现代化技术在农业种植中的应用

2022-08-05惠艳

江西农业 2022年14期

惠艳

（山东省聊城市阳谷县农业农村局，山东聊城 252300）

农作物的种植面积较大，每年的产量需求较高，加上大量的农村劳动力向城市转移，因此传统农业生产使用到的施肥和浇灌等生产方式已经难以满足现代农业种植发展需求。运用物联网技术和自动控制技术可以实现农业种植水肥一体化的目的，利用自动化和智能化技术精准地控制农业种植的水肥混合量和浇灌施肥量，不仅可以节约水资源，还能够减少土壤酸化、板结等一系列问题的发生。

1 水肥一体机在农业种植中的应用

1.1 水肥一体化技术的运用优势分析

农作物要生长发育就必须要从土壤中吸取养分，因此如果土壤中原本的水分含量无法满足农作物的生长发育需求时，能够快速让土壤含水量升高的最有效方式就是灌溉。水肥一体化技术就是基于此提出的，利用该项技术可以有效对土壤进行水分浇灌。水肥一体化技术是一项综合农业技术，其不仅可以完成土壤的水分浇灌，还可以将水分浇灌和施肥结合在一起，并根据当前农作物对水肥的需求科学地运送水、养分载体，并将水和养分都输送到农作物根部的土壤周围[1]。将该项技术运用到农业种植过程中主要具备如下几点优势：

首先，可以将水肥直接送达至农作物吸收养分的根部土壤，有利于提高浇灌水、施肥的效率，还可以避免对水资源和肥料造成浪费。由此可减轻整个农业种植所在生态环境的负担，提高农田的适应能力。其次，相较于传统灌溉施肥方式来说，使用水肥一体化技术可以将灌溉用水量降低到原有的50%左右，且水肥一体化技术是通过网路管道进行输送的，其设备结构设置简单，成本低廉，能够有效地节省人力物力[2]。

1.2 水肥一体机结构设计

水肥一体机主要是由主控部分和灌溉设备两大部分所组成，主控部分主要是实现对其他设备的管理，而灌溉设备主要是运行在农田间，在接受到主控设备传递的信号后进行运作。主控部分的组成主要是由单机片等操控软件组成，灌溉设备主要需要安装电源、混合桶、喷头等。两个结构部分的具体设备如表1所示。

表1 水肥一体机结构一览

工作人员需要根据当前农作物的需求来设置整个水肥一体机的参数，然后命令其在预定时间自动对农田进行浇灌，另外也可以根据环境变化情况在灌溉过程中来手动调整灌溉参数，以此满足农作物的生长需求。系统收到工作人员发出的指令后，就会将指令通过无线传输模块传递到单片机中。单片机接到指令后就会启动电磁阀门以及水流检测采集器，从而实现对农田的自动化灌溉。需要注意的是，在设置水肥一体机自动灌溉触发条件时，需要根据农作物水肥需求量在单片机中设置一个水肥需求最佳值，这样后续即便无人看守农田，在农田农作物环境低于预设的最佳值时，单片机就会控制水肥一体机自动运行，从而实现全自动灌溉目的[3]。另外工作人员还可以参考我国灌溉工程技术规范指南，根据当前农作物土壤温度、湿度对处于不同生产时期的作物需肥量进行全面评估，判断当前时期农作物是否有受旱等情况，并以此得出最佳灌溉时间，在水肥一体机中设置好水肥量和浇灌时间，到了时间水肥一体机就会自动将肥料罐阀门和水桶阀门打开，并将水和肥料融合在一起后输送到田间，实现对农作物浇水施肥。

2 物联网技术在农业种植过程中的应用分析

2.1 农田环境监测参数类型选择

传统农田在采集数据的时候使用的模式非常单一，且操作起来复杂，还带有操作人员的主观性。而智能监测数据采集不仅效率高，还能够满足现阶段农业环境发展需求，其中数据监测采集技术作用最为突出。因为农业种植环境中存在很多生态环境因子和土壤墒情因子，这些因子不仅可以为农作物提供生长所需的能量，还会影响作物的生长发育、病虫害、产量等[4]。另外空气中二氧化碳的含量、温度、湿度、光照强度以及土壤的温度、湿度都会对农作物生长产生较大影响，因此非常有必要对这些影响农作物生长的区域数据和环境数据进行监测、采集。

2.2 区域环境数据监测采集设备结构设计

大部分农作物的生长环境都是露天的户外，这些露天户外环境具有非常复杂多变的地理生态环境，而且经常会受到恶劣天气影响，因此监测数据采集设备的工作环境非常复杂且恶劣，这就需要在设置区域环境数据监测采集设备的时候，一定要保证所选择的设备可以在户外环境中长时间稳定地工作，并且可以精准地收集当地的环境数据[5]。而区域环境数据监测采集设备由环境数据监测系统、采集系统以及数据传输系统组成，这些系统中还需要包括电源、天线等设备。表2为区域环境数据监测采集设备的组成结构。

表2 区域环境数据监测采集设备组成结构一览

当然选择这些设备硬件的时候一定要充分考虑农业种植的特点——种植范围广。大部分区域环境数据监测采集都需要在较大范围的田间进行，因此需要在田间部署传感功能较强的传感设备。另外还需要考虑到恶劣自然天气和地理环境因素的影响，选择那些具有抗干扰、抗腐蚀、成本低、稳定性高的传感器作为设备的选择。传感器将采集到的环境数据统一上传到平台上，平台再对这些数据进行利用和分析。需要注意的是，数据传输距离一般较长，如果使用有线传输设备的话将会提高传输数据的成本，因此需要选择功率低、成本低的远程无线传输设备，保证环境数据采集设备可以低功率运行。

2.3 设置农业种植服务云平台

农业种植服务云平台其实就是将上述的水肥一体化设备和区域环境数据监测采集设备整合在一起，利用现代物联网技术和自动控制技术对农业种植生产进行服务。这个服务云平台的主界面需要包括农田环境数据、个人中心等模块，具体如表3所示。

表3 农业种植服务云平台主界面分布

要实现将自动控制技术和物联网技术联合对农业种植生产进行管理，就必须要重点对水肥一体机进行控制。以浇灌控制界面设置为例，用户可以通过登录云服务平台进入浇灌控制界面，然后根据农田区域情况下达指令，水肥一体机受到指令后就会对农田实施自动化浇灌控制。同时用户也可以在云服务平台中将农作物需要的水量和肥量进行设定，然后通过水肥一体控制界面将水肥混合在一起向农作物进行灌溉施肥。农田信息查询模块主要是从农田监测角度出发，分析当前农田的环境数据信息，结合历史数据信息分析出现阶段农田的养分状况，由此方便工作人员可以及时对农田环境作出调整，为农作物创造良好的生长环境。最后需要注意：要实现云服务平台的智慧化水平，必须还要建设一个数据存续平台。因为云服务平台中涵盖了大量的农田区域环境数据信息，需要将所采集的数据存入数据库中方便后续工作人员可以随时进行读取，保证数据的完整性。而现代化LoRa技术就能够实现对数据库的设计和传输，利用LoRa技术，工作人员可以将历史采集到的农田区域环境数据存储到数据库中，然后根据业务需求将每个数据相互关联，利用物联网技术创建水肥一体化云服务平台。