我國雖然是農業(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業(yè)生產效益和增強抗災能力。隨著科學技術的不斷發(fā)展,當前設施農業(yè) (又稱工廠化農業(yè))已成為解決上述關鍵問題的一種農業(yè)新興產業(yè)。設施農業(yè)是借助溫室及其 配套裝置來調節(jié)和控制作物生產環(huán)境條件的新農業(yè)生產方式,是農業(yè)擺脫自然制約的有效手 段,是對常規(guī)農業(yè)的革命性發(fā)展,是高產、高效、優(yōu)質和技術密集型的農業(yè)。近年來,國外 如以色列、荷蘭等國在設施農業(yè)中研究和生產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,以提高我國設施農業(yè)的整體水平。
要實現(xiàn)高水平的設施農業(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業(yè)中的應用是勢在必行的,這也是促進傳感器產業(yè)化的重途徑之一。
設施農業(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:農作物生長發(fā)育離不開光合作用,而光合作用又與CO2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。
由于我國農業(yè)現(xiàn)代化水平較低,設施農業(yè)剛起步,因此為了設施農業(yè)的發(fā)展,必須從傳感器 生產過程中挖潛,盡量降低成本,以滿足性價比要求。