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关键词:物联网;智慧农业;应用模式
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A
1 引言
随着当今互联网技术、物联网技术的蓬勃发展,农业领域的科技网络应用也越来越多了,我国农业也开始从粗放型农业逐步向智慧型农业迈进。“智慧农业”是信息化和农业现代化融合在农业发展领域中的具体实践和应用,是以物联网技术为支撑和手段的一种现代农业形态;物联网是发展“智慧农业”的核心。探讨物联网技术在智慧农业中的应用,将极大促进农业的转型和发展,对于传统农业大省的湖南来说,更是一个大的发展机遇。
2 物联网与智慧农业的内涵
物联网技术是实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。它是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次革命。物联网分为感知层、传输层和应用层三层。感知层的主要功能是识别物体和采取信息,它主要应用了传感器、RFID、GPS以及RS 技术等,完成信息的收集、信息简单处理以及信息向传输层的发送。传输层负责处理感知层传来的信息及信息的远距离传输,它位于整个体系结构的中间层,是物联网的神经中枢;其中运用最广泛的是无线传感网络(WSN)、互联网、ZigBee 技术等。应用层主要负责服务及应用,它是物联网和用户的接口,主要涉及云计算、GIS、专家系统和决策支持系统等信息技术,通过它们将海量数据分类、整理、计算、挖掘分析,然后在智慧物流、智慧农业等领域得到应用。
“智慧农业”是“感知中国”、“美丽中国”理念在农业发展中的具体应用,指利用物联网技术、云计算技术等信息化技术实现“三农”产业的数字化、智能化、低碳化、生态化、集约化,从空间、组织、管理整合现有农业基础设施、通信设备和信息化设施,使农业和谐发展,实现“高效、聪明、智慧、精细”[1]。物联网是“智慧农业”智能化和精细化生产、管理、决策的技术支撑。物联网在农业的应用——建设智慧农业已成为各地实现农业转型、步入农业现代化、实现农业可持续发展的重要组成部分。
3 湖南推进基于物联网技术的智慧农业的优势分析
作为传统农业大省的湖南,正面临农业产业的转型和升级。现阶段加快推进基于物联网技术智慧农业建设,是切实可行的,具体来说它具有以下一些优势。
3.1 国内外基于物联网智慧农业发展趋势及可借鉴经验
近年来,国内外已经形成了基于物联网技术的智慧农业发展趋势。在欧美发达国家,物联网已渗透到农业领域的各个方面,现已演化成农业工业,步入了科学的新农业发展道路。随着我国对农业投入的不断增加,以及国内物联网技术的成熟,包括北京,上海,无锡,苏州等地,政府和企业对农业物联网的投资数量加大,相应的农业物联网产品和服务也得到了市场的肯定,如:墒情监测、大棚温室监控、节水、食品安全溯源等,且涌现了杨凌智慧农业和大唐移动智慧农业等典型示范案例,产生了比传统农业更高的价值。
这些国内外农业物联网技术的发展、以及在智慧农业中的成功应用为我省推进基于物联网技术的智慧农业建设提供了宝贵的学习借鉴经验。
3.2 不断完善的农业信息化建设和初具规模的物联网产业链
湖南农业信息化建设,经过多年的发展,已不断完善。2011年湖南省被立项开展国家农村农业信息化示范省建设试点。省、市、县各级各类农业网站、农业信息平台逐步建立;农业电子商务交易规模增长迅速,如 “特色湖南”网络平台,刚上线就实现了4个月网上销售400多万元的良好业绩;农业信息网络服务体系基本形成,90%以上县设置了专门的农业信息管理和技术支持服务机构。同时,湖南省物联网产业链已初具规模。据统计,截止2013年6月,湖南省有从事物联网研发、制造、运营和服务的企业共240多家;分布在传感器、芯片设计、电子标签、智能终端、应用软件、系统集成、运营服务等产业环节,基本形成了初级产业链,在部分领域还有一定优势。
不断完善的农业信息化建设和初具规模的物联网产业链为基于物联网技术的湖南智慧农业发展提供了设施保障。
3.3 湖南坚实的农业经济基础有利于农业物联网应用推广
湖南土地资源丰富,全省拥有耕地4870万亩,山地2.56亿亩,水面2043万亩。农产品基地建设初具规模;目前,全省已建立棉花生产基地、水稻生产基地等优质农产品基地共计100多个。涌现大批具有一定的规模和品牌影响力的农产品,如宁乡花猪、临武鸭、洞庭湖大闸蟹、隆回药材、祁东黄花菜等。农业产业化快速发展,湖南是我国农民专业合作经济组织建设的试点省之一,在调整农业产业化经营的过程中,涌现出了大量农村专业合作经济组织、营销大户和农民经纪人。农业产值快速增长,十一·五期间年平均增长4.7。
农业物联网应用需要大量投入,农业产值快速增长,农民收入水平高,为智慧农业建设提供了必要的经济基础;丰富的土地资源、规模化农产品基地、农业的产业化发展,以及蓬勃兴起的高效特色农业,为湖南提速智慧农业建设提供了强有力的支撑平台。
4 物联网技术在湖南智慧农业中的应用
根据物联网的技术内涵,结合湖南推进基于物联网技术的智慧农业的优势分析,现阶段物联网技术在湖南智慧农业中的应用可以采用以下应用模式。
4.1 利用农业物联网技术进行智慧生产
农业物联网的在生产环节的应用主要包括现代化温室和工厂化栽培调节和控制环境。它是利用农业物联网技术中的信息感知技术,主要包括农业传感器技术、RFID 技术、GPS 技术以及RS 技术等;利用它们采集各个农业要素信息,包括种植业中的光、温、水、肥、气等参数,在不同的作物生长期,实施全面监测[2]。这种生产环节的物联网应用见效快,能够为高附加值产品锦上添花;方便的快速复制,可以快速应用到不同的作物;而且这种技术各地都有类似的项目,有很成熟的应用。对于农产品基地建设初具规模的湖南,非常适合此类应用,如,我们可以建设棉花生产基地、水稻生产基地等科技示范基地项目,利用农业物联网实现智慧生产。
4.2 利用农业物联网技术实现农产品智慧流通
农产品的智慧流通主要包括智慧仓储、智慧配货、智慧运输和流通安全溯源。利用物联网中的RFID 技术建立自动识别技术的仓库物流管理系统,实现库房高效管理,收发货高速自动记录,收货、入库、盘点、出库等多个流程能平滑连接,实现流通环节的智慧仓储。通过RFID结合条码技术、二维码技术,为农产品及加工产品加贴RFID电子标签、对农产品的流通进行编码,实现农产品的安全溯源。利用物联网技术“网络化”发展战略,建立批发市场信息数据库和集团协同管理信息平台,用来收集、储存、传输与整合:客户信息、业务信息、交易信息、市场管理信息等,最终实现客户数据、业务数据的有效性、可靠性、整体性,通过信息流带动物流、商流,协同管控,同时采用RFID、传感器、GPS等高新技术实现智慧配货、智慧运输[3]。
农产品的智慧流通,它涉及到农产品质量和食品安全以及农产品市场价格的稳定,社会意义重大,同时也具有很大的市场潜力。湖南可以从一些有一定的规模和品牌影响力的农产品流通着手,如唐人神肉食品、宁乡花猪、临武鸭等,建立基于物联网技术的农产品智慧流通示范,再择机在其他农产品流通环节推广。
4.3 利用农业物联网技术实现农产品的智慧销售
农产品的智慧销售是指产品从预订、生产到物流配送的各个环节都在客户的掌握之中,能实现全程跟踪。它应该包括以下三个环节:①产品预订;产品的预订首先需要建立商务平台,目前农产品的商务平台主要采用农产品电商预售模式(C2B+O2O)的形式建立。各生产地,通过物联网技术中的条码技术、二维码技术进行农产品的产地和出货状况的管理,并将农产品信息上网。平台用户通过注册会员的形式,实现农产品自由集约订购。②有机生产;邀请行业专家,依据国家标准,结合各产区的实际,制订各农产品有机种植的具体标准,在安全生产监控下,遵规执行。③安全监控;为实现消费者的产品认证环节,采用物联网相关技术,通过监控系统,全程进行跟踪;为用户提供详细的数字及视频信息保障,使产品从生产,到物流配送的各个环节都在客户的掌握之中。在田间设立高杆多视角摄像头,通过无线方式连接至种植户或养殖户和驻点收购站,监控全程的无公害生产,监控视频图在平台网站上实时,订购者可随时监督。在物流配送中采用GPS等技术实现跟踪定位监控,确保配送过程安全[4]。
目前,湖南农产品电子商务平台主要有“网上供销社”、“特色湖南”等网络平台,这些平台已有一定影响力,且平台业务功能也已成熟;只需在此基础上,利用农业物联网技术实现消费者的产品认证环节,应能很好地实现农产品的智慧销售。
4.4 利用农业物联网技术实现农业的智慧管理
智慧管理包括智慧预警、智慧调度、智慧指挥、智慧控制等。湖南土地资源复杂、山地、河湖水面较多,利用物联网技术中的GIS,可以建立土地及水资源管理、土壤数据、自然条件、生产条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理,实现智慧预警。利用专家系统(简称ES),依靠农业专家多年积累的知识和经验,对需要解决的农业问题进行解答、解释或判断,提出决策建议,实现智慧指挥。利用农业决策支持系统(简称DSS)可以实现我省在水稻栽培、饲料配方优化设计、大型养殖厂的管理、农业节水灌溉优化等方面的智慧调度。智能控制技术(称ICT) ,包括模糊控制、神经网络控制以及综合智能控制技术,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。通过这些技术可以实现我省在规模化的基地种植、设施园艺、畜禽养殖以及水产养殖中的智慧控制。
5 结束语
物联网在智慧农业中的应用很多,面对新时代农业的发展、转型,湖南应不失时机地大力发展智慧农业,加快物联网技术在湖南智慧农业中的应用力度,使之成为我省农业普及现代信息技术、实现农业现代化的突破口。长期以来的实践证实,现代农业离不开现代信息技术,在农业发展中引入新兴的物联网技术,可以极大地提升生产效率,创造新的生产模式。
参考文献
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21世纪是信息化科技飞速发展时期,我国农业正处于这个关键的时期,农业物联网的发展为推动传统产业改造升级提供了巨大的动力,随着互联网技术的成熟和普及,要想使“电脑上种地”的愿望可以实现,就必须加快网络信息化技术发展的步伐,为现代设施农业发展提供必要的基础。
1.1传感器种类繁多,功能相近,将向细化
其发功能的方向发展目前,应用的传感器产品都能够达到对环境监测的目的,并能够形成简单的系统,但是功能不完整,扩展性和升级能力相对较差,性价比不高,没有取得较好的推广效果。无线传感器技术的发展使农业传感器将朝着微型化、低功耗、高可靠性的方向发展,能否降低构建传感器网络的成本,降低传感器的功耗,延长传感器网络的生命周期是传感器网络能否在农业中得到广泛应用的关键。同时,发展可靠性高的更为先进的身份识别技术以及设施与机械化技术的功能定位,引进精准农业技术、智能化技术、物联网技术等高新技术,提高设施农业机械化、自动化、信息化水平。
1.2网络传输管理系统建设滞后,无线通信
技术将获广泛应用设施农业物联网技术需要一个稳定性、经济性和通用性上均衡发展的管理系统或管理平台,设施农业综合管理系统大多还处于试验研究阶段,价格昂贵,真正能够大面积推广的产品还很少。此外,如何提高传感器网络的可靠性也将是研究的重心。现有无线传感器网络空间范围查询处理算法能量消耗较大,且当节点失效时查询处理过程易被中断,无法返回查询结果。wifi技术因其组网灵活、易维护、易拓展和丰富的配套设备等优势将在设施农业中得到更广泛的应用;同时,通过对农作物温室内的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集,自动控制指定设备。同时在设施现场布置摄像头等监控设备,用户通过电脑或G4手机实时采集视频信号,收集设施内生长环境数据进行分析,从而达到远程控制智能调节指定设备,为作物生长信息实现自动监测、自动控制和智能化管理提供科学依据。
1.3人才匮乏,技术不完善,应用推广范围较小
农业物联网的建设需要国家鼓励和加大对物联网的物资投资和人才投资,给予资金技术支持;需要国家加强农业物联网专门人才的培养,提高他们的创新能力以及应用能力;需要专业的设施农业物联网技术服务。各物联网设备开发企业,围绕这个平台和标准,开发相应的配套产品设备,不再投入大量精力开发基础的软硬件,可以节省人力、物力,增加设施农业物联网技术的产品种类,加快设施农业物联网综合技术的推广应用。
2结语
1 物联网灌溉基本情况
随着我国水资源的日渐紧缺,我国的水资源供需矛盾也逐渐表现出来,而农业作为用水大户,其发展节水型农业已经成了农业未来发展势在必行的方向[2]。目前节水农业主要采取了滴灌、喷灌、微灌等节水灌溉措施,虽然相对于大水漫灌而言,已经实现了较高的用水效率,但综合分析,其精准度依旧不够,无法根据农作物的具体需水要求进行灌溉。物联网技术结合农业的发展诞生了物联网智能灌溉系统,不仅提高了灌溉精准度,同时也减轻了人力劳动,实现了远程控制,全面提高了农业生产的生产效率。物联网智能化农业灌溉是指不需要人进行其实控制,系统能够自动的感知对农作物何时进行灌溉,以及为农作物灌溉多少的问题。物联网智能化灌溉可以根据农作物的数据采集结果自动开启灌溉系统。物联网灌溉技术是目前我国从传统农业向现代化农业转型的重要技术支撑,也帮助农业生产实现了向远程化、精细化、自动化、虚拟化的转型[3]。物联网智能灌溉系统提高了灌溉的综合管理水平,将原本最需要人的经验才可以进行生产的农业,转变成了科技化生产模式,不仅杜绝了人为操作的盲目性与随意性,同时提高了全面管理水平,实现了一个人对上万亩地的管理。由此可见,推广物联网智能化节水灌溉,不仅可以有效地缓解我国的水资源短缺危机提高我国农业现代化的水平,改变原先粗放式的灌水模式,同时也可以实现农业管理水平的提升,提高农业生产效率,减少人力劳动,全面优化农业生产方式。所以基于物联网的农业节水灌溉技术,必然成为今后农业灌溉的发展趋势。
2 基于物联网的节水灌溉体系
为了全面实现我国农业高效灌溉系统的建设,必须要大力推广基于物联网技术的农业灌溉应用,这就需要建立基于物联网的节水灌溉体系[4]。利用物联网的节水灌溉体系首先应该利用物联网技术通过传感器采集土壤的温度、湿度、墒情、光照强度、二氧化碳浓度等基本信息,然后通过适合的无线传感设备,将采集的基本信息转化为数字信号,并通过无线通讯方式将这些信息的数字信号传递给计算机系统进行分析处理,计算机系统会将采集的信息进行智能化判断,根据需要及时的控制相关的智能灌溉设备的驱动,对,农作物进行智能化、精细化的灌溉。从而做到灌溉水量、灌溉时间和灌溉周期的三准确,提高水资源的利用率,达到灌溉用水的智能化控制。且由于物联网传感器的网络具有信息互递、自主组建网络、网络通讯时间同步等特点,因此可以对整个灌溉区域与灌溉节点的数据进行综合对比分析,即便个别数据出现问题,也可以对数据进行更正[5]。同时采集的数据也可以直接上传到网络,经过相关技术人员的分析,可以根据分析结果对灌溉数据进行更正,从而确保灌溉的准确性与高效性,如果发现农作物发生病虫害,也可以通过灌溉系统对农作物进行除病害作业。同时随着农业物联网平台的建设,也可以将这些数据上传到平台进行管理,对于构建一个高效、低耗、低投入、多功能的农业灌溉节水平台就这十分重要的意义,然后也对平台采集的信息进行分析,并根据分析的结果进行灌溉,甚至可以对预期将会发生的天?獗浠?进行预防性灌溉,提高农作物对灾害的抵抗能力,这也是未来物联网智能化灌溉发展的必然要求。
【关键词】ZigBee;智能;农业大棚;物联网
一、概述
“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
智能控制是为了达到节能、舒适、便利的目的,要求对市政、家庭、农业等的智能控制和监视制定细致的策略和方案。但是,传统的智能控制系统由于很多因素的制约,很难达到要求。为了解决这些问题,业界尝试了很多办法,但基本上都属于封闭式的,多采用私有协议,彼此间难以互通,导致结构不透明,灵活性、扩充性不佳。从长远看,智能控制系统的发展趋势是走向开放,尤其是智能控制与互联网的融合是其中一个重要发展趋势。
二、智能农业大棚的应用分析
通过对农业大棚内的温湿度信号、光照度以及土壤的水分等参数的采集,能够根据用户设定的参数,自动开启或关闭设备,来达到大棚内的参数平衡。这样,可以实现农业生态信息的自动监测,对大棚内设施进行自动控制和智能化管理。
大棚监控及智能控制解决方案是通过光照、温度、湿度等无线传感器,对农作物温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数进行实时采集,自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。在每个智能农业大棚内部署空气温湿度传感器2只,用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数;每个农业大棚内部署土壤温度传感器2只、土壤湿度传感器2只、光照度传感器2只,用来监测大棚内土壤温度、土壤水分、光照度等参数。所有传感器一律采用直流24V电源供电,大棚内仅需提供交流220V市电即可。 每个农业大棚园区部署1套采集传输设备(包含中心节点、无线3G路由器、无线3G网卡等),用来传输各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到internet上与平台服务器交互。 在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备1套(包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等),用来传递控制指令、响应控制执行设备。实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的实现。
三、系统架构研究
1、总体架构
系统的总体架构分为传感信息采集、视频监控、智能分析和远程控制四部分。
2、传感信息采集分析:
数据采集系统,主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。数据传感器的上传采用ZigBee无线传感模式。 传感器的数据上具有Zigbee模式和RS485模式两种,RS485模式中数据信号通过有线的方式传送,涉及大量的通讯布线。而在Zigbee传输模式中,传感器数据通过Zigbee发送模块传送到Zigbee中心节点上,用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也通过Zigbee发送模块传送到中心节点上,省去了通讯线缆的部署工作。中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。用户可以通过有线网络/无线网络访问上位机系统业务平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备。Zigbee模式具有部署灵活、扩展方便等优点。所以,在这里我们采用的是Zigbee模式。
3、控制系统分析:
控制系统主要由一体化控制器、执行设备和相关线路组成,通过一体化控制器可以自由控制各种农业生产执行设备,包括喷水系统和空气调节系统等,喷水系统可支持喷淋、滴灌等多种设备,空气调节系统可支持卷帘、风机等设备。 采集传输部分主要将设备采集到的数值传送到服务器上,现有大棚设备支持3G、有线等多种数据传输方式,在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。 业务平台负责对用户提供智能大棚的所有功能展示,主要功能包括环境数据监测、数据空间/时间分布、历史数据、超阈值告警和远程控制五个方面。用户还可以根据需要添加视频设备实现远程视频监控功能。数据空间/时间分布将系统采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况(折线图)和空间分布状况(场图)、历史数据可以向用户提供历史一段时间的数值展示;超阈值告警则允许用户制定自定义的数据范围,并将超出范围的情况反映给用户。
四、智能农业大棚主要功能
1、数据采集
能够对智能农业大棚内的数据进行无线采集,可以采集内部的温湿度、光照、以及土壤的水分等参数。
2、视频监控
用户能够实时地通过电脑或手机进行监控,观察大棚内作物生长状况。
3、数据存储
系统能够对历史数据进行保存,以便日后对这些数据进行分析,方便日后查询。
4、数据分析
系统将采集到的数据进行曲线图或柱状图分析,生成报表,根据分析后的数据,可以由此判断出在什么条件下更适宜农作物的生长,为以后种植的提供依据。
5、远程控制
只要能够联网,在任何时刻都可以对大棚内的设备进行远程控制,以调节内部的参数。
6、超限报警
用户可以自行设置超限值,当参数越过超限值时,可以通过监控器或手机进行实时报警,以便及时提醒用户。
五、结束语
随着物联网的普及,智能农业大棚将会在以后扮演越来越重要的角色。对农业生产起着非常重要的作用,同时也会推动农业经济的发展以及农业信息化的发展。
参考文献:
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2012
58.9673
171.9818
48.6455
2013
61.1381
179.3953
51.3626
数据来源:国家统计局网站
二是受社会价值多元化的影响。当今社会,由于市场主体 -US j ? e ' ?_T ??U :9.0pt;font-family:方正书宋简体;mso-bidi-font-family:宋体; color:black'>
最后,希望在本文的帮助下,新手设计师可以在Solidworks 2013软件平台下逐渐进入角色,越来越顺利。
[关键词] 节水灌溉 技术 对策
[中图分类号] S275 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2017)03-0288-02
引言
我国人口和耕地、气候、水资源等自然条件,决定了农业必须走节水灌溉农业的发展道路。节水灌溉技术的发展不仅是保护和科学利用水资源的需要,也是发展现代农业、保障粮食安全的需要。为此,本文以萧山区为例,就节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
1 节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称[1]。节水灌溉系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成,包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水Y源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术[2]。节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面:
1.1 灌溉水资源优化调配技术
通过科学、合理利用各种水源,来达到节约用水目的。如地表水与地下水联合调度技术,灌溉回归水循环利用技术,雨水收集利用技术,多水源综合利用技术等。
1.2 节水灌溉工程技术
通过提升水资源输配送技术来达到节约用水目的,主要包括渠道防渗、管道输水、喷微灌技术等。通过采取工程技术措施,减少输配水过程和田间灌水过程的渗漏损失,提高灌溉效率[1]。
1.3 农艺及生物节水技术
通过改进和融合农作物农艺与生物技术来达到节约用水目的,包括耕作、覆盖保墒技术,土壤保水剂,优选抗旱品种以及作物蒸腾调控技术[3]。
1.4 节水灌溉管理技术
通过采取各种管理措施来达到节约用水目的,包括节水灌溉管理制度、灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术,土壤含水量自动监测技术等,通过利用农业物联网技术与智能化监测控制技术,加强对灌溉过程中各个环节的智能控制。
2 节水灌溉新技术
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:
2.1 与生物技术相结合的作物调控灌溉技术
就是从农作物生理角度出发,通过亏水方式来改善农作物品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。重点是掌握农作物亏水时段、亏水量,将灌溉技术与农艺技术有机结合起来,通过灌溉技术促进农作物生产,通过发挥农作物自身特点来减少对水的需求,使两者得到科学的融合。
2.2 智能化节水灌溉装备技术
通过农业物联网技术及相关信息采集设备,对农业园区中各个区域的土壤、植物及环境的信息进行实时、精准、快速采集,农户依据采集到的信息用计算机进行数字化分析和处理,诊断植物的长势和产量在空间上差异的原因,并按每一个小区针对不同的对象进行科学地决策,在每一个小区上进行精准的灌溉、施肥、喷药,以达到最大限度地提高水、肥和农药的利用效率,提高农业生产的科学性、主动性,合理利用和节约资源,减轻盲目投入造成的资源浪费和对生态环境的污染[4]。是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。
3 节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:
3.1 喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术
喷灌技术研究方向是进一步节能及综合利用。喷灌与地面灌溉相比,具有省工省力、节约用地和保持水土的优势,但也具有一些局限性,如投资相对较大,成本回收期较长,对水质要求比较严格,受风力影响较大等等。
3.2 地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术
地下灌溉优点是灌水质量好,蒸发损失小,少占耕地。但也存在一些问题,如建设成本高、维修困难,地下管道造价高,管理检修较困难, 应用推广速度较慢,仍限于小面积使用,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。
3.3 地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术
地面灌溉存在利用率低、地下水位上升以及土壤渍害和盐碱化等问题。在地面灌溉方面,也研发了许多节水技术,如地面浸润灌溉、膜上灌溉、波涌灌溉等。随着高效节水田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势[5]。
3.4 节水综合技术的开发利用
通过结合气候、土壤、农作物与灌区实际情况,综合开发利用节水灌溉新技术、节水农业与低产田治理、灌区节水管理技术、农艺节水增产新技术等,提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
4 杭州市萧山区节水灌溉技术的应用
萧山区随着农业产业结构的调整,传统农业已逐步走向现代农业。在蔬菜、水果、花卉等作物栽培中,萧山区通过购机补贴、项目补贴等措施,推广普及了喷微灌技术。据2016年萧山区农机化管理统计年报统计,节水灌溉面积达15.43万亩。喷微灌的优点是能最大程度地减少灌溉水的无效损失,以求用最少量的水生产出最多的优质农产品,喷微灌灌溉比漫灌方法提高水利用率达40%以上。
萧山区基于农业物联网的智能化微灌技术应用,在全省处于领先地位。萧山区通过应用微灌技术、信息技术、传感技术与自动控制技术,将多项现代技术和装备有机地结合起来,实现快速地检测土壤和环境的主要信息,并按照农作物对水分需求,自动启闭水泵和电磁感应阀,实现对农作物的按需精准灌水。同时,能实现远程网络查询和控制,在任何联网的计算机均能实时察看每个测试区域的土壤、环境和光照等数据,实施远程控制。
自2009年以来,智能化微灌技术已在杭州美人紫农业开发有限公司(葡萄园)、杭州萧山蔬兰农业有限公司(蔬菜设施栽培)、杭州艾维园艺有限公司(花卉设施栽培)、浙江民望农业科技有限公司(蓝梅基地)与73021部队农副业基地(葡萄、瓜果、蔬菜)等基地使用,到2016年底,萧山区应用面积已达0.5万余亩。基于农业物联网的智能化微灌技术应用,比普通微灌节水10%以上、省工节本6%以上,节水、节本、增效更为明显[6]。
5 发展节水灌溉技术的政策建议
传统农业生产采用漫灌供水方式,不仅对水资源造成大肆浪费,而且使r田残留的农药、化肥流入江河,对水体生态带来严重的危害。因此,需大力推进节水灌溉技术推广应用。
5.1 提高发展节水灌溉技术的认识
我国是一个水资源短缺的国家,要保障粮食安全和农业可持续发展,只能走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发展节水灌溉技术宣传教育力度,要通过世界水日、中国水周活动,通过媒体引导、政府培训、社会关注等措施,形成一个良好的节水灌溉技术发展氛围。
5.2 构建发展节水灌溉技术价格机制
目前,农业灌溉用水价格较低,而且很多地方采取免费向农户提供,因此很难培养农民节水意识,没有从体制机制上建立杜绝无效益浪费型的用水需求。为此,可进一步发挥价格机制作用,通过合理的收费制约机制,促进节约农业用水,从而推进节约灌溉技术发展。
5.3 节水灌溉技术发展要符合农民需求
节水灌溉技术只有与农民实际经营效益相结合,才能得到持续快速发展。如应用节水灌溉技术,可以提高产量,减少用水成本支出,这样才有内在的发展动力。特别是与农业物联网相结合的节水灌溉技术,技术要尽量适合农村应用特点,如简单、可靠、实用,这样才有广阔的市场前景[1,8]。
5.4 促进节水灌溉设施制造业发展
要通过市场引导、科技创新,政策扶持,推进节水灌溉设施制造业发展,向农村市场提供质量可靠、价格合理的节水灌溉机械与装备。同时,要进一步通过购机补贴政策、节水灌溉项目,引导农民推广应用节水设备,从而促进节水灌溉事业快速、可持续发展。
参考文献
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