基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥技術(shù)

曾海明（山東省嘉祥縣科技局，濟(jì)寧 72400）

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基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥技術(shù)

曾海明
（山東省嘉祥縣科技局，濟(jì)寧 72400）

摘要：基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥技術(shù)是把水肥一體化和科學(xué)施肥配方引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，“基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥機(jī)”+“配肥云平臺(tái)管理系統(tǒng)”，采取用戶+配方肥自助機(jī)+基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）繪制的地塊測(cè)土配方數(shù)據(jù)庫+電商平臺(tái)+肥料生產(chǎn)商的管理經(jīng)營(yíng)模式，采用自動(dòng)控制、物理計(jì)量、傳感器、計(jì)算機(jī)管理等技術(shù)于一體的管理方式，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)自助下單、支付和物流管理等銷售和購買流程。通過的自動(dòng)配肥設(shè)備及軟件系統(tǒng)，以配肥云平臺(tái)管理系統(tǒng)為核心，將農(nóng)戶信息、區(qū)域位置信息、農(nóng)田信息、作物信息等進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)肥料銷售和灌溉管理的自動(dòng)、智能、遠(yuǎn)程管理。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)云平臺(tái) 智能 水溶 肥配肥技術(shù)

1　水肥一體化技術(shù)特點(diǎn)

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)高新實(shí)用技術(shù)，是按照作物需水、需肥規(guī)律，根據(jù)土壤的墑情和養(yǎng)分狀況，通過壓力管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的灌水器，將肥料溶液以較小的流量均勻、準(zhǔn)確直接地輸送到作物根系附近的土壤表面或土層中的綜合技術(shù)。

1.1節(jié)約水資源

采用滴灌、微噴灌等方式通過可控管道滴狀浸潤(rùn)作物根系，從而減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率，通常可節(jié)水30%～40%。

1.2提高肥料利用率

將溶解后的液體肥料直接輸送到植物的根部集中部位，可減少肥料揮發(fā)、流失及土壤對(duì)養(yǎng)分的固定，從而實(shí)現(xiàn)集中施肥和平衡施肥，一般可節(jié)約肥料30%～50%。

1.3減少農(nóng)藥用量

采用水肥一體化技術(shù)可使設(shè)施蔬菜棚內(nèi)濕度降低8.5%～15%，可以降低病蟲害發(fā)生程度，并且減少通風(fēng)降濕的次數(shù)使棚內(nèi)溫度提高2～4℃，使作物生長(zhǎng)更為健壯，增強(qiáng)其抵抗病蟲害的能力，從而減少農(nóng)藥用量。

1.4提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)、增加經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)行水肥一體化的作物因水肥均衡其果實(shí)果型飽滿、個(gè)頭大，通常可增產(chǎn)10%～20%。此外，由于病蟲害的減少，腐爛果及畸形果的數(shù)量減少，果實(shí)品質(zhì)得到明顯改善，增加了經(jīng)濟(jì)效益。以設(shè)施栽培黃瓜為例，實(shí)施水肥一體化技術(shù)施肥后的黃瓜比常規(guī)畦灌施肥減少畸形瓜21%，黃瓜增產(chǎn)4.2 t/hm2。產(chǎn)值增加2.034萬元/hm2。

1.5節(jié)本增效

傳統(tǒng)的灌溉和施肥方法是每次施肥需要挖穴或開淺溝，施肥后再灌水。而利用水肥一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水肥同步管理，可以節(jié)省人工開溝施肥、灌水的時(shí)間及費(fèi)用，同時(shí)節(jié)省大量勞動(dòng)力，達(dá)到節(jié)本增效的目的。

1.6改善土壤微生態(tài)環(huán)境

水肥一體化技術(shù)使土壤容重降低，孔隙度增加，增強(qiáng)土壤微生物的活性，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，減少養(yǎng)分淋失，從而克服了土壤板結(jié)和地下水資源污染，耕地綜合生產(chǎn)能力大大提高。目前，在肥料和農(nóng)藥的過量使用下我國土壤健康度日益下降，農(nóng)藥化肥減施和土壤修復(fù)勢(shì)在必行。水肥一體化是農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展的重要途徑，而水肥一體化技術(shù)的覆蓋面積所占比例較小、系統(tǒng)管理水平相對(duì)較低；節(jié)水灌溉施肥的研究、技術(shù)培訓(xùn)和推廣投入不足。因此，大力發(fā)展水肥一體化技術(shù)既要依靠技術(shù)創(chuàng)新和政策的引導(dǎo)支持，又要強(qiáng)化示范推廣及技術(shù)培訓(xùn)，以期促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展。水肥一體化技術(shù)將灌溉和施肥融合到一起，具有明顯的資源節(jié)約、自動(dòng)高效的優(yōu)勢(shì)，是農(nóng)業(yè)升級(jí)的重要方向之一。

2　“基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥機(jī)”+“配肥云平臺(tái)管理系統(tǒng)”的經(jīng)營(yíng)管理模式

圖1　基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥機(jī)+配肥云平臺(tái)管理系統(tǒng)

結(jié)合山東省的土壤、氣候和作物生長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行基于種植作物和種植地點(diǎn)等信息對(duì)肥料配方和施肥時(shí)期進(jìn)行精細(xì)化推薦。該系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件管理系統(tǒng)，本地化智能設(shè)備監(jiān)控管理功能強(qiáng)大、實(shí)時(shí)采集、及時(shí)顯示運(yùn)行工況及有關(guān)數(shù)據(jù)，畫面形象逼真，動(dòng)感強(qiáng)；具有故障自查報(bào)警系統(tǒng)，可自動(dòng)顯示或打印故障時(shí)間、性質(zhì)和地點(diǎn)，并進(jìn)行聲光報(bào)警；其控制模式可分為遠(yuǎn)程自動(dòng)、本地自動(dòng)、本地手動(dòng)以及本地儀表控制等操作方式，控制系統(tǒng)具有聯(lián)鎖保護(hù)功能。軟件管理系統(tǒng)匯集大量地區(qū)性土壤特性參數(shù)，為肥料配比提供可靠依據(jù)；整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，開放性好、易于擴(kuò)展、性能穩(wěn)定可靠；還具備手機(jī)端軟件，集溝通交流、專家咨詢、預(yù)約排號(hào)、施肥指導(dǎo)、種植指導(dǎo)、產(chǎn)品代銷等一系列增值服務(wù)。使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的水肥因素得以科學(xué)化智能化管理，并且具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的收集功能，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)一步升級(jí)累積最寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

3　技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）智能粉狀水溶肥配肥機(jī)。智能粉狀水溶肥配肥機(jī)軟硬件，能夠根據(jù)土壤和作物等參數(shù)智能配比粉狀水溶肥，從而實(shí)現(xiàn)水肥種一體化的精準(zhǔn)施肥、按需配肥，達(dá)到化肥農(nóng)藥減施和水肥高效利用的目的。同時(shí)，該配肥機(jī)的液體模塊，能在配肥的同時(shí)按需配制液體微生物土壤修復(fù)劑。

（2）智能配肥云服務(wù)平臺(tái)。基于物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的智能配肥云服務(wù)平臺(tái)，充分利用信息化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)配肥全過程精準(zhǔn)管理、即時(shí)服務(wù)。

（3）液體微生物土壤修復(fù)劑模型，使配肥機(jī)的軟件系統(tǒng)能根據(jù)土壤參數(shù)、作物參數(shù)和配肥參數(shù)，給出液體微生物土壤修復(fù)劑最佳用量和使用方法，實(shí)現(xiàn)化肥減施與土壤修復(fù)并重，土地可持續(xù)發(fā)展。以多種大田作物和大棚作物為目標(biāo)作物，研發(fā)最適粉狀水溶肥配方和微生物土壤修復(fù)劑配方。

（4）推廣基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智能水溶肥配肥機(jī)，促進(jìn)土地可持續(xù)發(fā)展和作物增產(chǎn)，為農(nóng)戶提供便捷的購肥體驗(yàn)，減少農(nóng)民施肥成本。