曾海明（山東省嘉祥縣科技局，濟寧 72400）

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基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥技術(shù)

曾海明
（山東省嘉祥縣科技局，濟寧 72400）

摘要：基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥技術(shù)是把水肥一體化和科學(xué)施肥配方引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，“基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥機”+“配肥云平臺管理系統(tǒng)”，采取用戶+配方肥自助機+基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）繪制的地塊測土配方數(shù)據(jù)庫+電商平臺+肥料生產(chǎn)商的管理經(jīng)營模式，采用自動控制、物理計量、傳感器、計算機管理等技術(shù)于一體的管理方式，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)自助下單、支付和物流管理等銷售和購買流程。通過的自動配肥設(shè)備及軟件系統(tǒng)，以配肥云平臺管理系統(tǒng)為核心，將農(nóng)戶信息、區(qū)域位置信息、農(nóng)田信息、作物信息等進行整合，實現(xiàn)肥料銷售和灌溉管理的自動、智能、遠程管理。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)云平臺 智能 水溶 肥配肥技術(shù)

1　水肥一體化技術(shù)特點

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)高新實用技術(shù)，是按照作物需水、需肥規(guī)律，根據(jù)土壤的墑情和養(yǎng)分狀況，通過壓力管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的灌水器，將肥料溶液以較小的流量均勻、準確直接地輸送到作物根系附近的土壤表面或土層中的綜合技術(shù)。

1.1節(jié)約水資源

采用滴灌、微噴灌等方式通過可控管道滴狀浸潤作物根系，從而減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率，通?？晒?jié)水30%～40%。

1.2提高肥料利用率

將溶解后的液體肥料直接輸送到植物的根部集中部位，可減少肥料揮發(fā)、流失及土壤對養(yǎng)分的固定，從而實現(xiàn)集中施肥和平衡施肥，一般可節(jié)約肥料30%～50%。

1.3減少農(nóng)藥用量

采用水肥一體化技術(shù)可使設(shè)施蔬菜棚內(nèi)濕度降低8.5%～15%，可以降低病蟲害發(fā)生程度，并且減少通風降濕的次數(shù)使棚內(nèi)溫度提高2～4℃，使作物生長更為健壯，增強其抵抗病蟲害的能力，從而減少農(nóng)藥用量。

1.4提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)、增加經(jīng)濟效益

實行水肥一體化的作物因水肥均衡其果實果型飽滿、個頭大，通常可增產(chǎn)10%～20%。此外，由于病蟲害的減少，腐爛果及畸形果的數(shù)量減少，果實品質(zhì)得到明顯改善，增加了經(jīng)濟效益。以設(shè)施栽培黃瓜為例，實施水肥一體化技術(shù)施肥后的黃瓜比常規(guī)畦灌施肥減少畸形瓜21%，黃瓜增產(chǎn)4.2 t/hm2。產(chǎn)值增加2.034萬元/hm2。

1.5節(jié)本增效

傳統(tǒng)的灌溉和施肥方法是每次施肥需要挖穴或開淺溝，施肥后再灌水。而利用水肥一體化技術(shù)實現(xiàn)水肥同步管理，可以節(jié)省人工開溝施肥、灌水的時間及費用，同時節(jié)省大量勞動力，達到節(jié)本增效的目的。

1.6改善土壤微生態(tài)環(huán)境

水肥一體化技術(shù)使土壤容重降低，孔隙度增加，增強土壤微生物的活性，促進作物對養(yǎng)分的吸收，減少養(yǎng)分淋失，從而克服了土壤板結(jié)和地下水資源污染，耕地綜合生產(chǎn)能力大大提高。目前，在肥料和農(nóng)藥的過量使用下我國土壤健康度日益下降，農(nóng)藥化肥減施和土壤修復(fù)勢在必行。水肥一體化是農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展的重要途徑，而水肥一體化技術(shù)的覆蓋面積所占比例較小、系統(tǒng)管理水平相對較低；節(jié)水灌溉施肥的研究、技術(shù)培訓(xùn)和推廣投入不足。因此，大力發(fā)展水肥一體化技術(shù)既要依靠技術(shù)創(chuàng)新和政策的引導(dǎo)支持，又要強化示范推廣及技術(shù)培訓(xùn)，以期促進該項技術(shù)的快速發(fā)展。水肥一體化技術(shù)將灌溉和施肥融合到一起，具有明顯的資源節(jié)約、自動高效的優(yōu)勢，是農(nóng)業(yè)升級的重要方向之一。

2　“基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥機”+“配肥云平臺管理系統(tǒng)”的經(jīng)營管理模式

圖1　基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥機+配肥云平臺管理系統(tǒng)

結(jié)合山東省的土壤、氣候和作物生長時期進行基于種植作物和種植地點等信息對肥料配方和施肥時期進行精細化推薦。該系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件管理系統(tǒng)，本地化智能設(shè)備監(jiān)控管理功能強大、實時采集、及時顯示運行工況及有關(guān)數(shù)據(jù)，畫面形象逼真，動感強；具有故障自查報警系統(tǒng)，可自動顯示或打印故障時間、性質(zhì)和地點，并進行聲光報警；其控制模式可分為遠程自動、本地自動、本地手動以及本地儀表控制等操作方式，控制系統(tǒng)具有聯(lián)鎖保護功能。軟件管理系統(tǒng)匯集大量地區(qū)性土壤特性參數(shù)，為肥料配比提供可靠依據(jù)；整個系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，開放性好、易于擴展、性能穩(wěn)定可靠；還具備手機端軟件，集溝通交流、專家咨詢、預(yù)約排號、施肥指導(dǎo)、種植指導(dǎo)、產(chǎn)品代銷等一系列增值服務(wù)。使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的水肥因素得以科學(xué)化智能化管理，并且具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的收集功能，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進一步升級累積最寶貴的一手數(shù)據(jù)。

3　技術(shù)創(chuàng)新點

（1）智能粉狀水溶肥配肥機。智能粉狀水溶肥配肥機軟硬件，能夠根據(jù)土壤和作物等參數(shù)智能配比粉狀水溶肥，從而實現(xiàn)水肥種一體化的精準施肥、按需配肥，達到化肥農(nóng)藥減施和水肥高效利用的目的。同時，該配肥機的液體模塊，能在配肥的同時按需配制液體微生物土壤修復(fù)劑。

（2）智能配肥云服務(wù)平臺?；谖锫?lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的智能配肥云服務(wù)平臺，充分利用信息化優(yōu)勢，實現(xiàn)配肥全過程精準管理、即時服務(wù)。

（3）液體微生物土壤修復(fù)劑模型，使配肥機的軟件系統(tǒng)能根據(jù)土壤參數(shù)、作物參數(shù)和配肥參數(shù)，給出液體微生物土壤修復(fù)劑最佳用量和使用方法，實現(xiàn)化肥減施與土壤修復(fù)并重，土地可持續(xù)發(fā)展。以多種大田作物和大棚作物為目標作物，研發(fā)最適粉狀水溶肥配方和微生物土壤修復(fù)劑配方。

（4）推廣基于大數(shù)據(jù)云平臺的智能水溶肥配肥機，促進土地可持續(xù)發(fā)展和作物增產(chǎn)，為農(nóng)戶提供便捷的購肥體驗，減少農(nóng)民施肥成本。