馬為勇

（寧陽(yáng)縣華豐鎮(zhèn)政府，山東泰安 271413）

智慧農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代科技技術(shù)，運(yùn)用集成的互聯(lián)網(wǎng)模式、移動(dòng)3S 技術(shù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)四者相結(jié)合，依托農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)際情況的各種傳感節(jié)點(diǎn)，包括溫度、濕度、土壤水分、CO2等，以及無(wú)線網(wǎng)通訊，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大環(huán)境的智能感應(yīng)、預(yù)測(cè)、預(yù)警、分析，最終得到專(zhuān)家指導(dǎo)，真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)種植、智能化管理及可行性決策[1-2]。

設(shè)施栽培是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的典型方式，設(shè)施蔬菜收成直接影響著菜農(nóng)的生活水平[3]。但近年來(lái)設(shè)施內(nèi)蔬菜病蟲(chóng)害頻發(fā)，如何將智慧農(nóng)業(yè)更好地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及蔬菜病蟲(chóng)害防治上是當(dāng)前設(shè)施生產(chǎn)上亟需解決的問(wèn)題之一[1]。西紅柿是常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)作物，多年來(lái)受到種植戶(hù)和消費(fèi)者的青睞[4]。西紅柿設(shè)施栽培已發(fā)展多年，技術(shù)上相對(duì)較為成熟，但近幾年由于環(huán)境變化、管理方法不當(dāng)?shù)仍颍∠x(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重，造成西紅柿產(chǎn)量與品質(zhì)不斷下降，嚴(yán)重影響了種植戶(hù)的收入，也不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為解決上述問(wèn)題，大量生物、化學(xué)、物理防治措施被提出并應(yīng)用，但智慧農(nóng)業(yè)解決上述技術(shù)問(wèn)題的應(yīng)用研究較少，本文以西紅柿為主要研究對(duì)象，對(duì)于目前的具體情況進(jìn)行了深入分析，得出了有效的解決方案，以提高設(shè)施栽培的生產(chǎn)效益。

1 智慧農(nóng)業(yè)概要及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)中的智慧經(jīng)濟(jì)，或智慧經(jīng)濟(jì)形態(tài)在農(nóng)業(yè)中的具體表現(xiàn)。從技術(shù)層次上分析，智慧農(nóng)業(yè)分別包含感知層、應(yīng)用層及傳輸層。首先感知層是通過(guò)傳感器的輻射及識(shí)別技術(shù)、DIS 定位技術(shù)、GPS 地理信息技術(shù)、RS 遙感系統(tǒng)，精準(zhǔn)地對(duì)農(nóng)作物的相關(guān)信息進(jìn)行快速和大量的采集。傳輸層是通過(guò)無(wú)線感應(yīng)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、各種移動(dòng)通訊系統(tǒng)將大量的信息進(jìn)行有效匯總。應(yīng)用層則是通過(guò)云計(jì)算將搜集的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得到相關(guān)的智能決策和自動(dòng)化應(yīng)用等。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵措施及作用

智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)有環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)、視頻監(jiān)測(cè)及其他相關(guān)應(yīng)用管理系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)西紅柿生產(chǎn)中的土壤濕度、太陽(yáng)能光照、空氣含量指標(biāo)等，通信系統(tǒng)主要是互聯(lián)網(wǎng)、路由器、無(wú)線網(wǎng)等，設(shè)備系統(tǒng)主要是通風(fēng)系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、無(wú)線智能系統(tǒng)等，視頻監(jiān)測(cè)主要是電腦、平板、各種智能客戶(hù)端等，而相關(guān)應(yīng)用管理系統(tǒng)則主要有智能感應(yīng)、智能預(yù)警、智能數(shù)據(jù)獲取、智能分析等。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，讓種植戶(hù)體會(huì)到了運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)的效益，從而主動(dòng)選擇適合自身農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化系統(tǒng)，有助于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的提高和種植戶(hù)收益的增加。

在西紅柿園中，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了西紅柿生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和人工遠(yuǎn)程精準(zhǔn)田間管理，實(shí)時(shí)收集設(shè)施中作物成長(zhǎng)中的環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行智能管理；依照西紅柿成長(zhǎng)的需求對(duì)栽培基地的溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)控。因此，從根本上講，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要有三大作用，即感知、傳輸和控制。使用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)可以對(duì)西紅柿的灌溉情況、土壤空氣的變更、大面積的地表檢測(cè)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)通過(guò)對(duì)各種影響西紅柿生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)的采集，科學(xué)地預(yù)測(cè)災(zāi)害，提高農(nóng)業(yè)的綜合效益[5]。如溫度、濕度、風(fēng)力、降雨量，或土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀等數(shù)值，都將被記錄在案。

2 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)在西紅柿生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 調(diào)節(jié)西紅柿的生長(zhǎng)

智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用于西紅柿的設(shè)施栽培中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕種方式，所有軟硬件設(shè)施都圍繞西紅柿植株的生長(zhǎng)需求而設(shè)計(jì)，像工廠流水線一樣生產(chǎn)番茄。采用全自動(dòng)化設(shè)施，設(shè)施內(nèi)設(shè)有多個(gè)傳感器，負(fù)責(zé)收集溫濕度、土壤水分、二氧化碳等各種數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)娇刂剖译娔X系統(tǒng)中，對(duì)比此前人工預(yù)設(shè)的植物最佳生長(zhǎng)參數(shù)，智能溫室控制系統(tǒng)就能自動(dòng)控制幕布啟閉、噴霧系統(tǒng)開(kāi)關(guān)等，從而調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫、光、水、氣等，保證西紅柿始終處于最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)[6]。

2.2 智能監(jiān)控大棚環(huán)境

智能監(jiān)控是在通過(guò)監(jiān)測(cè)得到關(guān)于西紅柿生長(zhǎng)的一系列大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用軟件的分析和相應(yīng)的云儲(chǔ)存，得到最為直觀的圖表和曲線趨勢(shì)[7-8]。根據(jù)對(duì)以上各種指標(biāo)的反饋，對(duì)設(shè)施進(jìn)行全自動(dòng)的調(diào)控，包括西紅柿在各個(gè)生長(zhǎng)階段的需水量、基礎(chǔ)肥料的使用量和追肥的使用量。

在智慧技術(shù)下的設(shè)施生產(chǎn)中，智能監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)設(shè)備上的無(wú)線探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)周?chē)h(huán)境，如濕度、水分、空氣濕度及溫度、光照強(qiáng)度及西紅柿本身的營(yíng)養(yǎng)含量、病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)等進(jìn)行有效地信息收集[9]。在西紅柿生長(zhǎng)初期，保證大棚室內(nèi)溫度在23～28 ℃，通過(guò)智能化的監(jiān)測(cè)，可以有效控制大棚溫度，促進(jìn)西紅柿苗期的生長(zhǎng)；一般情況下有機(jī)肥與園土的比例為4：6，經(jīng)過(guò)智能測(cè)算，可以更好地為當(dāng)?shù)氐耐寥兰拔骷t柿本身所需的營(yíng)養(yǎng)量進(jìn)行科學(xué)施肥，避免肥料使用過(guò)多而導(dǎo)致的土壤富營(yíng)養(yǎng)化；在保證西紅柿苗生長(zhǎng)的同時(shí)，也要保證幼苗的抗逆性，一般情況下保持大棚白天溫度在22 ℃以上，夜間在12 ℃以上，可以有效提高幼苗抗逆性；在保障室內(nèi)溫度有所控制的同時(shí)，監(jiān)測(cè)土壤水分含量、室內(nèi)空氣濕度、設(shè)施內(nèi)可見(jiàn)光光量，這些指標(biāo)不宜過(guò)高也不宜過(guò)低，保證其在西紅柿適用范圍之內(nèi)。當(dāng)各種指標(biāo)超過(guò)預(yù)定值或者低于預(yù)定值時(shí)，會(huì)有聲音警報(bào)和短信警報(bào)。

2.3 控制病蟲(chóng)害的發(fā)生

智能化的管理可以將大棚溫度、空氣濕度、土壤濕度等自然指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析，病蟲(chóng)害的發(fā)生與這些指標(biāo)有著直接關(guān)系，如可將大棚溫度控制在23～25 ℃，土壤濕度控制在90%以下、50%以上，這樣能有效防止灰霉病、早疫病、晚疫病、葉霉病的發(fā)生[10]。依托于智慧農(nóng)業(yè)的監(jiān)控技術(shù)，可以定期根據(jù)數(shù)據(jù)噴施農(nóng)藥，并保證設(shè)施內(nèi)處于干濕適中的環(huán)境條件。觀察西紅柿生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期，對(duì)于較典型的生長(zhǎng)形態(tài)進(jìn)行照片拍攝，在收獲時(shí)作為最有利的實(shí)踐基礎(chǔ)進(jìn)一步分析各個(gè)生長(zhǎng)階段西紅柿的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)、營(yíng)養(yǎng)水平及有無(wú)病蟲(chóng)害，為種植戶(hù)提供理論上的支持。

此外，不同生育期的西紅柿都有相應(yīng)的吸水條件和生理性能。如西紅柿處于苗期時(shí)，時(shí)常會(huì)發(fā)生猝倒病，該項(xiàng)一般通過(guò)灌溉、農(nóng)具、帶病菌的肥料進(jìn)行傳播，土壤在15～16 ℃時(shí)是病菌容易傳播的溫度。同時(shí)在進(jìn)行監(jiān)控及記錄時(shí)，對(duì)土壤溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證土壤恒溫的同時(shí)盡可能地控制溫度避開(kāi)病菌繁殖所需溫度；在檢測(cè)過(guò)程時(shí)，注意肥料的滅菌處理，這樣能有效減少西紅柿在苗期的病害的發(fā)生。

2.4 西紅柿產(chǎn)品的質(zhì)量追溯

依托于智慧農(nóng)業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品追溯，每一個(gè)西紅柿在出售之前，都有自身獨(dú)一無(wú)二的二維碼，保證在西紅柿生長(zhǎng)過(guò)程中每一個(gè)信息源的準(zhǔn)確性，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)西紅柿的信息化管理及互聯(lián)網(wǎng)使用，也保證了西紅柿的生產(chǎn)及生長(zhǎng)檔案的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)二維碼和條形碼的打印，能夠有效展示西紅柿的產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)流程及品質(zhì)監(jiān)管[11]。如在現(xiàn)有的西紅柿出售時(shí)，會(huì)貼有二維碼，顧客可以通過(guò)掃描二維碼了解西紅柿從苗期到出售，每個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)均十分清晰，包括種植地的地理信息，每個(gè)時(shí)期的圖片展示及有無(wú)病蟲(chóng)害等。

2.5 電商平臺(tái)的銷(xiāo)售

依附于智慧農(nóng)業(yè)，生產(chǎn)出的西紅柿在商務(wù)平臺(tái)上進(jìn)行銷(xiāo)售，利用免費(fèi)的交易平臺(tái)，既能保證商務(wù)的安全性，也能保證西紅柿及生產(chǎn)過(guò)程的可靠性，在此基礎(chǔ)上也可以給種植戶(hù)提供相應(yīng)的西紅柿銷(xiāo)售指導(dǎo)和種植指導(dǎo)[12]。目前已有較多的網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)已經(jīng)有這樣的功能，在收到西紅柿后，如果發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題可以通過(guò)平臺(tái)及時(shí)反映，提高服務(wù)質(zhì)量，使顧客滿意，也可通過(guò)這種方式讓客戶(hù)有更好的購(gòu)買(mǎi)體驗(yàn)。