基于标准营养液的鱼尾水智能配肥机设计与动态氮替代策略研究

针对鱼尾水氮含量波动大导致有机氮肥精准施用困难的问题，研究人员开发了基于标准营养液(Yamazaki)的智能配肥机，通过响应面法优化进水管流量(1 m3/h)、浓缩比(66)和吸肥流量(102 L/h)等参数，实现EC值误差<0.07246 ms/cm的稳定控制，为水产养殖废水资源化利用提供创新解决方案。

　　

随着水产养殖规模扩大，鱼尾水排放引发的环境问题日益严峻。饲料中仅20-25%的氮被鱼类吸收，剩余部分转化为NH₄⁺-N、NO₃^?-N等物质直接排放，易造成水体富营养化。传统水肥一体化系统虽能精准施肥，却无法应对鱼尾水氮含量的动态波动。中国农业科学院的研究团队在《Computers and Electronics in Agriculture》发表研究，创新性地提出以标准营养液(Yamazaki)为参照的氮替代策略，并研制智能配肥机，通过EC值实时调控实现鱼尾水的高效资源化利用。

研究采用响应面法分析鱼尾水进水管流量、浓缩比和吸肥流量三个关键参数对EC稳定时间和液位达标时间的影响。通过建立双目标函数决策模型，发现吸肥流量和进水管流量对系统性能影响最显著。实验数据表明，优化后系统的EC值均方根误差小于0.07246 ms/cm，验证了氮替代策略的可行性。

系统结构设计
配肥机以Yamazaki营养液为标准，包含鱼尾水预处理、EC传感器阵列和PID控制系统。通过动态调节NH₄⁺-N与NO₃^?-N比例，实现与传统化肥等效的养分供给。

响应面优化
当进水管流量=1 m³/h、浓缩比=66、吸肥流量=102 L/h时，系统达到最佳工作状态。此时EC稳定时间缩短38%，液位控制精度提升25%。

结论与意义
该研究首次将水产养殖废弃物纳入精准农业管理系统，开发的智能配肥机可减少30%传统氮肥使用量。技术获国家重点研发计划(2022YFD2001700)支持，已在新疆戈壁生态农业示范基地推广应用，为循环农业发展提供范例。