农业物联网技术与水肥一体化技术

刘宝 向丽 周杰

[摘要]随着经济的发展，传统农业受到落后技术的制约，逐渐暴露出许多问题。由于传统农业在生产过程中存在作物对水肥转化率低，用料成本高等问题，严重限制了农业技术的发展。因此加快由农业大国向农业强国的转变，利用现代信息技术，加强农业物联网研究是当今的农业热点话题。将物联网技术应用在水肥一体化技术中，不仅有国家的政策支持，还有广阔的市场前景。

[关键词]物联网;水肥一体化

[中图分类号]S126;S365 [文献标识码]A

前言

近年来，我国科技发展迅速，科技新技术应用到各行各业当中。但是，随着我国老龄化程度不断加剧，加上农村适龄劳动力和人才流失严重，导致农业技术发展缓慢，农业生产成本增加。现代化的科技浪潮应当应用到农业中去，推动农业技术的更新发展。农业物联网技术与水肥一体化技术的产生，为传统农业提出了新的发展道路。该技术与传统农业技术相比具有巨大的优势，可以有效地降低农业生产成本和环境污染，减少劳工投入，提高水肥使用效率和增加作物产量。

1    水肥一体化技术

1.1    水肥一体化技术基本概念

水肥一体化是使用压力设备，将肥料按照作物的需求和土壤含量，以一定的比例与水混合后，通过传输管道提供水、肥，水和肥料在系统充分混合后，通过滴灌或微喷灌等均匀、定量、准时的润湿作物根部区域，使作物根部的土壤含水量控制在适宜的水平，同时根据不同作物的需肥特点、土壤状况和PH值、作物生长各个时期需水、需肥特点和状况设计不同的供给系统，将最合适的水和肥料准时、定量，依据一定的比例供给目标作物。水肥一体化系统，减少了水肥的使用，能较大程度的增加水肥的使用效果和农作物产量，降低水肥使用成本。目前我国市场销售的水肥一体化产品难以操作、空间占用大;有很多设备厂商在系统设计过程中缺少实地测量数据。因此，对水肥一体化系统深入研究有很大的必要。水肥一体化系统的仿真分析、传输管道的优化和新型设备的应用仍然需要继续深入研究。

1.2    国内水肥一体化发展现状与技术优势

随着社会的发展，用水量也在不断的增加。用水供求不均衡使得社会的发展受到制约。日益增长的用水需求与水资源的短缺，导致农业用水成本增加。农业对水的需求在总需求中占比最大，但由于不成熟的灌溉技术，在生产过程中水资源浪费严重。因此，提高农业中水资源的利用效率，降低用水费用，是一种新的发展方向。研究与普及新型农业节水设备，可以从根本上解决农业用水难题。

当今世界，水资源短缺问题困扰着各个国家。我国对水的需求量十分巨大。国内人均淡水量在世界处于较低水平，是水资源最匮乏的国家之一。我国农业对水的需求量远大于水的供给量，而效率极低的传统农业用水方式使得水资源浪费严重。水肥一体化精准灌溉施肥技术，利用管道输送水分和肥料使其直达作物根系，有效的减少了水资源和肥料的浪费。

国内农业对化肥的使用量巨大，然而对化肥的使用效率却不高。国内许多农户使用的，是未改进的地表施肥模式。这些方法，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响土地结构，降低土地蓄水能力。开发精准施肥技术，不仅仅节约了水的使用，更能降低农户生产成本，可以在农作物生产中，把施肥和灌溉结合起来，将水肥充分利用。改变过去传统农业中无法把握水肥用量的难题。肥料的合适使用，降低了肥料的消耗，降低了因过度使用而造成的大气和环境污染的问题。某些作物需要多次灌溉和施肥，如果不能把握好用量和时机，就会导致作物的减产以及劳工成本的增加。利用水肥一体化灌溉施肥就能避免这些问题。水肥的使用效果差，农作物吸收不充分，限制了作物产量的增长。国内淡水含量各地区相差较大，南部较多北部较少。开发农业高效利用水肥技术，加速传统农业转型迫在眉睫。水肥一体化技术应用在传统农业中具有巨大的市场优势。

2    农业物联网技术

2.1    物联网技术基本概念

物联网技术，即通过互联网实现万物互联。物联网的组成主要是感知、网络和应用这三个部分。物联网通过网络，将传感器与用户相互联系。在社会的各个领域具有较大的应用性，例如医疗健身、智能终端、新型农业、物流配送等。农业在物联网的开发中占有重要地位。使用多种传感器、无线通信技术和网络信息整合技术对农作物的环境数据进行实时监测。并且可以根据监测结果，及时的更正各项指标。利用传感器能够对温度、土壤湿度、PH值、气体浓度、光照强度和离子浓度等数据的获取、采集和处理。解决了传统农业中难以检测和量化的难题。采集到的作物生长数据等，还可以提供给市场主体。数据可以通过互联网提供给专家团队，得到技术上的指导，及时解决问题尽可能的避免作物的减产。

2.2    国内农业物联网技术研究现状

国内目前农业物联网技术水平还不高，并且存在着许多问题。系统的完成度不高，大多数设备功能比较单一。国内还没有综合用于分享和获取的作物生长信息的平台;先进的无线传感器设备主要依靠进口，因而限制成本的降低，不利于技术的推广应用;传感器设备对数据的采集精度和灵敏度仍然需要更大的提高。国内物联网在农业的应用主要在温室有线观测系统、互联网智能观测系统和农业物联网中的无线传感器网络这三个发展方向。通过无线通信技术来建设农业物联网，解决了实际应用中线路覆盖的难题。可以通过增减无线传感器网络节点的数量，来调整使用面積。借助无线传感器网络技术来观测作物生长环境，可以使用更简单的系统结构，更少的成本，因此技术的应用前景更加广阔。

2.3    国外农业物联网技术研究现状

美国、英国的发达国家利用温室大棚进行农业生产，使用传感器来测量数据，测量土壤含水量、光照强度和温度等。获得这些数据后，可以精准的供给肥料，调整种植密度，增加作物产量。美国的传感器技术处于领先水平，设备便携性较好，应用过程中的稳定性及操作性很强。这些设备可以很方便的使用到作物生长时，对其生长环境的监测。

2.4    农业物联网技术发展潜力

农业物联网技术的应用，可以解决切实的社会问题。受到传统耕作方式的制约，人工成本增加，作物经济效益无法达到最大。农业物联网的使用，改进了传统农业模式。灌溉、施肥的量得以精准把握，且作物在不同的生长时期均能得到及时的水肥;用户通过物联网传感器的反馈，可以及时得知作物的病虫害和生长情况。用户通过互联网轻松掌控所有系统，让所有作物都处在最适宜的生长环境中，使得作物产量得到增长。物联网的使用，推动着农业技术朝着智能化、信息化的方向发展。随着大棚在国内的普及应用，农业大棚技术发展迅速。传统的农业中，受到技术手段的限制，无法实现对大棚环境的监测和智能调节。随着技术的迭代和市场的需求，人们对农业技术的更新、大棚技术的升级需求十分强烈。因此，农业物联网技术在我国具有非常巨大的市场需求和发展潜力。

3    结论

通过无线传感器网络，实现对作物生长情况和环境数据的实时调控，利用水肥一体化技术来实现对作物的精细种植，是一种高效的农业发展模式。农业物联网技术与水肥一体化技术在未来农业发展中具有十分巨大的优势。

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