氣象監(jiān)測傳感器在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的環(huán)境觀測,深度融入作物全生命周期管理、設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)調(diào)控、災(zāi)害預(yù)警防控及智慧農(nóng)業(yè)決策體系,通過實時采集溫濕度、光照、降水、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、土壤墑情、CO?濃度等核心氣象與環(huán)境參數(shù),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐與智能決策依據(jù),以下結(jié)合不同農(nóng)業(yè)場景,梳理典型應(yīng)用案例與實踐價值。
在大田作物規(guī)?;N植中,氣象監(jiān)測傳感器是精準(zhǔn)種植與災(zāi)害防控的核心基礎(chǔ)。以小麥、玉米、水稻等主糧作物種植為例,田間布設(shè)的一體化氣象站集成空氣溫濕度、降雨量、風(fēng)速風(fēng)向、光合有效輻射傳感器,結(jié)合土壤墑情、地溫傳感器,實時監(jiān)測作物生長微環(huán)境。在東北玉米主產(chǎn)區(qū),農(nóng)戶通過傳感器數(shù)據(jù)聯(lián)動智能灌溉系統(tǒng),當(dāng)土壤墑情傳感器監(jiān)測到含水量低于田間持水量60%、空氣濕度持續(xù)偏低時,系統(tǒng)自動觸發(fā)滴灌或噴灌,避免干旱脅迫;同時,光照與溫度傳感器數(shù)據(jù)可指導(dǎo)施肥時機,如溫度穩(wěn)定在15-25℃、光照充足時,精準(zhǔn)推送追肥方案,提升肥料利用率。在長江流域水稻種植區(qū),降雨與風(fēng)速傳感器可實時監(jiān)測暴雨、大風(fēng)天氣,提前預(yù)警倒伏風(fēng)險,農(nóng)戶可及時采取田間排水、植株加固等措施;而積溫傳感器通過累計有效積溫,精準(zhǔn)預(yù)測水稻抽穗、灌漿期,指導(dǎo)適時收割,減少產(chǎn)量損失。此外,針對病蟲害防控,溫濕度與CO?傳感器可監(jiān)測田間小氣候,當(dāng)溫濕度達到稻飛虱、白粉病等病蟲害適宜繁殖條件時,系統(tǒng)提前發(fā)出預(yù)警,輔助農(nóng)戶精準(zhǔn)施藥,降低農(nóng)藥使用量。
設(shè)施農(nóng)業(yè)(溫室大棚、智能大棚)是氣象傳感器應(yīng)用很成熟、很廣泛的場景,實現(xiàn)了環(huán)境的閉環(huán)智能調(diào)控。在蔬菜、花卉、瓜果設(shè)施種植中,棚內(nèi)布設(shè)空氣溫濕度、光照強度、CO?濃度、土壤溫濕度傳感器,與智能通風(fēng)、遮陽、補光、CO?增施、灌溉設(shè)備聯(lián)動,構(gòu)建全自動環(huán)境調(diào)控體系。以山東壽光蔬菜大棚為例,番茄種植棚內(nèi)的溫度傳感器設(shè)定適宜生長區(qū)間為20-28℃,當(dāng)棚內(nèi)溫度超過30℃時,傳感器觸發(fā)側(cè)窗與頂膜通風(fēng)系統(tǒng)開啟;濕度高于85%時,聯(lián)動除濕風(fēng)機與地膜通風(fēng),降低高濕引發(fā)的灰霉病、霜霉病發(fā)病概率;光照傳感器監(jiān)測到光照強度低于番茄光合需求時,自動啟動LED補光燈,延長有效光合時間;CO?傳感器則在濃度低于800ppm時,開啟CO?氣肥增施設(shè)備,提升作物光合作用效率。在部分花卉種植溫室,傳感器還可精準(zhǔn)調(diào)控晝夜溫差、濕度梯度,滿足蝴蝶蘭、紅掌等花卉的特定生長需求,實現(xiàn)花期精準(zhǔn)調(diào)控與品質(zhì)統(tǒng)一,相比傳統(tǒng)人工調(diào)控,產(chǎn)量提升20%-30%,能耗降低15%以上。
果園經(jīng)濟作物種植中,氣象傳感器助力精細化管理與品質(zhì)提升,尤其在蘋果、柑橘、葡萄等主產(chǎn)區(qū)應(yīng)用成效顯著。在陜西蘋果產(chǎn)區(qū),果園布設(shè)的氣象站監(jiān)測氣溫、降水、霜凍、光照等參數(shù),春季花期通過溫度傳感器預(yù)警倒春寒,當(dāng)氣溫接近0℃時,自動啟動防霜風(fēng)機、煙霧發(fā)生器,避免花器受凍;夏季通過土壤墑情與降雨數(shù)據(jù),指導(dǎo)精準(zhǔn)灌溉,防止裂果、落果;秋季光照與溫度數(shù)據(jù)則輔助判斷果實著色期與糖分積累進度,指導(dǎo)適時采摘,提升優(yōu)果率。在新疆葡萄產(chǎn)區(qū),風(fēng)速與濕度傳感器可監(jiān)測干熱風(fēng)、高濕環(huán)境,提前預(yù)警白粉病、霜霉病,同時結(jié)合溫度數(shù)據(jù)調(diào)控葡萄架面通風(fēng),優(yōu)化果實生長微環(huán)境,提升葡萄含糖量與口感。此外,傳感器數(shù)據(jù)還可對接農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng),記錄作物生長期間的氣象環(huán)境參數(shù),為綠色有機農(nóng)產(chǎn)品認證提供數(shù)據(jù)支撐。
在特色農(nóng)業(yè)與精準(zhǔn)養(yǎng)殖領(lǐng)域,氣象傳感器也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在茶葉種植區(qū),溫濕度、光照、降水傳感器可監(jiān)測茶園小氣候,指導(dǎo)采茶時機與病蟲害綠色防控,如溫度適宜、濕度適中時,茶葉品質(zhì)佳,傳感器數(shù)據(jù)輔助茶農(nóng)精準(zhǔn)把握采茶窗口期;在食用菌種植棚,溫濕度、CO?濃度傳感器是核心調(diào)控設(shè)備,香菇、木耳等食用菌對環(huán)境參數(shù)要求嚴(yán)苛,傳感器實時調(diào)控溫濕度與CO?濃度,確保菌絲生長與子實體發(fā)育處于很優(yōu)狀態(tài),大幅提升產(chǎn)量與品質(zhì)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,水體氣象與環(huán)境傳感器(水溫、溶解氧、pH、氨氮)聯(lián)動增氧機、投餌機,當(dāng)水溫異常、溶解氧偏低時,自動啟動增氧設(shè)備,避免魚蝦缺氧死亡,實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化、精細化管理。
此外,氣象監(jiān)測傳感器還支撐農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)警與區(qū)域農(nóng)業(yè)決策。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害高發(fā)區(qū),多站點傳感器組網(wǎng)形成區(qū)域氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),實時采集干旱、洪澇、冰雹、低溫凍害等災(zāi)害數(shù)據(jù),通過大數(shù)據(jù)分析生成災(zāi)害預(yù)警信息,推送至農(nóng)戶與農(nóng)業(yè)管理部門,為防災(zāi)減災(zāi)提供提前量;同時,長期積累的氣象數(shù)據(jù)可用于區(qū)域農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、作物品種適應(yīng)性分析,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化,推動農(nóng)業(yè)從“經(jīng)驗種植”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧農(nóng)業(yè)”轉(zhuǎn)型。
綜上,氣象監(jiān)測傳感器已滲透農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié),從大田種植到設(shè)施農(nóng)業(yè),從糧食作物到經(jīng)濟作物、特色養(yǎng)殖,通過實時感知、精準(zhǔn)調(diào)控、智能預(yù)警,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)增效、節(jié)本降耗與風(fēng)險防控,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化、精準(zhǔn)化發(fā)展的核心技術(shù)支撐,未來隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的融合,其應(yīng)用場景與價值將進一步拓展。