現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象智能控制水肥灌溉綜合一體化技術(shù)綜述

徐爽

摘 要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展和國(guó)家政策對(duì)農(nóng)業(yè)的大力支持，加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，物聯(lián)網(wǎng)字傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用需求最迫切、難度最大、集成性特征在最明顯的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；氣象大數(shù)據(jù)

就目前來(lái)說(shuō)，中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨諸多問(wèn)題，例如：經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)村資源有限的矛盾、農(nóng)村環(huán)境污染與食品安全問(wèn)題、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展空間巨大，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用前景廣闊。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院最新研究報(bào)告指出，在即將到來(lái)的“十三五”期間，信息化技術(shù)將滲透到三農(nóng)各個(gè)領(lǐng)域。不管是產(chǎn)前的農(nóng)資電商、農(nóng)機(jī)電商，還是產(chǎn)中的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)，又或者是產(chǎn)后的農(nóng)產(chǎn)品電商、農(nóng)產(chǎn)品大宗交易平臺(tái)，都將充分受益，預(yù)計(jì)市場(chǎng)空間將超過(guò)萬(wàn)億，將科技與農(nóng)業(yè)相結(jié)合已是大勢(shì)所趨。

“智慧農(nóng)業(yè)”是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐和手段的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài)，它充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。積極發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，有利于提升國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象智能控制水肥灌溉技術(shù)，就是以氣象科技為基礎(chǔ)，信息科技為手段，農(nóng)業(yè)科技為載體，實(shí)現(xiàn)氣象科技、農(nóng)業(yè)科技、信息科技的有機(jī)融合。同時(shí)將大數(shù)據(jù)和云計(jì)算相結(jié)合，采集全面豐富的氣象數(shù)據(jù)及農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，科學(xué)高效的數(shù)據(jù)加工技術(shù)，為智能化、精準(zhǔn)化提供可靠保障。其中農(nóng)業(yè)灌溉最常用的就是水肥一體化的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，“水肥藥天”中的“天”指的是天氣條件，根據(jù)作物生長(zhǎng)的時(shí)段不同，不斷變化的天氣狀況，以及后3天天氣預(yù)報(bào)情況對(duì)水肥藥一體化的操作工藝流程自動(dòng)修正。通過(guò)水肥藥一體化過(guò)程中充分融入變化多端的天氣過(guò)程，完成精細(xì)化的水肥一體化工藝流程，更是將作物的打藥工藝流程更精化、智能化，以減少農(nóng)藥殘留和用量。

這種根據(jù)種植對(duì)象、土壤性質(zhì)、天氣變化等實(shí)際情況的不同動(dòng)態(tài)調(diào)整水肥一體化實(shí)現(xiàn)過(guò)程的方法，分為三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。第一階段稱為引水階段（或引水時(shí)間）根據(jù)作物對(duì)象不同，作物根系同吸肥方式不同，確定時(shí)間長(zhǎng)短。本階段只澆水不送肥，讓作物根系周圍有一定的水含量，讓肥力很快地滲透到作物根部最需要肥力的地方。時(shí)間長(zhǎng)短由水壓、管網(wǎng)大小、作物對(duì)象等決定。第二個(gè)階段稱為追肥階段（或追肥時(shí)間）根據(jù)作物生長(zhǎng)期不同，土壤性質(zhì)的不同確定肥料用量。由于輸入管網(wǎng)固定，水壓固定，肥力輸送速率恒定，根據(jù)肥料用量計(jì)算出追肥的時(shí)間。第三個(gè)階段為補(bǔ)水階段（或補(bǔ)水時(shí)間）目的是水管管線上的肥料全都輸送到田間和肥力根據(jù)需要多往地下滲透一點(diǎn)，時(shí)間長(zhǎng)短仍根據(jù)作物的需要而定。

在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，水肥藥一體化的操作流程應(yīng)該是動(dòng)態(tài)，要根據(jù)天氣情況的不同動(dòng)態(tài)地改變?nèi)齻€(gè)時(shí)間，以及水肥藥控制器的工作流程。其方法是確定種植在每個(gè)生長(zhǎng)階段理論上所需的總水量，由水肥比、水藥比計(jì)算出引水時(shí)間、追肥時(shí)間、補(bǔ)水時(shí)間的大小。將氣象要素引入水肥一體過(guò)程方法是根據(jù)前三天空氣的溫度、濕度以及土壤的含水量以及后面三天本區(qū)域關(guān)鍵氣候要素預(yù)報(bào)的情況來(lái)改變水肥藥一體的工作流程和農(nóng)事安排。為此，水肥一體化的控制裝置不僅要實(shí)現(xiàn)三個(gè)階段的控制功能，還要完成關(guān)鍵氣候要素的采集（如空氣溫度、濕度、土壤水份等）。同時(shí)，還能遠(yuǎn)程接收云數(shù)據(jù)中心的相關(guān)參數(shù)和氣象預(yù)報(bào)信息，將其融合到水肥一體化整個(gè)控制過(guò)程中，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的施肥、打藥。充分達(dá)到“三節(jié)”、“三省”、“三增”的目的，最大限度地減少化工原料對(duì)環(huán)境的影響。除了氣象控制的水肥技術(shù)，還采用了自動(dòng)化的微噴灌、滴灌技術(shù)和土壤疫情管理技術(shù)，從粗放式的種植過(guò)渡帶精量化的種植管理。

因此，農(nóng)業(yè)氣象智能控制水肥灌溉綜合一體化技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化，提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的效率，節(jié)省了直接投入如水、能源、肥料殺蟲(chóng)劑等，農(nóng)作物產(chǎn)量增加的同時(shí)也改善了作物的品質(zhì)，改善了管理模式，使環(huán)境問(wèn)題能夠更早的預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)也積極響應(yīng)國(guó)家的“綠色農(nóng)業(yè)”的號(hào)召，不僅節(jié)約水、肥料，而且減少了化學(xué)藥劑的使用和能源的消耗。提升帶動(dòng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、科技化的方向發(fā)展。

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