现代农业气象智能控制水肥灌溉综合一体化技术综述
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摘 要：随着社会的快速发展和国家政策对农业的大力支持，加物联网技术的成熟，物联网字传统农业领域的应用越来越广泛。农业是物联网技术的重点领域之一，也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征在最明显的领域。
关键词：智慧农业；物联网；气象大数据
就目前来说，中國农业发展面临诸多问题，例如：经济发展和农村资源有限的矛盾、农村环境污染与食品安全问题、农业生产效率落后于发达国家。随着农业物联网建设的逐步推进，3S技术在农业发展空间巨大，云计算和大数据应用前景广阔。前瞻产业研究院最新研究报告指出，在即将到来的“十三五”期间，信息化技术将渗透到三农各个领域。不管是产前的农资电商、农机电商，还是产中的农业物联网、生产管理信息化系统，又或者是产后的农产品电商、农产品大宗交易平台，都将充分受益，预计市场空间将超过万亿，将科技与农业相结合已是大势所趋。
“智慧农业”是以物联网技术为支撑和手段的一种现代农业形态，它充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。积极发展智慧农业，有利于提升国家的经济效益、社会效益、生态效益。
现代农业气象智能控制水肥灌溉技术，就是以气象科技为基础，信息科技为手段，农业科技为载体，实现气象科技、农业科技、信息科技的有机融合。同时将大数据和云计算相结合，采集全面丰富的气象数据及农业数据，科学高效的数据加工技术，为智能化、精准化提供可靠保障。其中农业灌溉最常用的就是水肥一体化的技术体系结构，“水肥药天”中的“天”指的是天气条件，根据作物生长的时段不同，不断变化的天气状况，以及后3天天气预报情况对水肥药一体化的操作工艺流程自动修正。通过水肥药一体化过程中充分融入变化多端的天气过程，完成精细化的水肥一体化工艺流程，更是将作物的打药工艺流程更精化、智能化，以减少农药残留和用量。
这种根据种植对象、土壤性质、天气变化等实际情况的不同动态调整水肥一体化实现过程的方法，分为三个阶段实现。第一阶段称为引水阶段（或引水时间）根据作物对象不同，作物根系同吸肥方式不同，确定时间长短。本阶段只浇水不送肥，让作物根系周围有一定的水含量，让肥力很快地渗透到作物根部最需要肥力的地方。时间长短由水压、管网大小、作物对象等决定。第二个阶段称为追肥阶段（或追肥时间）根据作物生长期不同，土壤性质的不同确定肥料用量。由于输入管网固定，水压固定，肥力输送速率恒定，根据肥料用量计算出追肥的时间。第三个阶段为补水阶段（或补水时间）目的是水管管线上的肥料全都输送到田间和肥力根据需要多往地下渗透一点，时间长短仍根据作物的需要而定。
在农业实际生产过程中，水肥药一体化的操作流程应该是动态，要根据天气情况的不同动态地改变三个时间，以及水肥药控制器的工作流程。其方法是确定种植在每个生长阶段理论上所需的总水量，由水肥比、水药比计算出引水时间、追肥时间、补水时间的大小。将气象要素引入水肥一体过程方法是根据前三天空气的温度、湿度以及土壤的含水量以及后面三天本区域关键气候要素预报的情况来改变水肥药一体的工作流程和农事安排。为此，水肥一体化的控制装置不仅要实现三个阶段的控制功能，还要完成关键气候要素的采集（如空气温度、湿度、土壤水份等）。同时，还能远程接收云数据中心的相关参数和气象预报信息，将其融合到水肥一体化整个控制过程中，精准实现现代化的施肥、打药。充分达到“三节”、“三省”、“三增”的目的，最大限度地减少化工原料对环境的影响。除了气象控制的水肥技术，还采用了自动化的微喷灌、滴灌技术和土壤疫情管理技术，从粗放式的种植过渡带精量化的种植管理。
因此，农业气象智能控制水肥灌溉综合一体化技术的应用，进一步实现农业信息化，提升传统农业的效率，节省了直接投入如水、能源、肥料杀虫剂等，农作物产量增加的同时也改善了作物的品质，改善了管理模式，使环境问题能够更早的预报和发现。该项技术也积极响应国家的“绿色农业”的号召，不仅节约水、肥料，而且减少了化学药剂的使用和能源的消耗。提升带动农业向现代化、科技化的方向发展。
参考文献
[1] 王培娟，谢东辉，张佳华，孙睿，等.BEPS模型在华北平原冬小麦估产中的应用[J].农业工程报，2009，25（10）：148-153.
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