傳感器在設施農(nóng)業(yè)中的應用

傳感器在設施農(nóng)業(yè)中的應用

    我國雖然是農(nóng)業(yè)大國，但要解決十二億人口的吃飯問題還是個值得重視的問題。這個問題的 解決關鍵在于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強抗災能力。隨著科學技術的不斷發(fā)展，當前設施農(nóng)業(yè) (又稱工廠化農(nóng)業(yè))已成為解決上述關鍵問題的一種農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè)。設施農(nóng)業(yè)是借助溫室及其 配套裝置來調節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件的新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)擺脫自然制約的有效手 段，是對常規(guī)農(nóng)業(yè)的革命性發(fā)展，是高產(chǎn)、高效、優(yōu)質和技術密集型的農(nóng)業(yè)。近年來，國外 如以色列、荷蘭等國在設施農(nóng)業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達到很高水平。我國近年來，塑料大棚和日光溫室為主體的設施農(nóng)業(yè)正迅速發(fā)展，但與國外相比，普遍存在科技含量低、勞動強度大、生產(chǎn)水平和效益低下。因此，迫切需要技術改進，以提高我國設施農(nóng)業(yè)的整體水平。

　　要實現(xiàn)高水平的設施農(nóng)業(yè)，涉及到關鍵技術中信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。因此 ，開發(fā)性能價格比高的設施農(nóng)業(yè)用傳感器是當務之急。作為傳感器技術新世紀的發(fā)展方向， 本人認為把重視傳感器在設施農(nóng)業(yè)中的應用是勢在必行的，這也是促進傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。

　　設施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測參數(shù)分數(shù)，主要有以下幾種：

　　(1)溫度和濕度：作物的生長與溫度和濕度有密切關系，塑料大棚的控制參數(shù)中，溫度與濕 度檢測、控制是主要參數(shù)之一。

　　(2)土壤干燥度：作物生長需要水份，在設施農(nóng)業(yè)中如何灌水，做到既不影響作物生長又不 浪費水資源是至關重要的問題。土壤干燥度的檢測，需要用干燥度傳感器。目前較廣泛采用 的干燥度傳感器是由負壓傳感器與陶瓷過濾管組成的。

　　(3)CO2：農(nóng)作物生長發(fā)育離不開光合作用，而光合作用又與CO2有關，所以控制CO2的 濃度，有利于作物的生長發(fā)育。

　　(4)光照度：設施農(nóng)業(yè)中，采用栽培管理自動化系統(tǒng)其光源完全為人工光，而不用太陽光， 采用光傳感器來檢測和控制光照強度，使作物可以得到均勻一致的光照。

　　(5)土壤養(yǎng)分：土壤養(yǎng)分依賴于施肥，合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以避免過施 肥而造成不必要的損失。土壤養(yǎng)分的測定包括土壤有機質、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣 和鎂的檢測。土壤養(yǎng)分測定，廣泛采用離子、生物傳感器。

　　由于設施農(nóng)業(yè)用傳感器是在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，因此傳感器的性能必須符合以下要求：

　　(1)長期穩(wěn)定性好　農(nóng)業(yè)設施用傳感器的使用環(huán)境比工業(yè)更惡劣，如高溫、高濕。因此傳感 器長期穩(wěn)定性要更高，需要解決涉及傳感器穩(wěn)定性的關鍵技術包括材料、工藝等。

　　(2)能適應系統(tǒng)要求　設施農(nóng)業(yè)的實質是實現(xiàn)人為調節(jié)和控制作物生長環(huán)境條件，是通過一 個閉環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此傳感器的性能都應該與控制系統(tǒng)相適應。尤其是傳感器的長距離 布點、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應時間等，這樣才能使系統(tǒng)真正做到快速反應和 調控環(huán)境的高效工作。

　　(3)優(yōu)良的性能價格比　由于用量較大，因此必須要求其價格較低廉，否則難于推廣。

　　由于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，設施農(nóng)業(yè)剛起步，因此為了設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須從傳感器 生產(chǎn)過程中挖潛，盡量降低成本，以滿足性價比要求。

　　這個新的應用領域開發(fā)的策略，本人認為應該是在充分調動傳感器生產(chǎn)企業(yè)的積極性的同時，又要防止一哄而上，低水平的重復。因此，電子敏感行業(yè)協(xié)會，應該有一個統(tǒng)一的規(guī)劃，進行宏觀調控，使設施農(nóng)業(yè)用的傳感器開發(fā)循序漸進，有條不紊地持續(xù)發(fā)展。

　　“九五”計劃中，“工廠高效農(nóng)業(yè)工程”已列入國家重點工程項目，并已啟動實施。21世紀必將全面推廣，傳感器技術學術界和產(chǎn)業(yè)界應抓住這良好的機遇，把傳感器在設施農(nóng)業(yè)中的 應用作為主要服務領域之一，這既能促進我國農(nóng)業(yè)水平的提高，又能促進傳感器產(chǎn)業(yè)化 自身的發(fā)展。