信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與探索

浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗站 （310058） 金 蓉

隨著經(jīng)濟社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化迅速發(fā)展，已成為推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的主要動力。以信息技術(shù)和生物技術(shù)為代表的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的突破，引發(fā)了以知識為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命。設(shè)施農(nóng)業(yè)作為集約高效可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。

1.積極推進信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用的必要性

加快推進設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用，是降低勞動強度和勞動力成本，提高勞動效率的迫切需要；是優(yōu)化資源利用率、節(jié)省和替代不可再生的物質(zhì)和能量資源，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)之一；是精準控制環(huán)境因子，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程管控，獲取高質(zhì)高產(chǎn)高附加值的安全農(nóng)產(chǎn)品，提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的重要舉措；是減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源消耗、降低環(huán)境污染和負擔(dān)的重要措施。

2.信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)推廣中存在的問題

（1）設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)尚不夠先進 目前，國內(nèi)的精細作業(yè)技術(shù)和智能裝備研究還處于初級階段，與先進國家存在一定差距。國外引進的信息化服務(wù)系統(tǒng)，不能很好地適應(yīng)國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際，針對性差、成本高、維修費用高。農(nóng)業(yè)機器人研究還處于試驗驗證階段，無法在設(shè)施農(nóng)業(yè)的應(yīng)用中發(fā)揮作用。

（2）信息化技術(shù)應(yīng)用成本高，農(nóng)民需求意愿低 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)主要類型為連棟溫室（占設(shè)施總面積的3%）和日光溫室、塑料大棚（占設(shè)施總面積的97%）。連棟溫室標準化程度高、設(shè)備先進，信息化技術(shù)應(yīng)用較多；而其他設(shè)施標準化程度不高，配套裝備多以手工操作為主，如需應(yīng)用信息化技術(shù)則必須改建，但信息化建設(shè)需要投入大量資金，見效慢、回收期較長，使得一些地方和企業(yè)不愿投資建設(shè)。

（3）設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)“碎片化” 信息化過程中要建設(shè)各種數(shù)據(jù)庫，如農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土肥水?dāng)?shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，但由于數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、表達方法不規(guī)范等問題，導(dǎo)致相互間無法兼容，也無法實現(xiàn)與大量開放的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫共享，以及大量智能服務(wù)系統(tǒng)的互操作。建設(shè)的“碎片化”問題，制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)向縱深發(fā)展。

（4）缺乏復(fù)合型技術(shù)人員

設(shè)施農(nóng)業(yè)一線信息化管理人員整體專業(yè)素養(yǎng)不高，不能熟練應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)及計算機等信息技術(shù)和科技知識，而專業(yè)的信息化人才農(nóng)業(yè)知識又不足，導(dǎo)致信息化技術(shù)難以在設(shè)施農(nóng)業(yè)中充分發(fā)揮作用。

3.設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化裝備體系的構(gòu)建

（1）環(huán)境調(diào)控系統(tǒng) 一是環(huán)境因子采集系統(tǒng)。通過分布式感知器件，對設(shè)施環(huán)境中不同位置的多種環(huán)境參數(shù)，如光、溫、水、氣、肥等進行感知，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將感知數(shù)據(jù)匯聚，利用感知網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、決策應(yīng)用等系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行解析，有效評估設(shè)施環(huán)境。二是全自動光溫調(diào)控系統(tǒng)。在總控系統(tǒng)設(shè)置不同時間段的光照和溫度閾值，根據(jù)采集系統(tǒng)得到的光照、溫度數(shù)據(jù)，通過自動化遮陽或補光滿足植物光照需求；通過全自動或半自動控制設(shè)施天窗開合、遮陽降溫、暖氣升溫等智能控制環(huán)境溫度，實現(xiàn)作物生長環(huán)境的精準控制，保證作物生產(chǎn)質(zhì)量。三是遠程實時環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)施區(qū)域內(nèi)放置360度全方位紅外球形攝像機，可清晰直觀地實時查看區(qū)域內(nèi)作物生長情況、設(shè)備遠程控制執(zhí)行情況等。

（2）生產(chǎn)管理系統(tǒng) 一是土肥水一體化灌溉系統(tǒng)。不同的作物、不同的生長期，對水質(zhì)、肥料的需求不一，通過水肥一體化灌溉系統(tǒng)，監(jiān)測作物生長根系環(huán)境養(yǎng)分信息，根據(jù)實測信息提供水肥配比，包括氮磷鉀及復(fù)合肥自動配比與精量計算的方案，并通過遠程調(diào)控實現(xiàn)自動化灌溉，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的實時監(jiān)測、及時預(yù)警和確定施肥的智能控制目標。二是設(shè)施病蟲害自動監(jiān)控及預(yù)警防控系統(tǒng)。通過搭建在設(shè)施內(nèi)的智能蟲情檢測設(shè)備，如遠程拍照式蟲情測報燈、遠程拍照式孢子捕捉儀等，隨時遠程發(fā)布拍照指令，或設(shè)置時間自動拍照上傳，完成蟲情信息、病菌孢子的圖像及數(shù)據(jù)采集，通過圖像信息庫及技術(shù)分析功能如昆蟲識別系統(tǒng)等，實現(xiàn)自動分類計數(shù)，分析病蟲變化，預(yù)測病蟲發(fā)生時間和趨勢，根據(jù)分析結(jié)果遠程控制噴藥設(shè)備的使用。三是作物養(yǎng)分診斷監(jiān)測系統(tǒng)。是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和近紅外光檢測技術(shù),對農(nóng)作物的生理、養(yǎng)分等各項指標進行分時檢測，如連續(xù)光譜、葉綠素含量、氮素含量、葉面積指數(shù)等，為高端農(nóng)業(yè)提供精細數(shù)據(jù)。四是農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量溯源。在作物生長過程中的農(nóng)藥投入、灌溉施肥、落蔓、植株整理、生長等精細作業(yè)管理信息，以及基質(zhì)、肥料等生產(chǎn)資料信息和生長過程中環(huán)境因子信息進行采集備案，配合后期農(nóng)產(chǎn)品包裝標識和物流配送等各環(huán)節(jié)信息，做到農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量溯源。

（3）作業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng) 利用物流輸送裝備將各節(jié)點作業(yè)裝備連接起來，構(gòu)成物流裝備化生產(chǎn)系統(tǒng)，包括苗床輸送軌道系統(tǒng)、苗床輸送天車、穴盤裝床機、盆栽花卉裝床機、穴盤清洗機和苗床清洗機等，加上優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品儲藏設(shè)備的遠程管理技術(shù)、自然災(zāi)害預(yù)警與救災(zāi)指導(dǎo)等，達到規(guī)?；?、智能化和信息化的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.推廣建議

（1）推廣先進適用技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化的目的是提高農(nóng)業(yè)效益，降低勞動力成本及提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。投入產(chǎn)出比是引入信息化技術(shù)時要考慮的重要因素。對于技術(shù)比較成熟，成本不高的自動化設(shè)備，如一體化灌溉系統(tǒng)、植物補光燈、智能卷簾及天窗開合、自動升降溫系統(tǒng)，應(yīng)該大力推廣。

（2）增加研發(fā)投入 部分設(shè)施農(nóng)業(yè)高新信息化系統(tǒng)，如植物工廠、植物表型檢測分析系統(tǒng)、作物養(yǎng)分診斷檢測系統(tǒng)、智能機器人等，雖然應(yīng)用性不強，但是對高新學(xué)科的科研支撐有重要作用，因此，要增加投入，加強高精自動化裝備和信息化技術(shù)的研發(fā)。

還有部分適應(yīng)性廣，但穩(wěn)定性有待改進、經(jīng)濟效益不明顯或推廣還不成熟的技術(shù)，要加強試驗示范，在示范園區(qū)內(nèi)開展多樣本的重復(fù)試驗，待成熟后推廣應(yīng)用。

（3）加強宣傳和扶持 要通過多種途徑加大信息化技術(shù)的宣傳與示范，加強對農(nóng)民的引導(dǎo)，提高廣大農(nóng)民的信息化意識。對節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)能等信息化技術(shù)，要加大補貼力度，讓信息化成為老百姓“用得上、用得起、用得好”的先進技術(shù)。

（4）加強人才的培訓(xùn) 要重視農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)人才的培訓(xùn)，將信息技術(shù)與農(nóng)民特別是新型職業(yè)農(nóng)民培訓(xùn)結(jié)合起來，從技術(shù)操作層面加強對信息技術(shù)、計算機技術(shù)的實踐應(yīng)用能力培訓(xùn)。同時，要培養(yǎng)不僅精通計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的專業(yè)人才。