基于物联网技术的膜袋精准灌溉系统研究

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我国人多水少,水资源供需紧张,水资源是制约我国未来可持续发展的主要瓶颈。我国是一个农业大国,传统农业一直以来耗水量巨大且灌溉水利用效率不高,水资源浪费严重,进一步加剧了我国水资源的供需矛盾。因此,积极推广应用高效节水灌溉新技术,将物联网技术应用到节水灌溉当中,实现自动化和信息化的精准灌溉系统,对农作物进行按需精准灌水,提高水分利用效率和农作物生产效率,是未来我国节水农业的一个主要发展趋势,也是未来解决我国水资源短缺问题的有效方法。膜袋灌技术是一种新型地面灌水技术,具有节水、节能、省时、省工的特点,有着极高的研究价值和广阔的应用前景。目前膜袋灌技术大田实际应用仍处于探索阶段。为了探究膜袋灌技术大田实际应用和推广价值,采用理论分析与实验研究相结合的研究方法,分别进行了膜袋灌水土壤湿润性研究和膜袋灌大田实验研究,探究膜袋灌水土壤湿润均匀度、大田膜袋灌水后土壤水分变化规律以及膜袋节水增产效益,最后将物联网技术应用于膜袋精准灌溉决策当中,解决膜袋大田灌水当中存在的时效性、动态性以及数据参考性不足而造成的灌溉决策盲目性的问题。研究结果表明:(1)膜孔直径为0.5mm,膜孔间距为30cm、50cm,膜袋灌溉定额为60L、100L时,膜袋灌水土壤湿润均匀度较高,在70%以上,是一种高均匀度的地面节水灌溉新技术。同时膜袋灌水时还要考虑灌水量和膜孔间距的问题,兼顾膜袋灌水时效性和灌水效果,可以进一步提高膜袋灌水质量和灌溉水的利用效率。(2)大田膜袋灌水后各观测点、各层土壤含水率变化趋势表现出大致相同的规律,即各取土点的土壤含水率在膜袋灌水结束后随时间逐渐下降。由于跟供水膜袋水平距离不同,各观测点各层土壤含水率变化情况又有一定的差异性,这主要与膜袋灌技术特有的结构和供水方式有关。相同水分处理的膜袋灌玉米的各项产量构成因子优于大田沟灌对照组,每亩平均增产约7.60%,膜袋灌技术具有一定的节水增产效益。(3)膜袋大田精准灌溉主要的灌溉决策依据是土壤水分数据和气象数据信息,物联网监测设备要保证数据来源可靠以及数据质量。(4)构建了基于物联网技术的膜袋精准灌溉系统,建立了膜袋精准灌溉决策模型,可以实现膜袋灌水时间、系统灌水总量、单条膜袋灌水量的精准预报。随着信息技术的快速发展,尤其是物联网技术在农业生产中的应用和推广,农业生产逐渐趋向精准、高效和绿色发展。基于物联网技术的膜袋精准灌溉系统研究为节水灌溉技术趋向信息化、智能化、自动化、控制化和精准化提供科学参考。
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