智慧農(nóng)業(yè)在西紅柿生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬為勇

（寧陽縣華豐鎮(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)，運用集成的互聯(lián)網(wǎng)模式、移動3S 技術(shù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)四者相結(jié)合，依托農(nóng)業(yè)現(xiàn)場具體實際情況的各種傳感節(jié)點，包括溫度、濕度、土壤水分、CO2等，以及無線網(wǎng)通訊，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大環(huán)境的智能感應(yīng)、預(yù)測、預(yù)警、分析，最終得到專家指導(dǎo)，真正實現(xiàn)精準種植、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]。但近年來設(shè)施內(nèi)蔬菜病蟲害頻發(fā)，如何將智慧農(nóng)業(yè)更好地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及蔬菜病蟲害防治上是當前設(shè)施生產(chǎn)上亟需解決的問題之一[1]。西紅柿是常見的經(jīng)濟作物，多年來受到種植戶和消費者的青睞[4]。西紅柿設(shè)施栽培已發(fā)展多年，技術(shù)上相對較為成熟，但近幾年由于環(huán)境變化、管理方法不當?shù)仍颍∠x害發(fā)生嚴重，造成西紅柿產(chǎn)量與品質(zhì)不斷下降，嚴重影響了種植戶的收入，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)問題的應(yīng)用研究較少，本文以西紅柿為主要研究對象，對于目前的具體情況進行了深入分析，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，或智慧經(jīng)濟形態(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。首先感知層是通過傳感器的輻射及識別技術(shù)、DIS 定位技術(shù)、GPS 地理信息技術(shù)、RS 遙感系統(tǒng)，精準地對農(nóng)作物的相關(guān)信息進行快速和大量的采集。傳輸層是通過無線感應(yīng)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、各種移動通訊系統(tǒng)將大量的信息進行有效匯總。應(yīng)用層則是通過云計算將搜集的信息和數(shù)據(jù)進行分析整理，得到相關(guān)的智能決策和自動化應(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、通信系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)、視頻監(jiān)測及其他相關(guān)應(yīng)用管理系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測主要是監(jiān)測西紅柿生產(chǎn)中的土壤濕度、太陽能光照、空氣含量指標等，通信系統(tǒng)主要是互聯(lián)網(wǎng)、路由器、無線網(wǎng)等，設(shè)備系統(tǒng)主要是通風系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、無線智能系統(tǒng)等，視頻監(jiān)測主要是電腦、平板、各種智能客戶端等，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，讓種植戶體會到了運用先進技術(shù)帶來的效益，從而主動選擇適合自身農(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)用實現(xiàn)了西紅柿生長動態(tài)監(jiān)測和人工遠程精準田間管理，實時收集設(shè)施中作物成長中的環(huán)境數(shù)據(jù)，并進行智能管理；依照西紅柿成長的需求對栽培基地的溫濕度、二氧化碳濃度、光照強度等進行調(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)可以對西紅柿的灌溉情況、土壤空氣的變更、大面積的地表檢測進行監(jiān)視，同時通過對各種影響西紅柿生產(chǎn)關(guān)鍵指標的采集，科學(xué)地預(yù)測災(zāi)害，提高農(nóng)業(yè)的綜合效益[5]。如溫度、濕度、風力、降雨量，或土壤有機質(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

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需求而設(shè)計，像工廠流水線一樣生產(chǎn)番茄。采用全自動化設(shè)施，設(shè)施內(nèi)設(shè)有多個傳感器，負責收集溫濕度、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，對比此前人工預(yù)設(shè)的植物最佳生長參數(shù)，智能溫室控制系統(tǒng)就能自動控制幕布啟閉、噴霧系統(tǒng)開關(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)控是在通過監(jiān)測得到關(guān)于西紅柿生長的一系列大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用軟件的分析和相應(yīng)的云儲存，得到最為直觀的圖表和曲線趨勢[7-8]。根據(jù)對以上各種指標的反饋，對設(shè)施進行全自動的調(diào)控，包括西紅柿在各個生長階段的需水量、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)測主要是通過設(shè)備上的無線探測節(jié)點對周圍環(huán)境，如濕度、水分、空氣濕度及溫度、光照強度及西紅柿本身的營養(yǎng)含量、病蟲害預(yù)測等進行有效地信息收集[9]。在西紅柿生長初期，保證大棚室內(nèi)溫度在23～28 ℃，通過智能化的監(jiān)測，可以有效控制大棚溫度，促進西紅柿苗期的生長；一般情況下有機肥與園土的比例為4：6，經(jīng)過智能測算，可以更好地為當?shù)氐耐寥兰拔骷t柿本身所需的營養(yǎng)量進行科學(xué)施肥，避免肥料使用過多而導(dǎo)致的土壤富營養(yǎng)化；在保證西紅柿苗生長的同時，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，監(jiān)測土壤水分含量、室內(nèi)空氣濕度、設(shè)施內(nèi)可見光光量，這些指標不宜過高也不宜過低，保證其在西紅柿適用范圍之內(nèi)。當各種指標超過預(yù)定值或者低于預(yù)定值時，會有聲音警報和短信警報。

2.3 控制病蟲害的發(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進行系統(tǒng)分析，病蟲害的發(fā)生與這些指標有著直接關(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。觀察西紅柿生長的各個時期，對于較典型的生長形態(tài)進行照片拍攝，在收獲時作為最有利的實踐基礎(chǔ)進一步分析各個生長階段西紅柿的生長態(tài)勢、營養(yǎng)水平及有無病蟲害，為種植戶提供理論上的支持。

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，時常會發(fā)生猝倒病，該項一般通過灌溉、農(nóng)具、帶病菌的肥料進行傳播，土壤在15～16 ℃時是病菌容易傳播的溫度。同時在進行監(jiān)控及記錄時，對土壤溫度進行實時監(jiān)測，保證土壤恒溫的同時盡可能地控制溫度避開病菌繁殖所需溫度；在檢測過程時，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，每一個西紅柿在出售之前，都有自身獨一無二的二維碼，保證在西紅柿生長過程中每一個信息源的準確性，真正實現(xiàn)對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)及生長檔案的準確性。通過對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，會貼有二維碼，顧客可以通過掃描二維碼了解西紅柿從苗期到出售，每個過程的數(shù)據(jù)均十分清晰，包括種植地的地理信息，每個時期的圖片展示及有無病蟲害等。

2.5 電商平臺的銷售

依附于智慧農(nóng)業(yè)，生產(chǎn)出的西紅柿在商務(wù)平臺上進行銷售，利用免費的交易平臺，既能保證商務(wù)的安全性，也能保證西紅柿及生產(chǎn)過程的可靠性，在此基礎(chǔ)上也可以給種植戶提供相應(yīng)的西紅柿銷售指導(dǎo)和種植指導(dǎo)[12]。目前已有較多的網(wǎng)購平臺已經(jīng)有這樣的功能，在收到西紅柿后，如果發(fā)生質(zhì)量問題可以通過平臺及時反映，提高服務(wù)質(zhì)量，使顧客滿意，也可通過這種方式讓客戶有更好的購買體驗。