蔬菜栽培技術中智慧農(nóng)業(yè)及機械的應用策略

摘要：智慧農(nóng)業(yè)以精準化、規(guī)?；?、自動化、高效化為主要特征，同時追求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學化和生態(tài)化。比較典型的智慧農(nóng)業(yè)應用模式如蔬菜大棚種植、無土栽培等，其中，新型蔬菜栽培生產(chǎn)模式以機械生產(chǎn)技術為主導，成為智慧農(nóng)業(yè)的重要應用方向之一。該文基于智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展概況和技術特點，就山東省部分地區(qū)蔬菜栽培中智慧農(nóng)業(yè)的技術及機械應用進行具體分析，并提出相應優(yōu)化策略，旨在進一步促進山東省智慧農(nóng)業(yè)的推廣應用和深入發(fā)展。關鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；蔬菜栽培；機械；水肥一體化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)之一，主要以提高勞動生產(chǎn)率、資源產(chǎn)出率和農(nóng)產(chǎn)品商品率為途徑，力求變資源高耗型農(nóng)業(yè)為資源高效型農(nóng)業(yè)。在農(nóng)業(yè)轉型升級中，大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)科學技術，突破傳統(tǒng)種植技術的約束，是土地產(chǎn)能得以提高、生態(tài)型農(nóng)業(yè)得以實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)?；诖?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領域特別是蔬菜種植、無土栽培等以機械生產(chǎn)技術為先導的農(nóng)業(yè)領域廣泛開展了對應用蔬菜栽培新技術和發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的積極探索。

1蔬菜栽培生產(chǎn)領域中智慧農(nóng)業(yè)技術及智能機械的應用價值當前，中國的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)隨著科學技術的日新月異也在不斷實現(xiàn)自身的更新?lián)Q代、改造升級，其中最典型的表現(xiàn)之一就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術及生產(chǎn)機械設施的不斷更新和日益先進。通過溫室大棚技術在蔬菜栽培和生產(chǎn)中的推廣使用，可實現(xiàn)對機械設施內溫度、濕度、光照等蔬菜生長所必需條件的適時調控，最大程度地保障蔬菜栽培及生長免受外部環(huán)境因素的不利影響。同時，得益于蔬菜生產(chǎn)技術中智能機械的應用，中國蔬菜栽培具備了逆向化、多元化的顯著優(yōu)勢，充分避免夏冬季節(jié)變化等對蔬菜生產(chǎn)的外部影響，實現(xiàn)蔬菜產(chǎn)品的多樣化供應和跨時令供應，緩解因季節(jié)更替導致蔬菜生產(chǎn)量不足的矛盾，滿足人們對蔬菜供應多樣化的需求。更重要的是，采用機械設施蔬菜生產(chǎn)技術可有效降低種植成本，減輕農(nóng)民的經(jīng)濟負擔，增加收入，有助于從整體上促進中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。智慧農(nóng)業(yè)綜合運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術，充分發(fā)揮人工智能技術的積極作用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化和現(xiàn)代化。在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下，各級各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地可通過布置傳感節(jié)點和聯(lián)通無線通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對蔬菜生產(chǎn)機械設施內部溫度濕度、空氣含量、土壤水分等各項蔬菜生長環(huán)境指標的實時監(jiān)控，從而進行智能感知、智能預警、智能分析和智能決策，包括田間的環(huán)境因素均可進行實時監(jiān)控。結合實時監(jiān)測的環(huán)境分析數(shù)據(jù)，工作人員可有針對性地投放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，實行對溫度濕度、光照大氣、土壤水分等的智能調控，從而實現(xiàn)可視化管理，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中種植的精準化程度和決策的智能化水平。對蔬菜栽培機械設施的生產(chǎn)過程實行實時監(jiān)測，還可及時發(fā)現(xiàn)病蟲害等不利因素對蔬菜生長帶來的危害，有效防控病蟲害，為后續(xù)蔬菜生產(chǎn)提供科學指導。目前，山東省部分地區(qū)和園藝企業(yè)在機械設施蔬菜生產(chǎn)中已采用智慧農(nóng)業(yè)技術及機械，經(jīng)濟效益顯著。2智慧農(nóng)業(yè)技術及機械中所包含的主要技術手段2.1

環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)該系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域中主要用于收集和分析與農(nóng)作物生長有關的各項數(shù)據(jù)，如農(nóng)作物生長指標、環(huán)境溫濕度、土壤及氣象條件等。數(shù)據(jù)收集并進行整理后可通過基站傳輸至云端，借助人工智能技術和大數(shù)據(jù)技術形成農(nóng)業(yè)數(shù)字模型，有效管理農(nóng)作物的生長和灌溉過程，進行溫室控制和病蟲害防控等。此外，借助智能化手段，如手機APP、PC電腦等，該系統(tǒng)可實時監(jiān)測設施內各種生產(chǎn)設備的運行情況，對水肥一體化設備進行智能控制，實時監(jiān)控農(nóng)作物長勢，實現(xiàn)數(shù)字化管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。2.2

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)將大數(shù)據(jù)的理念、技術和方法應用于農(nóng)業(yè)領域即構成了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，其貫穿農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程。在農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，農(nóng)作物生長環(huán)境的各項實時監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過衛(wèi)星遙感技術進行采集并上傳，在本地或云端數(shù)據(jù)庫中與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)相互關聯(lián)從而進行綜合分析，及時把握農(nóng)作物的種植面積、生長進度和產(chǎn)量等關鍵信息，對環(huán)境條件和災害強度等指標實行實時監(jiān)控，提升突發(fā)事件應急處理能力。通過大數(shù)據(jù)分析，種植戶可及時選取科學合理的防治舉措，有效規(guī)避氣候災害、病蟲害等對農(nóng)作物生長的不利影響，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質量和效率。2.3

人工智能技術人工智能技術的核心是計算機視覺管理、圖像識別等智能控制系統(tǒng)，可幫助實時預測氣候條件、規(guī)避病蟲害、保證農(nóng)作物產(chǎn)量等。目前，智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各階段對人工智能技術均有涉及，如灌溉環(huán)節(jié)的智能控制系統(tǒng)、土壤墑情的實時監(jiān)測系統(tǒng)、土壤成分和土壤肥力的智能分析系統(tǒng)等，以及智能控溫、智能防治病蟲害、智能品質鑒定等，另外在采摘環(huán)節(jié)還有智能采摘機器人等。3山東省蔬菜栽培生產(chǎn)領域中智慧農(nóng)業(yè)的應用現(xiàn)代化監(jiān)測技術通過對蔬菜生長環(huán)境因素的適時調節(jié)，可始終保持適宜于蔬菜生長的環(huán)境，讓蔬菜始終處于良好的生長狀態(tài)。特別是實時監(jiān)測技術在塑料大棚和溫室等蔬菜栽培機械設施中的靈活運用，可隨時把握蔬菜生產(chǎn)過程中的生長狀態(tài)，實時了解機械設施內的溫度濕度等環(huán)境條件，從而及時調整至最適宜蔬菜生長的環(huán)境狀態(tài)，給予種植戶科學種植的指導。同時機械設施內蔬菜的生長情況和營養(yǎng)狀況也可以通過實時監(jiān)測系統(tǒng)進行把握，從而及時為蔬菜補充營養(yǎng)，幫助種植戶和蔬菜機械設施管理人員有效解決蔬菜栽培發(fā)育和生長生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類問題。同時，現(xiàn)代化智能技術的應用可在蔬菜銷售環(huán)節(jié)進行農(nóng)產(chǎn)品的溯源，比如通過掃描蔬菜產(chǎn)品所攜帶的二維碼或條形碼，消費者就可以迅速了解蔬菜生產(chǎn)企業(yè)或供應商的相關信息，從而對蔬菜品質做出相應判斷。有利于提升消費者對蔬菜質量的認可，提升品牌知名度和影響力，從而提升銷售量，增加種植戶收入。下面以山東省匯智農(nóng)業(yè)科技有限公司農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)為例，淺談智慧農(nóng)業(yè)在山東省蔬菜栽培生產(chǎn)中的具體應用。3.1

機械生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用（1）智慧感知系統(tǒng)蔬菜生長全程均可納入智慧感知系統(tǒng)，在兩個終端的協(xié)調配合下運行：其一是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測終端，主要通過環(huán)境信息監(jiān)測及時獲取蔬菜種植機械設施內的空氣光照、溫度濕度、土壤水分等具體信息；其二是物聯(lián)網(wǎng)傳輸終端，主要負責將物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測終端發(fā)送來的環(huán)境相關信息進行匯總和打包，上傳至云端服務器。傳輸期間所采用的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)支持24小時不間斷工作，并無需人力干預，種植戶可隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)移動設備實時監(jiān)測和查詢蔬菜生長各項指標數(shù)據(jù)，提升種植效率的同時保障種植環(huán)境，有助于蔬菜的良好生長。（2）智慧農(nóng)業(yè)云平臺智慧農(nóng)業(yè)云平臺的應用可實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測分析，保證蔬菜生產(chǎn)的可視化。蔬菜生產(chǎn)者可參考蔬菜種植區(qū)域內各傳感節(jié)點采集的精準數(shù)據(jù)進行各項參數(shù)分析，并形成各時間段的蔬菜生長過程量化圖表，隨時掌握蔬菜自身生長情況和外部環(huán)境因素變化，從而及時進行生產(chǎn)計劃的制訂和調整。采用智慧農(nóng)業(yè)云平臺還可在蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)超出預設閾值范圍情況時，進行智能預警、主動上報，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，對現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)的智能調節(jié)。同時，智慧農(nóng)業(yè)云平臺可實現(xiàn)蔬菜農(nóng)產(chǎn)品的企業(yè)溯源和專家認定。通過對蔬菜從種植到最終銷售各個環(huán)節(jié)的功能設計，實現(xiàn)對蔬菜生產(chǎn)過程中各項信息和數(shù)據(jù)的采集、匯總、存儲和分析，使產(chǎn)品溯源覆蓋蔬菜生產(chǎn)全過程。通過智慧農(nóng)業(yè)云平臺，蔬菜生產(chǎn)企業(yè)可進行追溯項目的靈活配置和定制系統(tǒng)的自主開發(fā)，形成符合追溯規(guī)范也符合自身特點的溯源服務體系，從而有利于打造品牌，樹立企業(yè)形象，并實現(xiàn)一碼追溯全程的產(chǎn)品溯源目標。智慧農(nóng)業(yè)云平臺所引入的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)可幫助種植戶及生產(chǎn)者遠程解決各級各類生產(chǎn)問題，該系統(tǒng)可模擬人類專家具體分析蔬菜生產(chǎn)環(huán)境因素和生長情況，提供有針對性的建議和解決辦法，有助于提升蔬菜生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率。3.2

智能灌溉水肥一體化技術的應用水肥一體化技術將遠程控制技術應用于管道壓力系統(tǒng)中，實現(xiàn)蔬菜所需肥料和灌溉水的均勻配比，將水分和養(yǎng)分均勻、精準的同時輸送至農(nóng)作物根部或葉面，促進蔬菜生產(chǎn)的水肥一體，肥水合一。在施肥和灌溉一體化設計中，應根據(jù)不同作物的不同生育期對施肥量和灌溉量進行比例的搭配。智能灌溉水肥一體化技術能夠智能分析不同區(qū)域傳感器所收集的蔬菜生長信息，并結合蔬菜生長環(huán)境及氣象數(shù)據(jù)，對蔬菜各生長階段所需施肥量和所需灌溉量進行精準計算，從而確定灌溉時間。該技術可使不同種類及不同生長階段的蔬菜灌溉需求得以滿足，并有助于實現(xiàn)水肥和工時在蔬菜栽培生產(chǎn)過程中的有效節(jié)約，提升灌溉效率。3.3

智慧溫室機械設施及溫室技術的應用現(xiàn)代化的溫室及大棚等種植機械設施和種植技術的應用是山東地區(qū)有效應對季節(jié)溫差變化大等環(huán)境因素、有效提升蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量的重要舉措。智慧溫室的應用有效保障了蔬菜生長的正常氣候環(huán)境，有利于增加蔬菜產(chǎn)量，保障蔬菜種植戶的經(jīng)濟效益。溫室技術可智能調控機械設施內的溫度濕度、空氣光照、土壤水分、養(yǎng)分肥料等環(huán)境條件，形成適宜于蔬菜生長發(fā)育的內部小氣候，促進溫室種植的自動化、智能化和精準化管理，保障蔬菜種植質量的同時，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和提質增效。溫室機械設施內的無土栽培技術可通過營養(yǎng)液的配制及輸送保障各類蔬菜不同生長期對于養(yǎng)分等的需求，同時提升了植物資源利用率，有助于減少病蟲害的發(fā)生。目前，無土栽培技術和水培生產(chǎn)技術在山東省機械設施蔬菜栽培領域已經(jīng)得到廣泛應用，甚至在部分地區(qū)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)種植模式，取得了高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的顯著效果，突破氣候溫度、時空地域的局限的同時節(jié)省了人工成本，節(jié)約了水源肥料。近年來，隨著自動化點種機械、自動化蔬菜移栽機械等智能化耕種技術的大力推廣和全面應用，傳統(tǒng)的耕種技術正在逐步讓位于智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在蔬菜機械設施種植過程中，既可實時監(jiān)測與蔬菜生長狀態(tài)密切相關的各項環(huán)境參數(shù)，全面把握有關蔬菜生產(chǎn)的各項數(shù)據(jù)信息，也為蔬菜灌溉、施肥等方面的自動化控制打下堅實基礎，有助于提升整個蔬菜生產(chǎn)園區(qū)的自動化、智能化水平，是蔬菜生產(chǎn)領域的重大技術突破和重要技術保障。4智慧農(nóng)業(yè)技術及機械背景下蔬菜種植技術優(yōu)化策略4.1

進一步擴大推廣范圍為進一步滿足人民日益增長的生活質量新需求，響應國家對發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興等政策號召，應做好對智慧農(nóng)業(yè)技術及機械應用價值和重要意義的宣傳工作，不斷推廣和擴大應用智慧農(nóng)業(yè)蔬菜種植技術，為蔬菜種植戶提供強大的技術支持。4.2

進一步提升機械化水平發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的著力點在于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化水平。目前在山東省的蔬菜栽培領域，一些地區(qū)的機械化水平仍然比較落后，沿用傳統(tǒng)的種植模式，效益較低。農(nóng)業(yè)技術工作者應持續(xù)加大對簡便型、先進型農(nóng)機的研究力度，結合蔬菜生長規(guī)律和當?shù)丨h(huán)境條件，不斷完善農(nóng)藝裝備的功能設置，使其更適用于蔬菜生產(chǎn)的具體需求，從而加快實現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)機械化，進一步提升山東省蔬菜生產(chǎn)的智慧化水平。4.3

進一步增強創(chuàng)新技術理念一方面注重傳統(tǒng)種植管理理念和智慧農(nóng)業(yè)理念相融合，采用創(chuàng)新方法進行蔬菜生產(chǎn)管理，提升管理技術水平。另一方面注重對種植戶的創(chuàng)新理念培養(yǎng)和創(chuàng)新技術支持，可通過專家講解、專業(yè)技術人員操作演示等方式向種植戶介紹種植方法和要點，為種植戶提供免費技術支持，幫助