无棣县农业局 山东 滨州 251900
摘要：土壤环境直接影响着农作物的生长和产出，农业土壤监控系统能实时监控土壤的环境参数，对现代农业高效生产、科学管理有着重要作用。本文介绍一款采用物联网架构设计的土壤监控系统，不仅实施成本低、系统稳定性好，还能实现土壤参数的实时监控，为规范我国农业生产、促进农业经济发展提供有效保障。
关键词：生活污水；产生原因；问题；治理措施；无棣县
我国是一个耕地紧缺的人口大国。近年来，随着环境日益恶化和城市化进程，人口增多和可用耕地面积减少成为不可逆转的矛盾。在自然经济条件下的传统农业生产存在管理粗放，生产技术落后，抵御自然灾害能力差，滥施化肥、农药导致土壤环境恶化，生态系统功效低等问题，农业生产方式改革刻不容缓。土壤环境直接影响着农作物的生长状况，而农作物的生长又会反作用于土壤环境，因此对土壤环境进行实时监控、及时调整相关参数，能够有力促进农作物增产增收。土壤监控系统可以根据不同的监控对象和场合，利用多种先进的传感器和信息技术手段采集、存储、分析、利用土壤环境信息，科学决策农业生产。
1监测方法
土壤养分监测是依据概率论和数理统计原理，通过抽样即以少量检测样点为样本单元，科学的对总体土壤养分数量、质量及变动做出数学估计。本次在全县范围内代表性设置5个采样点，耕层（0~20cm），采用对角线和折曲取样法，每个样重保留1kg。
土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾采用常规方法测定；PH值采用电位法测定。
2结果与分析
2.1结果分析
2.1.1信阳镇，北赵村（东经117o38'52.0" 北纬37o49'10.0"）采样点，自2005年至2015年共计11次采样，本次着重分析有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及PH的动态变化，检测结果如图1。从2005年至2015年，本地区有机质含量由10.62增至25.02；碱解氮含量由74.2增至155.36；速效磷含量由21.41增至34.05；速效钾含量由94.51增至267；PH值由8.3降至7.6。经过多年不断治理，土壤状况得到明显改善。
2.1.2碣石山镇，刘家村（东经117o39'11.4" 北纬37o59'20.0"）采样点，自2005年至2015年共计11次采样，本次着重分析有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及PH的动态变化，检测结果如图2。从2005年至2015年，本地区有机质含量由12.73增至15.14；碱解氮含量由80.34增至128.6；速效磷含量由21.24增至46.91；速效钾含量由65增至187；PH值由8.2降至7.7。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过多年不断治理，土壤状况得到明显改善。
2.1.3小泊头镇，仝家村（东经117o33'37.3" 北纬38o02'04.5"）采样点，自2005年至2015年共计11次采样，本次着重分析有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及PH的动态变化，检测结果如图3。从2005年至2015年，本地区有机质含量由13.5增至26.7；碱解氮含量由76增至206；速效磷含量由11.45增至24.8；速效钾含量由78增至164；PH值由8.1降至7.6。经过多年不断治理，土壤状况得到明显改善。
2.1.3水湾镇，王化如村（东经117o41'04.0" 北纬37o51'41.0"）采样点，自2005年至2015年共计11次采样，本次着重分析有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及PH的动态变化，检测结果如图4。从2005年至2015年，本地区有机质含量由11.4增至32.2；碱解氮含量由106增至188；速效磷含量由9.52增至30.1；速效钾含量由104增至245；PH值由8.3降至7.8。经过多年不断治理，土壤状况得到明显改善。
2.1.3西小王乡，后王坟村（东经117o56'28.0" 北纬37o51'26.0 "）采样点，自2005年至2015年共计11次采样，本次着重分析有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及PH的动态变化，检测结果如图5。从2005年至2015年，本地区有机质含量由13.4增至24.6；碱解氮含量由64增至211；速效磷含量由14.5增至36.7；速效钾含量由85增至179；PH值由8.2降至7.7。经过多年不断治理，土壤状况得到明显改善。
3、土壤监控系统整体设计
3.1系统架构设计。土壤监控系统支持GPRS组网与3G移动通信网、TCP/IP网络的连接，通过GPRS进行无线数据的传输。GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的数据传输技术，采用分组交换方式，提高了无线信道和核心网络的使用效率。在土地上安置基于无线传感网络的感知节点，利用节点的数据采集模块获取数据参数，即土壤湿度、土壤酸碱度、光照度等。采用异构数据存储土壤数据，提高存储能力和使用效率。采用ARM9微处理器平台的嵌入式协调器网关，内嵌Web服务器，支持远程客户对协调器网关的访问控制。
3.2农业用地土壤智能监控系统将无线传感器网络与因特网、3G网络有机融合，系统架构可分为三层分：感知层、网络构建层和应用层。感知层由若干感知节点组成，搭载多参数传感阵列以获取田间信息，负责土壤监控数据的采集，可以在多点分别设置感知节点，保证数据采集的有效性；网络构建层设备即协调器网关，包含了ZigBee协调器模块、3G模块和以太网模块，主要负责系统的无线数据通讯，可以实时数据传输；应用层的农业环境监控中心由SQL数据库和Web服务器构成，负责数据存储和信息发布，并可根据实时和存储的数据查看土壤情况、绘制土壤情况波形图，提供智能土壤分析功能，为科学农业管理提供决策依据。
4结语
土壤监控系统的研究应用于农业中，实现了远距离土壤湿度、土壤酸碱度、光照度测量等功能，可以快速对某区域的土壤进行测量，并实时绘出浓度分布曲线以及其随时间改变的规律，从而为灌溉、施肥等农业操作提供数据参考，具有重大的社会意义和经济价值。对于促进我国物联网技术和农业经济快速发展有着深远影响，其市场前景也十分广阔。
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论文作者:姚海燕
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/23
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