農業物聯網技術與水肥一體化技術

劉寶 向麗 周杰

[摘要]隨著經濟的發展，傳統農業受到落后技術的制約，逐漸暴露出許多問題。由于傳統農業在生產過程中存在作物對水肥轉化率低，用料成本高等問題，嚴重限制了農業技術的發展。因此加快由農業大國向農業強國的轉變，利用現代信息技術，加強農業物聯網研究是當今的農業熱點話題。將物聯網技術應用在水肥一體化技術中，不僅有國家的政策支持，還有廣闊的市場前景。

[關鍵詞]物聯網;水肥一體化

[中圖分類號]S126;S365 [文獻標識碼]A

前言

近年來，我國科技發展迅速，科技新技術應用到各行各業當中。但是，隨著我國老齡化程度不斷加劇，加上農村適齡勞動力和人才流失嚴重，導致農業技術發展緩慢，農業生產成本增加。現代化的科技浪潮應當應用到農業中去，推動農業技術的更新發展。農業物聯網技術與水肥一體化技術的產生，為傳統農業提出了新的發展道路。該技術與傳統農業技術相比具有巨大的優勢，可以有效地降低農業生產成本和環境污染，減少勞工投入，提高水肥使用效率和增加作物產量。

1? ? 水肥一體化技術

1.1? ? 水肥一體化技術基本概念

水肥一體化是使用壓力設備，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，水和肥料在系統充分混合后，通過滴灌或微噴灌等均勻、定量、準時的潤濕作物根部區域，使作物根部的土壤含水量控制在適宜的水平，同時根據不同作物的需肥特點、土壤狀況和PH值、作物生長各個時期需水、需肥特點和狀況設計不同的供給系統，將最合適的水和肥料準時、定量，依據一定的比例供給目標作物。水肥一體化系統，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作物產量，降低水肥使用成本。目前我國市場銷售的水肥一體化產品難以操作、空間占用大;有很多設備廠商在系統設計過程中缺少實地測量數據。因此，對水肥一體化系統深入研究有很大的必要。水肥一體化系統的仿真分析、傳輸管道的優化和新型設備的應用仍然需要繼續深入研究。

1.2? ? 國內水肥一體化發展現狀與技術優勢

隨著社會的發展，用水量也在不斷的增加。用水供求不均衡使得社會的發展受到制約。日益增長的用水需求與水資源的短缺，導致農業用水成本增加。農業對水的需求在總需求中占比最大，但由于不成熟的灌溉技術，在生產過程中水資源浪費嚴重。因此，提高農業中水資源的利用效率，降低用水費用，是一種新的發展方向。研究與普及新型農業節水設備，可以從根本上解決農業用水難題。

當今世界，水資源短缺問題困擾著各個國家。我國對水的需求量十分巨大。國內人均淡水量在世界處于較低水平，是水資源最匱乏的國家之一。我國農業對水的需求量遠大于水的供給量，而效率極低的傳統農業用水方式使得水資源浪費嚴重。水肥一體化精準灌溉施肥技術，利用管道輸送水分和肥料使其直達作物根系，有效的減少了水資源和肥料的浪費。

國內農業對化肥的使用量巨大，然而對化肥的使用效率卻不高。國內許多農戶使用的，是未改進的地表施肥模式。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構，降低土地蓄水能力。開發精準施肥技術，不僅僅節約了水的使用，更能降低農戶生產成本，可以在農作物生產中，把施肥和灌溉結合起來，將水肥充分利用。改變過去傳統農業中無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機，就會導致作物的減產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，農作物吸收不充分，限制了作物產量的增長。國內淡水含量各地區相差較大，南部較多北部較少。開發農業高效利用水肥技術，加速傳統農業轉型迫在眉睫。水肥一體化技術應用在傳統農業中具有巨大的市場優勢。

2? ? 農業物聯網技術

2.1? ? 物聯網技術基本概念

物聯網技術，即通過互聯網實現萬物互聯。物聯網的組成主要是感知、網絡和應用這三個部分。物聯網通過網絡，將傳感器與用戶相互聯系。在社會的各個領域具有較大的應用性，例如醫療健身、智能終端、新型農業、物流配送等。農業在物聯網的開發中占有重要地位。使用多種傳感器、無線通信技術和網絡信息整合技術對農作物的環境數據進行實時監測。并且可以根據監測結果，及時的更正各項指標。利用傳感器能夠對溫度、土壤濕度、PH值、氣體濃度、光照強度和離子濃度等數據的獲取、采集和處理。解決了傳統農業中難以檢測和量化的難題。采集到的作物生長數據等，還可以提供給市場主體。數據可以通過互聯網提供給專家團隊，得到技術上的指導，及時解決問題盡可能的避免作物的減產。

2.2? ? 國內農業物聯網技術研究現狀

國內目前農業物聯網技術水平還不高，并且存在著許多問題。系統的完成度不高，大多數設備功能比較單一。國內還沒有綜合用于分享和獲取的作物生長信息的平臺;先進的無線傳感器設備主要依靠進口，因而限制成本的降低，不利于技術的推廣應用;傳感器設備對數據的采集精度和靈敏度仍然需要更大的提高。國內物聯網在農業的應用主要在溫室有線觀測系統、互聯網智能觀測系統和農業物聯網中的無線傳感器網絡這三個發展方向。通過無線通信技術來建設農業物聯網，解決了實際應用中線路覆蓋的難題。可以通過增減無線傳感器網絡節點的數量，來調整使用面積。借助無線傳感器網絡技術來觀測作物生長環境，可以使用更簡單的系統結構，更少的成本，因此技術的應用前景更加廣闊。

2.3? ? 國外農業物聯網技術研究現狀

美國、英國的發達國家利用溫室大棚進行農業生產，使用傳感器來測量數據，測量土壤含水量、光照強度和溫度等。獲得這些數據后，可以精準的供給肥料，調整種植密度，增加作物產量。美國的傳感器技術處于領先水平，設備便攜性較好，應用過程中的穩定性及操作性很強。這些設備可以很方便的使用到作物生長時，對其生長環境的監測。

2.4? ? 農業物聯網技術發展潛力

農業物聯網技術的應用，可以解決切實的社會問題。受到傳統耕作方式的制約，人工成本增加，作物經濟效益無法達到最大。農業物聯網的使用，改進了傳統農業模式。灌溉、施肥的量得以精準把握，且作物在不同的生長時期均能得到及時的水肥;用戶通過物聯網傳感器的反饋，可以及時得知作物的病蟲害和生長情況。用戶通過互聯網輕松掌控所有系統，讓所有作物都處在最適宜的生長環境中，使得作物產量得到增長。物聯網的使用，推動著農業技術朝著智能化、信息化的方向發展。隨著大棚在國內的普及應用，農業大棚技術發展迅速。傳統的農業中，受到技術手段的限制，無法實現對大棚環境的監測和智能調節。隨著技術的迭代和市場的需求，人們對農業技術的更新、大棚技術的升級需求十分強烈。因此，農業物聯網技術在我國具有非常巨大的市場需求和發展潛力。

3? ? 結論

通過無線傳感器網絡，實現對作物生長情況和環境數據的實時調控，利用水肥一體化技術來實現對作物的精細種植，是一種高效的農業發展模式。農業物聯網技術與水肥一體化技術在未來農業發展中具有十分巨大的優勢。

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