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人們了解生物生活狀態(tài)及環(huán)境變化等情況是通過農(nóng)業(yè)生物及環(huán)境信息的采集而來的,這是實施人工調(diào)控及管理決策的基本途徑。一般傳統(tǒng)的人工手動觀測方法,難以實現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)信息的需求,如準確、大量、及時、有效等。傳統(tǒng)的信息采集方法如今已逐步被以計算機為中心的自動信息獲取方法所代替,從而成為農(nóng)業(yè)信息獲取的主要手段。
農(nóng)作物的生長環(huán)境信息主要包括農(nóng)作物的需水量、需肥量、生產(chǎn)量、氣候環(huán)境等信息。檢測這些情況的主要技術有計算機視覺、傳感器、微電極、顯微圖像等。目前,對于精細農(nóng)業(yè)的實踐研究國內(nèi)外已在開展,大多數(shù)是從農(nóng)田土壤特性的變異性開始研究的,研究的主要內(nèi)容是集中對一些要素的快速采集方面,如土壤的養(yǎng)分及水分、電導率、土壤PH值、耕作阻力和耕作層深度等要素。對于土壤養(yǎng)分的快速測量,目前為止采用的測量儀器有3類,分別是基于光電分色等傳統(tǒng)的養(yǎng)分速測技術的土壤養(yǎng)分速測儀;基于近紅外技術通過土壤或葉面反射光譜特性直接或者間接進行農(nóng)田肥力水平快速評估的儀器和基于離子選擇場效應晶體管集成元件的土壤主要礦物元素含量測量儀器。
土壤的重要組成部分是土壤水分。精細農(nóng)業(yè)中實施節(jié)水灌溉的基礎是土壤水分的測量。土壤信息主要包括土壤質(zhì)地、結構、有機物質(zhì)含量等一系列的參數(shù),這些參數(shù)對于特定土壤來說是基本固定不變的,一般是不需要測定多次的。對于土壤的含水量、含鹽量、含養(yǎng)分量等是需要進行多次采集測定的,因為這些參數(shù)會隨著時間的變化而變化。土壤水鹽的電磁測定是基于土壤的節(jié)點型質(zhì),而介電常數(shù)又與土壤水分含量的多少有著密切的聯(lián)系。在土壤介質(zhì)中插入“L”型的波導棒,高頻的電磁脈沖信號會從波導棒的前端傳播到末端,且會在探頭的周圍產(chǎn)生電磁場,波導棒由于前端是出于開路狀態(tài)的,脈沖信號則會因反射而又沿波導棒返回于前端。土壤的電導率可從檢測脈沖輸入與反射回的時間以及發(fā)射時間的脈沖幅度的衰減情況反映出來,從而計算出土壤水鹽含量。土壤的電導率能不同程度的反映出土壤中鹽分、水分、有機物含量等參數(shù)的大小。對于確定各種田間參數(shù)時空分布的差異來說有效的獲取土壤電導率是具有一定意義的。