智慧農業在西紅柿生產中的應用

馬為勇

（寧陽縣華豐鎮政府，山東泰安 271413）

智慧農業是利用現代科技技術，運用集成的互聯網模式、移動3S 技術、云計算和物聯網四者相結合，依托農業現場具體實際情況的各種傳感節點，包括溫度、濕度、土壤水分、CO2等，以及無線網通訊，對農業生產大環境的智能感應、預測、預警、分析，最終得到專家指導，真正實現精準種植、智能化管理及可行性決策[1-2]。

設施栽培是現代農業生產中的典型方式，設施蔬菜收成直接影響著菜農的生活水平[3]。但近年來設施內蔬菜病蟲害頻發，如何將智慧農業更好地應用在農業生產及蔬菜病蟲害防治上是當前設施生產上亟需解決的問題之一[1]。西紅柿是常見的經濟作物，多年來受到種植戶和消費者的青睞[4]。西紅柿設施栽培已發展多年，技術上相對較為成熟，但近幾年由于環境變化、管理方法不當等原因，病蟲害發生嚴重，造成西紅柿產量與品質不斷下降，嚴重影響了種植戶的收入，也不利于農業的可持續發展。為解決上述問題，大量生物、化學、物理防治措施被提出并應用，但智慧農業解決上述技術問題的應用研究較少，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，以提高設施栽培的生產效益。

1 智慧農業概要及關鍵技術

1.1 智慧農業的內涵

智慧農業是農業中的智慧經濟，或智慧經濟形態在農業中的具體表現。從技術層次上分析，智慧農業分別包含感知層、應用層及傳輸層。首先感知層是通過傳感器的輻射及識別技術、DIS 定位技術、GPS 地理信息技術、RS 遙感系統，精準地對農作物的相關信息進行快速和大量的采集。傳輸層是通過無線感應系統、互聯網、各種移動通訊系統將大量的信息進行有效匯總。應用層則是通過云計算將搜集的信息和數據進行分析整理，得到相關的智能決策和自動化應用等。

1.2 智慧農業的關鍵措施及作用

智慧農業生產中的關鍵技術有環境監測、通信系統、設備系統、視頻監測及其他相關應用管理系統。環境監測主要是監測西紅柿生產中的土壤濕度、太陽能光照、空氣含量指標等，通信系統主要是互聯網、路由器、無線網等，設備系統主要是通風系統、加濕系統、無線智能系統等，視頻監測主要是電腦、平板、各種智能客戶端等，而相關應用管理系統則主要有智能感應、智能預警、智能數據獲取、智能分析等。智慧農業系統在農業領域的應用，讓種植戶體會到了運用先進技術帶來的效益，從而主動選擇適合自身農業生產的智能化系統，有助于農產品產量的提高和種植戶收益的增加。

在西紅柿園中，智慧農業系統的應用實現了西紅柿生長動態監測和人工遠程精準田間管理，實時收集設施中作物成長中的環境數據，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、光照強度等進行調控。因此，從根本上講，智慧農業系統在農業生產中主要有三大作用，即感知、傳輸和控制。使用智慧農業技術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視，同時通過對各種影響西紅柿生產關鍵指標的采集，科學地預測災害，提高農業的綜合效益[5]。如溫度、濕度、風力、降雨量，或土壤有機質、pH值、氮、磷、鉀等數值，都將被記錄在案。

2 智慧農業技術在西紅柿生產中的應用

2.1 調節西紅柿的生長

智慧農業應用于西紅柿的設施栽培中，利用物聯網技術，顛覆了傳統的農業耕種方式，所有軟硬件設施都圍繞西紅柿植株的生長需求而設計，像工廠流水線一樣生產番茄。采用全自動化設施，設施內設有多個傳感器，負責收集溫濕度、土壤水分、二氧化碳等各種數據，并傳輸到控制室電腦系統中，對比此前人工預設的植物最佳生長參數，智能溫室控制系統就能自動控制幕布啟閉、噴霧系統開關等，從而調節大棚內的溫、光、水、氣等，保證西紅柿始終處于最佳的生長狀態[6]。

2.2 智能監控大棚環境

智能監控是在通過監測得到關于西紅柿生長的一系列大數據的基礎上，利用軟件的分析和相應的云儲存，得到最為直觀的圖表和曲線趨勢[7-8]。根據對以上各種指標的反饋，對設施進行全自動的調控，包括西紅柿在各個生長階段的需水量、基礎肥料的使用量和追肥的使用量。

在智慧技術下的設施生產中，智能監測主要是通過設備上的無線探測節點對周圍環境，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含量、病蟲害預測等進行有效地信息收集[9]。在西紅柿生長初期，保證大棚室內溫度在23～28 ℃，通過智能化的監測，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，經過智能測算，可以更好地為當地的土壤及西紅柿本身所需的營養量進行科學施肥，避免肥料使用過多而導致的土壤富營養化；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；在保障室內溫度有所控制的同時，監測土壤水分含量、室內空氣濕度、設施內可見光光量，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。當各種指標超過預定值或者低于預定值時，會有聲音警報和短信警報。

2.3 控制病蟲害的發生

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分析，病蟲害的發生與這些指標有著直接關系，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、葉霉病的發生[10]。依托于智慧農業的監控技術，可以定期根據數據噴施農藥，并保證設施內處于干濕適中的環境條件。觀察西紅柿生長的各個時期，對于較典型的生長形態進行照片拍攝，在收獲時作為最有利的實踐基礎進一步分析各個生長階段西紅柿的生長態勢、營養水平及有無病蟲害，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的吸水條件和生理性能。如西紅柿處于苗期時，時常會發生猝倒病，該項一般通過灌溉、農具、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。同時在進行監控及記錄時，對土壤溫度進行實時監測，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生。

2.4 西紅柿產品的質量追溯

依托于智慧農業的農產品追溯，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，真正實現對西紅柿的信息化管理及互聯網使用，也保證了西紅柿的生產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地環境、生產流程及品質監管[11]。如在現有的西紅柿出售時，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，每個過程的數據均十分清晰，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

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