劉寶 向麗 周杰

[摘要]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)受到落后技術(shù)的制約，逐漸暴露出許多問題。由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)過程中存在作物對(duì)水肥轉(zhuǎn)化率低，用料成本高等問題，嚴(yán)重限制了農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。因此加快由農(nóng)業(yè)大國(guó)向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究是當(dāng)今的農(nóng)業(yè)熱點(diǎn)話題。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在水肥一體化技術(shù)中，不僅有國(guó)家的政策支持，還有廣闊的市場(chǎng)前景。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);水肥一體化

[中圖分類號(hào)]S126;S365 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

前言

近年來(lái)，我國(guó)科技發(fā)展迅速，科技新技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中。但是，隨著我國(guó)老齡化程度不斷加劇，加上農(nóng)村適齡勞動(dòng)力和人才流失嚴(yán)重，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展緩慢，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加?，F(xiàn)代化的科技浪潮應(yīng)當(dāng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中去，推動(dòng)農(nóng)業(yè)技術(shù)的更新發(fā)展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與水肥一體化技術(shù)的產(chǎn)生，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提出了新的發(fā)展道路。該技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)相比具有巨大的優(yōu)勢(shì)，可以有效地降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和環(huán)境污染，減少勞工投入，提高水肥使用效率和增加作物產(chǎn)量。

1? ? 水肥一體化技術(shù)

1.1? ? 水肥一體化技術(shù)基本概念

水肥一體化是使用壓力設(shè)備，將肥料按照作物的需求和土壤含量，以一定的比例與水混合后，通過傳輸管道提供水、肥，水和肥料在系統(tǒng)充分混合后，通過滴灌或微噴灌等均勻、定量、準(zhǔn)時(shí)的潤(rùn)濕作物根部區(qū)域，使作物根部的土壤含水量控制在適宜的水平，同時(shí)根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)、土壤狀況和PH值、作物生長(zhǎng)各個(gè)時(shí)期需水、需肥特點(diǎn)和狀況設(shè)計(jì)不同的供給系統(tǒng)，將最合適的水和肥料準(zhǔn)時(shí)、定量，依據(jù)一定的比例供給目標(biāo)作物。水肥一體化系統(tǒng)，減少了水肥的使用，能較大程度的增加水肥的使用效果和農(nóng)作物產(chǎn)量，降低水肥使用成本。目前我國(guó)市場(chǎng)銷售的水肥一體化產(chǎn)品難以操作、空間占用大;有很多設(shè)備廠商在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中缺少實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，對(duì)水肥一體化系統(tǒng)深入研究有很大的必要。水肥一體化系統(tǒng)的仿真分析、傳輸管道的優(yōu)化和新型設(shè)備的應(yīng)用仍然需要繼續(xù)深入研究。

1.2? ? 國(guó)內(nèi)水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

隨著社會(huì)的發(fā)展，用水量也在不斷的增加。用水供求不均衡使得社會(huì)的發(fā)展受到制約。日益增長(zhǎng)的用水需求與水資源的短缺，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水成本增加。農(nóng)業(yè)對(duì)水的需求在總需求中占比最大，但由于不成熟的灌溉技術(shù)，在生產(chǎn)過程中水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，提高農(nóng)業(yè)中水資源的利用效率，降低用水費(fèi)用，是一種新的發(fā)展方向。研究與普及新型農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)備，可以從根本上解決農(nóng)業(yè)用水難題。

當(dāng)今世界，水資源短缺問題困擾著各個(gè)國(guó)家。我國(guó)對(duì)水的需求量十分巨大。國(guó)內(nèi)人均淡水量在世界處于較低水平，是水資源最匱乏的國(guó)家之一。我國(guó)農(nóng)業(yè)對(duì)水的需求量遠(yuǎn)大于水的供給量，而效率極低的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用水方式使得水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。水肥一體化精準(zhǔn)灌溉施肥技術(shù)，利用管道輸送水分和肥料使其直達(dá)作物根系，有效的減少了水資源和肥料的浪費(fèi)。

國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)對(duì)化肥的使用量巨大，然而對(duì)化肥的使用效率卻不高。國(guó)內(nèi)許多農(nóng)戶使用的，是未改進(jìn)的地表施肥模式。這些方法，化肥使用量大但是被作物利用的量小。未被作物利用的化肥有很大概率影響土地結(jié)構(gòu)，降低土地蓄水能力。開發(fā)精準(zhǔn)施肥技術(shù)，不僅僅節(jié)約了水的使用，更能降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本，可以在農(nóng)作物生產(chǎn)中，把施肥和灌溉結(jié)合起來(lái)，將水肥充分利用。改變過去傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中無(wú)法把握水肥用量的難題。肥料的合適使用，降低了肥料的消耗，降低了因過度使用而造成的大氣和環(huán)境污染的問題。某些作物需要多次灌溉和施肥，如果不能把握好用量和時(shí)機(jī)，就會(huì)導(dǎo)致作物的減產(chǎn)以及勞工成本的增加。利用水肥一體化灌溉施肥就能避免這些問題。水肥的使用效果差，農(nóng)作物吸收不充分，限制了作物產(chǎn)量的增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)淡水含量各地區(qū)相差較大，南部較多北部較少。開發(fā)農(nóng)業(yè)高效利用水肥技術(shù)，加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型迫在眉睫。水肥一體化技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中具有巨大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

2? ? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1? ? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的組成主要是感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用這三個(gè)部分。物聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)，將傳感器與用戶相互聯(lián)系。在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用性，例如醫(yī)療健身、智能終端、新型農(nóng)業(yè)、物流配送等。農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)中占有重要地位。使用多種傳感器、無(wú)線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息整合技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并且可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)的更正各項(xiàng)指標(biāo)。利用傳感器能夠?qū)囟?、土壤濕度、PH值、氣體濃度、光照強(qiáng)度和離子濃度等數(shù)據(jù)的獲取、采集和處理。解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中難以檢測(cè)和量化的難題。采集到的作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)等，還可以提供給市場(chǎng)主體。數(shù)據(jù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)提供給專家團(tuán)隊(duì)，得到技術(shù)上的指導(dǎo)，及時(shí)解決問題盡可能的避免作物的減產(chǎn)。

2.2? ? 國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平還不高，并且存在著許多問題。系統(tǒng)的完成度不高，大多數(shù)設(shè)備功能比較單一。國(guó)內(nèi)還沒有綜合用于分享和獲取的作物生長(zhǎng)信息的平臺(tái);先進(jìn)的無(wú)線傳感器設(shè)備主要依靠進(jìn)口，因而限制成本的降低，不利于技術(shù)的推廣應(yīng)用;傳感器設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的采集精度和靈敏度仍然需要更大的提高。國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用主要在溫室有線觀測(cè)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)智能觀測(cè)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)這三個(gè)發(fā)展方向。通過無(wú)線通信技術(shù)來(lái)建設(shè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，解決了實(shí)際應(yīng)用中線路覆蓋的難題?？梢酝ㄟ^增減無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，來(lái)調(diào)整使用面積。借助無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)觀測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境，可以使用更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更少的成本，因此技術(shù)的應(yīng)用前景更加廣闊。

2.3? ? 國(guó)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

美國(guó)、英國(guó)的發(fā)達(dá)國(guó)家利用溫室大棚進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使用傳感器來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量土壤含水量、光照強(qiáng)度和溫度等。獲得這些數(shù)據(jù)后，可以精準(zhǔn)的供給肥料，調(diào)整種植密度，增加作物產(chǎn)量。美國(guó)的傳感器技術(shù)處于領(lǐng)先水平，設(shè)備便攜性較好，應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性及操作性很強(qiáng)。這些設(shè)備可以很方便的使用到作物生長(zhǎng)時(shí)，對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。

2.4? ? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展?jié)摿?/p>

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以解決切實(shí)的社會(huì)問題。受到傳統(tǒng)耕作方式的制約，人工成本增加，作物經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法達(dá)到最大。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的使用，改進(jìn)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式。灌溉、施肥的量得以精準(zhǔn)把握，且作物在不同的生長(zhǎng)時(shí)期均能得到及時(shí)的水肥;用戶通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器的反饋，可以及時(shí)得知作物的病蟲害和生長(zhǎng)情況。用戶通過互聯(lián)網(wǎng)輕松掌控所有系統(tǒng)，讓所有作物都處在最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境中，使得作物產(chǎn)量得到增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的使用，推動(dòng)著農(nóng)業(yè)技術(shù)朝著智能化、信息化的方向發(fā)展。隨著大棚在國(guó)內(nèi)的普及應(yīng)用，農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)發(fā)展迅速。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)中，受到技術(shù)手段的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚環(huán)境的監(jiān)測(cè)和智能調(diào)節(jié)。隨著技術(shù)的迭代和市場(chǎng)的需求，人們對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的更新、大棚技術(shù)的升級(jí)需求十分強(qiáng)烈。因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)具有非常巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3? ? 結(jié)論

通過無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)作物生長(zhǎng)情況和環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)控，利用水肥一體化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物的精細(xì)種植，是一種高效的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與水肥一體化技術(shù)在未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有十分巨大的優(yōu)勢(shì)。

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