土壤信息采集技術發展與分析

張富康 孔凡霞

隨著農業現代化的快速發展，農業基礎設施建設不斷完善，精準農業的發展理念得以進一步實施。農田土壤信息采集是實踐精準農業的重要基礎，快速高效獲取土壤信息，可為制定科學合理的施肥、噴藥、灌溉措施提供依據，達到精準施肥、合理施藥、節約灌溉的目的。

一、研究現狀

隨著人們對農業科學化生產認識程度不斷加深，以美國、英國、日本等國家引領的農田信息化采集工作逐漸在世界范圍開展。近年來，我國的農田信息采集工作應用范圍得到了顯著擴展，信息采集的方式主要包括人工定點采集、固定點設備信息采集和土壤信息采集機器人。

（一）人工定點采集

人工定點采集主要是農田工作人員攜帶便攜式數據采集儀對土壤的指定目標信息進行采集與分析。便攜式數據采集儀是目前我國農田信息檢測使用較多的儀器設備，對不同數據的檢測可通過更換配套元件實施。王尚宏等專家基于C8051F單片機設計了一款便攜式農田數據采集終端，實現對農田基礎信息的實時測量。

（二）固定點設備信息采集

固定點設備信息采集主要是利用傳統的數據監測設備與物聯網技術相結合，能夠實現多種土壤信息采集設備的互聯互通，各個固定采集點上所采集的數據可通過無線傳感器傳輸至控制中心，有利于農業生產形成網絡化的數據獲取模式。鄧小蕾、李民贊等專家設計的集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移動監測系統用于移動實時采集、顯示、存儲土壤水分和位置信息，并將數據上傳至遠程服務器，用戶能現場監測土壤水分變化，也能通過Internet網絡訪問土壤水分數據。

（三）土壤信息采集機器人

土壤信息采集機器人是機器人在田間作業的新應用，以實現土壤信息的快速采集。姚照勝等專家提出了一種以STC11F32XE微處理器為核心，搭載溫濕度傳感器、光照強度傳感器、CO2濃度傳感器、風速傳感器和土壤溫濕度傳感器等的農田信息采集車，通過WiFi將控制設備與信息采集車連接。馬陽等專家設計了一種可遙控的移動式土壤信息檢測平臺，該平臺以電動車為原型搭建了移動平臺，其中平臺的轉向、前后、行走速度、檢測模塊升降、土壤水分檢測、GPS接收和處理、土壤溫度檢測和環境溫濕度檢測使用控制器來控制，遙控器用來遙控平臺運動和控制器采集數據。

二、存在問題

人工定點采集需要大量的人力資源投入，獲取的信息量相對較少，不適宜田間大面積的信息采集。固定點設備信息采集測量精確度局限于測量點的分布密度，對于沒有布置測量點位置的耕地數據分析可能存在偏差。同時，固定化監測點的布置和網絡化管理成本較高，短時間內很難實現區域化的覆蓋。土壤信息采集機器人研究起步較晚，但相關技術發展迅速。科研人員開發了多種機型，但多數處于理論研制階段。新技術的發展及農業生產需求的提高，對土壤信息采集機器人提出了更高的要求。

三、結語

土壤信息作為精準農業研究的重要參數，是分析土壤肥力、實行精準施肥的根本依據。為了更好地實現土壤信息的快速采集，需不斷提高土壤信息采集機器人的智能化水平，搶先實現土壤信息采集機器人技術落地并進入產業化應用，實現與國際先進水平跟跑和并跑，提高我國農機工業的技術水平和國際競爭力。