比例施肥泵是一种施肥比例稳定、施肥速度可调节的施肥设备,能够满足水肥一体化技术的发展需要。阀门调节式比例施肥泵作为比例施肥泵的一种,结构简单、性能优良,且可方便切换纯灌水和施肥模式。但阀门调节式比例施肥泵存在的单次作业施肥量较低、施肥比例调节范围较小等问题,一定程度上限制了在水肥一体化技术方面的应用。针对阀门调节式比例施肥泵存在的问题,本文以满足大田水肥一体化系统应用为目标,系统分析了施肥泵的结构和工作原理,采用理论分析及试验研究相结合的方法,对混肥腔体和吸肥部件等核心结构进行改进设计,建立了施肥泵的关键结构优化设计方法,试验研究了施肥泵在水肥一体化系统中的运行性能。（1）阀门调节式比例施肥泵的关键部件设计。探究工作原理及运动过程,提出主要结构参数、工作参数及性能参数,理论分析了活塞周期运动过程和力学特性。以提高单次作业施肥量、简化吸肥部件结构为设计目标,采用UG构建三维模型,对施肥泵的混肥腔体及吸肥部件进行结构设计,试验对比了改进前后施肥泵的性能。结果表明:改进后的施肥泵性能良好,在进出口压差为0.04 MPa-0.40MPa时,单位周期吸肥量、施肥比例保持高稳定性,施肥比例上限可达0.62%。（2）阀门调节式比例施肥泵的吸肥部件参数优化设计。以提高施肥泵施肥比例调节范围为优化目标,试验研究了吸肥腔体、吸肥活塞杆各结构参数对施肥比例、单位周期吸肥量的影响,建立了吸肥部件参数的优化设计方法。研究结果表明:当阀芯最大直径为10.0 mm、吸肥腔体内径为12.2 mm、吸肥活塞杆最小轴径为7.2 mm、密封圈行程为0.5 mm时,施肥泵的施肥性能最优,比原产品的单位周期吸肥量提高了2.6倍,施肥比例上限提高了2.81倍。（3）阀门调节式比例施肥泵水肥一体化系统运行性能研究。开展安装施肥泵与安装文丘里施肥器的水肥一体系统对比试验研究,考察水肥一体化系统的灌水、施肥特性。结果表明:施肥泵的能量转化效率较高,达41.55%,比文丘里施肥器高近7个百分点,且安装施肥泵的滴灌系统的水量分布和肥量分布具有一致性。安装施肥泵与安装文丘里施肥器的滴灌系统水量分布及灌水均匀性基本相同,但前者的施肥均匀性优于后者。