我国农业灌溉淡水资源匮乏,化肥污染日益严重,传统的灌溉施肥方式已无法满足现代果园可持续发展的要求。推广普及水肥一体化技术是实现果园水肥同步管理和高效利用的必然趋势。“果树上山下滩,不与粮棉油争地”是我国果园建设的基本原则,受山坡、丘陵、河滩等地形地势的影响,果树的种植区域通常被划分为多个水肥需求量不同、规模大小不同且互不连接的分区,仅控制一台大型水肥一体机难以对果园多个分区进行精细化水肥管理。因此,本文将果园水肥管理与分布式相结合,设计了一款系统主要由环境监测设备、系统服务器端及轻简型水肥一体机组成的分布式水肥一体化系统。与购置一台大型水肥一体机相比,在不增加成本投入的前提下,该系统能够依据环境监测设备采集的果园环境信息数据,帮助用户制定科学的灌溉施肥决策,之后可通过灵活部署及高效管控多台低成本、高精度的轻简型水肥一体机,实现对每个果园分区的精准灌溉施肥。本文的主要研究内容如下:（1）环境监测设备部署与系统服务器端设计为实时、准确监测果园中的多种生态环境数据,本文研制了一种集成了空气温湿度、土壤温湿度以及光照强度传感器的环境监测设备,该设备可利用多种智能传感器实时采集果园内的环境信息数据,通过无线网络将信息数据上传至物联网云平台,之后结合聚类分析算法及反距离权重算法,对环境监测设备的部署方案进行优化。此外,为将环境监测设备采集的环境信息数据进行可视化显示,同时方便用户管控分布式水肥一体化系统,本文设计了一款分布式水肥一体化系统服务器端。（2）轻简型水肥一体机设计与实现为满足分布式水肥一体化系统对高灵活性、低成本的需求,配套研发了一种轻简型水肥一体机。为保证注肥的精准度及均匀度,轻简型水肥一体机基于PID控制算法,可依据标准水肥比例以及动态水流量,实时调控注肥速度,同时通过补偿流量传感器的测量误差、建立肥液流量与占空比之间的函数模型,对轻简型水肥一体机的灌溉施肥控制模型进行优化。通过试验验证,该轻简型水肥一体机注肥结束后,肥液注入量的实际误差可控制在3%以内。（3）分布式水肥一体化系统实现及测试以实际园间灌溉网络为例,结合环境监测设备、系统服务器端以及轻简型水肥一体机,对分布式水肥一体化系统进行整体实现,并设计了多个相关实验对系统的整体性能进行验证。由实验验证结果可得,本系统能够通过灵活部署及高效管控多台轻简型水肥一体机,可同时对水肥需求量不同的果园各分区进行精准灌溉施肥,且具有较好的注肥精准度、均匀度及较短的灌溉施肥时间。