14、智慧农业之智能土壤监测系统

智慧农业之智能土壤监测系统

一、背景与现状

到2050年，全球人口预计将从2016年的74亿激增至91亿。收入的增加促使人们在饮食中摄入更多蛋白质，这意味着农民需要将粮食产量提高70%。然而，城市化进程导致农村人口减少，农业劳动力短缺，同时，约25%的农业用地已经退化，近40%的农村人口面临水资源短缺。此外，不合理使用化肥破坏了土壤养分平衡，影响了土壤肥力。

传统农业正随着科技的发展而改变。传感器、设备、信息技术和快速通信网络的应用，使现代农业能够优化资源利用。物联网（IoT）和人工智能的结合，让农民能够根据天气、种子、土壤等信息做出更明智的决策。

二、土壤监测及其参数

1. 土壤的基本组成
   土壤的基本成分包括矿物质、水、死有机物质、空气和活的微生物。农业土壤通常含有约45%的矿物质、5%的有机物质、20 - 30%的空气和相似比例的水。其具体组成取决于作物类型、地形、温度和湿度等因素。
2. 关键土壤参数
   • pH值 ：范围从0到14，酸性（pH低于7）、中性（pH值为7）和碱性（pH高于7）。理想的土壤pH值应在5.5至6.5之间。可使用硫酸铝和硫磺降低pH值，石灰石提高pH值。
   • 湿度 ：不同作物对湿度的要求不同，过高的湿度会导致病害，过低则使植物干燥。可使用电容式传感器测量湿度。
   • 温度 ：理想的土壤温度为65°F至75°F（18°C至24°C）。