農(nóng)業(yè)智能水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析

農(nóng)業(yè)智能水肥一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分

析摘要：水肥一體化技術(shù)是一種灌溉結(jié)合的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，也是當(dāng)前在節(jié)肥控水等方面效能最高的農(nóng)業(yè)技術(shù)。因此，如果在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域能夠充分應(yīng)用這一農(nóng)業(yè)技術(shù)，就能夠提升設(shè)施農(nóng)業(yè)中施肥與灌溉的工作效率與整體利用率?；诖?，本文分析了水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域目前正在研究進(jìn)程中的應(yīng)用研究，并對(duì)我國(guó)應(yīng)用、發(fā)展水肥一體化技術(shù)給出了相關(guān)建議，以期為相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)者提供參考。關(guān)鍵詞：水肥一體化；設(shè)施農(nóng)業(yè)；研究與建議水肥一體化技術(shù)是一項(xiàng)灌溉施肥相結(jié)合的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，也是當(dāng)前已有的在節(jié)肥控水方面效能最高的農(nóng)業(yè)技術(shù)。水肥一體化技術(shù)應(yīng)用了現(xiàn)代信息技術(shù)，通過(guò)收集相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建作物生長(zhǎng)模型，以智能化手段預(yù)測(cè)作物當(dāng)前對(duì)水和肥料的需求量并進(jìn)行準(zhǔn)確使用，極大程度上提升了肥料和水的利用效率，在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，也節(jié)省了人力物力，增加了農(nóng)業(yè)工作的整體效益，更是為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)了一份力量。1水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在上世紀(jì)80年代，設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國(guó)剛剛為人了解，而在經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外已有的設(shè)施農(nóng)業(yè)成果的學(xué)習(xí)與借鑒后，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展。近幾年來(lái)，隨著各項(xiàng)研究的不斷推進(jìn)與國(guó)家政策的大力支持，我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛。但是，在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中也暴露出不少問(wèn)題。比如，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)施單一，研究與應(yīng)用區(qū)域主要為單體大棚與日光溫室，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境因素的有效控制，整體生產(chǎn)效率距發(fā)達(dá)國(guó)家較遠(yuǎn)。同時(shí)設(shè)施農(nóng)業(yè)的整體管理不具有現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)管理意識(shí)，管理呈現(xiàn)粗放化。為解決這一系列問(wèn)題，我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)的研究人員也開(kāi)展了一系列的研究，為研發(fā)適合中國(guó)當(dāng)下實(shí)際情況的設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化技術(shù)而不斷奮進(jìn)。而這些研究也都有了一定的收獲，為當(dāng)前已有的在日光溫室與單體大棚應(yīng)用的水肥一體化技術(shù)發(fā)展做出了不小貢獻(xiàn)。1.2設(shè)施農(nóng)業(yè)中水肥一體化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從業(yè)者就可以利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)中的整體環(huán)境、作物生長(zhǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控觀測(cè)，同時(shí)快速收集、精準(zhǔn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的進(jìn)一步處理與分析。針對(duì)不同的觀察對(duì)象，計(jì)算機(jī)就能夠進(jìn)行智能決策，實(shí)現(xiàn)水肥一體化的控制，讓作物達(dá)到其所能夠達(dá)到的最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，以此增加作物的生產(chǎn)產(chǎn)量，降低生產(chǎn)種植成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。事實(shí)上，各個(gè)國(guó)家都在為促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)控制與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合而努力，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的研究人員也不例外，經(jīng)過(guò)大量的研究與試驗(yàn)，也取得了一定的成績(jī)。2我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)中水肥一體化技術(shù)的發(fā)展建議2.1設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化機(jī)理研究在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水肥一體化控制，那么從業(yè)者就需要對(duì)作物的生長(zhǎng)原理，尤其是肥料和水對(duì)作物生長(zhǎng)的作用與影響進(jìn)行更為深入的研究。經(jīng)過(guò)研究，才能在確認(rèn)作物在當(dāng)前生長(zhǎng)階段需求肥料、需求養(yǎng)分的比例時(shí)進(jìn)行更具準(zhǔn)確性的判斷。同時(shí)，從業(yè)者也需要根據(jù)研究結(jié)果，對(duì)作物在各個(gè)生長(zhǎng)階段，尤其是關(guān)鍵生長(zhǎng)階段需要的肥料和水的整體規(guī)律，制定相應(yīng)的作物灌溉制度規(guī)章。必須承認(rèn)，在我國(guó)，對(duì)水肥一體化的研究開(kāi)展的時(shí)間較晚，故而在依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r調(diào)整設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)上有所欠缺，這一點(diǎn)也將會(huì)成為日后開(kāi)展研究的重要領(lǐng)域之一。2.2設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化智能管理系統(tǒng)研究當(dāng)前社會(huì)形勢(shì)下，信息技術(shù)得到了大力發(fā)展，其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與監(jiān)控觀測(cè)技術(shù)發(fā)展迅猛。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，監(jiān)控觀測(cè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了有利的應(yīng)用，使得農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)加快了腳步。在未來(lái)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與設(shè)施農(nóng)業(yè)管理工作將會(huì)著重發(fā)展水肥一體化技術(shù)智能管理系統(tǒng)。屆時(shí)，水肥一體化技術(shù)除了能夠幫助進(jìn)行作物的種植管理與確定灌溉數(shù)量比例外，也將在病蟲害診斷、數(shù)據(jù)分析等方面大展身手。2.3設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化設(shè)備的研制中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，設(shè)施農(nóng)業(yè)的農(nóng)作物無(wú)論是從作物品種還是栽培方式、配套設(shè)施條件都呈現(xiàn)多樣化態(tài)勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)設(shè)備主要來(lái)自兩種渠道，一為我國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)，一為國(guó)外引進(jìn)。但是，我國(guó)自主生產(chǎn)的設(shè)備生產(chǎn)效率并不高，且成本較高，而國(guó)外引進(jìn)的成品并不能夠依據(jù)地區(qū)的不同進(jìn)行調(diào)整。故而，當(dāng)前，研發(fā)符合我國(guó)當(dāng)下實(shí)際國(guó)情，能夠適應(yīng)多樣化地區(qū)的水肥一體化設(shè)施勢(shì)在必行。2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)或基地水肥一體化管理模式的探索要想實(shí)現(xiàn)對(duì)整體作物生長(zhǎng)情況的精細(xì)化管理，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)進(jìn)一步提升設(shè)施成本，建設(shè)基地水肥一體化管理模式或建立設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。這將幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)基地或園區(qū)內(nèi)部現(xiàn)存的所有控制系統(tǒng)的管控，在推進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展智能化、一體化的同時(shí)，對(duì)環(huán)境保護(hù)也將有所助力。3水肥一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3.1低壓灌溉施肥技術(shù)的研究水肥一體化灌溉施肥過(guò)程中，為使灌水器、施肥裝置、過(guò)濾器等裝置正常工作，保證灌溉施肥質(zhì)量，系統(tǒng)中通常需較大的工作壓力，由此造成能耗過(guò)大、系統(tǒng)造價(jià)過(guò)高，制約了施肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用。低壓灌溉技術(shù)可以在保證灌溉質(zhì)量的同時(shí)降低系統(tǒng)能耗，減少系統(tǒng)投資，是未來(lái)水肥一體化發(fā)展的重要方向。因此，應(yīng)在管路布置、低壓灌溉裝置開(kāi)發(fā)等方面加大研究，推進(jìn)低壓灌溉技術(shù)的發(fā)展。3.2模糊控制技術(shù)在水肥一體化中的應(yīng)用研究目前，國(guó)內(nèi)的水肥一體機(jī)配肥過(guò)程存在大滯后、大慣性、數(shù)學(xué)模型不確定等問(wèn)題，導(dǎo)致混肥精度不高、pH值調(diào)控不準(zhǔn)。PID模糊控制技術(shù)是通過(guò)大量實(shí)際操作數(shù)據(jù)歸納總結(jié)出的控制規(guī)則，不需要精確的數(shù)學(xué)模型。研究表明:模糊PID控制比傳統(tǒng)PID控制具有更小的超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間，使混肥濃度盡快逼近目標(biāo)濃度，可滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水肥的要求，提高水肥利用率。但是，目前PID模糊控制技術(shù)轉(zhuǎn)化和推廣進(jìn)行的并不好，還需在精準(zhǔn)算法方面結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證形成準(zhǔn)確、穩(wěn)定、適應(yīng)性廣的成熟技術(shù)。3.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水肥一體化中的應(yīng)用研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和信息技術(shù)的結(jié)合是新時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)?；谖锫?lián)網(wǎng)的水肥一體化系統(tǒng)，綜合運(yùn)用通信技術(shù)、智能控制技術(shù)和傳感技術(shù)等，通過(guò)傳感器對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集農(nóng)作物生長(zhǎng)信息和作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，包括土壤的水分、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)成分、空氣的濕度、氧氣濃度和二氧化碳濃度等，并將這些信息上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，使用云計(jì)算技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化處理，并按照各種農(nóng)作物的不同成長(zhǎng)需要，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制灌溉施肥。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)施肥，降低了水肥的浪費(fèi)，且減少人工干預(yù)，大幅度降低了人力成本，提高了系統(tǒng)的使用效益。結(jié)語(yǔ)：水肥一體化技術(shù)不同于傳統(tǒng)的施肥與灌溉模式，它作為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)不僅僅完成了基本的農(nóng)業(yè)任務(wù)，更是幫助控水節(jié)肥，幫助從業(yè)者節(jié)約生產(chǎn)成本，增加了實(shí)際的工作效率，故而該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了大范圍的推廣與應(yīng)用。設(shè)施農(nóng)業(yè)是當(dāng)前幫助從業(yè)者提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)力的重要助力，它的存在更是能夠幫助現(xiàn)代農(nóng)業(yè)加速發(fā)展進(jìn)程。應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，不僅僅能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)與設(shè)施農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代信息技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化的管理與更為深入的研究，也能夠幫助我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)向智能化、信息