完全或不显色，酸度太低时则可能生成沉淀或其它物质的颜色；比色要在10min后、12h内完成。
对特定土壤样品进行含钾量的测定，是通过增加盐基成分，促进硅酸盐分解，使难溶的硅酸盐分解成可溶性化合物，从而使矿物态钾转化为可溶性钾，用酸溶解稀释后即可用火焰光度计测定。因为，硅酸盐矿物含酸性成分较多，所以，土壤硅酸盐的溶解度决定于硅和金属元素的比例，以及金属元素的碱度。硅与金属元素的比值愈小、金属元素的碱性愈强，硅酸盐的溶解度也愈大。采用的主要试剂：100mg·L-1K标准溶液。
钾的测定步骤如下：吸取消煮好的待测液20.00mL，置于50mL容量瓶，用水定容，摇匀，直接在火焰光度计上测定，读取检流计读数。
标准曲线制作：准确吸取100mg/L K标准溶液0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0，20ml，分别放入50ml容量瓶中，加入与吸取的待测液等量的空白消煮液，加水定容即得0，4，8，12，16，20，40mg/L K标准系列溶液。以浓度最高的标准溶液定火焰光度计检流计的满度，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计读数，以检流计读数为纵坐标绘制标准曲线。
钾(％)＝ρ·V×分取倍数×10-4×k/m
式中：ρ——从标准曲线查得显色液K的质量浓度(mg·L-1)
V——测定液体积(mL)
m——烘干样质量(g)
10-4——将ug/L浓度单位换算为百分含量的换算因数
k——纠偏系数；
在由上述方法获得土壤样品待测液中氮、磷、钾的含量之后，采用同样的土壤样品进行ICP-AES的氮、磷、钾测定，从而对上述结果进行校正。采用ICP-AES光谱仪对同时采集的土壤样品中的钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼元素含量分别进行测定。
溶样：将土壤置于溶剂中，加热，使其完全进入到溶液中；
制备试液：将上述溶液稀释得到试液；
选择元素分析线：根据土壤中氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼的组成选择每种元素的最佳分析线；
确定标准曲线：按照土壤中每种元素的浓度指标配制一套浓度由高到低的相应标准溶液，将标准溶液引入ICP发射光谱仪，测定元素分析线的发射光强度，并绘制标准曲线；
检测试液：将试液引入ICP发射光谱仪，测得各种元素所对应的发射光强度，根据标准曲线确定各种元素的含量；
其中，在溶样的步骤中，所述土壤与溶剂的质量比为0.3∶1，所采用的溶剂为固体氢氧化钠与无水碳酸钠，并且，所述固体氢氧化钠与无水碳酸钠的质量比为2∶1；并且，加热的温度为100℃。
S3包括计算需要补充的每种肥料用量＝每种作物所需要的每种元素含量-土壤实际测定的每种元素含量，进而得出需要补充的N、P2O5、K2O的含量，配置含氮水溶肥料、含磷水溶肥料、含钾水溶肥料；在得出需要补充的钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼各元素含量后，根据需要补充的钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼各元素含量的配比制备微量元素水溶肥料。其中，土壤实际测定的每种元素含量如上所述，每种作物所需要的每种元素含量的计算方法包括：
在优选实施例中，所需要的每种元素含量＝土壤实际测定的每种元素含量×各项系数，其中，各项系数是由土壤固性系数、土地利用系数、季节固性系数、作物固性系统加权平均获得。
在优选实施例中，在土壤需要补充的肥料比例上，可使作物达到最高产量的N、P2O5、K2O比例为：粮食作物采用28％、6％、6％，水果作物采用25％、14％、6％，蔬菜作物采用19％、7％、14％，根据采样土壤实际测定的氮、磷、钾含量得出所需要补充的N、P2O5、K2O的含量。
在优选实施例中，根据实际需要，例如根据不同区域土地特点、作物生长特点制备生物质肥料。
S4包括采用图1的一种多料混合施用系统进行多料混合施用操作，操作人员可以通过外控系统在一定距离范围内无线操作泵闸系统的开闭，通过控制流速大小来控制所加入的各种肥料的量，在加入肥料的过程中开启混合系统的搅拌器，在通过外控系统无线操作PH值检测系统的过程中，可以设定额定PH值，当PH值不符合要求的情况下断开混合系统和施入系统的连接，此外，操作人员还可以通过外控系统控制回收系统，判定是倾倒还是回收利用并加以执行。
在优选实施例中，操作人员可以不采用外控系统，而是在多料混合施用系统附近手动分别控制原料系统、泵闸系统、混合系统、施入系统、回收系统。
在优选实施例中，S4包括将需要补充的肥料种类按照S3中计算得出的用量进行混合，采用前述的多料混合施用系统制成针对所述土壤的肥料，不进行施肥，而是在混合系统中经由搅拌器搅拌后，经由混合系统出口处取出待用。操作人员可以在当PH值不符合要求的情况下断开混合系统和施入系统的连接，也可以在多料混合后待用的情况下断开混合系统和施入系统的连接。混合系统的出口可拆卸地连接施入系统，当不连接到施入系统时，可以连接到取出系统取出待用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。