智慧農業溫室環境下種植的番茄品質的探究

■ 文·圖/江蘇省南師附中新城小學怡康街分校 毛奕涵 章呈陽

番茄營養豐富、酸甜多汁，深受人們喜愛，因此市場需求巨大。傳統的番茄種植方式費時費力，并且依賴農業生產者的個人經驗判斷其生長狀況（如光照、水分、肥度、溫度等）。由于缺乏規范系統的管理，番茄品質差異較大，導致市場核心競爭力不強。

為了解番茄品質的相關信息，在江蘇省農科院信息中心，我們20 多位小學生對生長于智慧農業溫室環境下的“桃太粉”“鳳珠”“露比”這3 種番茄進行了全面的“體檢”。當互聯網與農業相結合，它們會結出怎樣的番茄果實呢？這種高科技的農業模式又是如何運作的？帶著這些疑問，我們團隊開始了研究。

探究過程

1.實驗法

為了研究智慧農業溫室環境下種植的番茄品質，我們選擇“桃太粉”（大番茄）、“鳳珠”（橢圓番茄）和“露比”（圓番茄）這3 種番茄作為實驗對象進行研究。5 組學生分別用電子秤測量“桃太粉”的質量，用游標卡尺測量“鳳珠”和“露比”的縱徑和橫徑，用甜度計測量3 種番茄的甜度，并得出5 組數據。通過測量的數據，對比分析3 種番茄質量、果徑和甜度的變化規律。

表1 的數據顯示，“桃太粉”的質量為200 克左右，甜度為3%～5%，差異并不顯著；“鳳珠”的橫徑在25 毫米左右，縱徑在34毫米左右，甜度為7%～10%，5組數據差異較小；“露比”的縱徑和橫徑都在35 毫米左右，甜度為7%～9%，數據沒有明顯差異。所有數據表明，同一類果實的各類品質指標沒有明顯差異，或應歸功于規范統一的智能調控生長機制。

2.文獻分析法

通過數據對比分析，我們發現在智慧農業溫室環境下種植的3 種番茄在質量、果徑、甜度等方面的品質表現非常均衡、穩定。那么，智慧農業溫室是如何實現這一切的呢？帶著這些疑問，我們查閱了一些論文，了解了智慧農業溫室種植番茄的大致過程。

番茄種植的智能化管理，是通過數據采集系統、智能信息管理系統及反饋處置系統三大系統來實現的。

組別桃太粉 鳳珠 露比質量（克）甜度（%）1 組 203.67 4.8 33.34 25.54 9.3 33.66 33.99 8.3 2 組 218.93 3.7 34.70 24.76 8.8 37.80 34.40 7.8 3 組 190.39 4.3 34.11 25.91 9.2 36.08 35.81 7.2 4 組 214.56 3.8 33.91 25.88 7.8 35.82 35.48 8.1 5 組 217.64 4.1 35.18 22.05 7.8 33.86 36.62 7.1甜度（%）縱徑（毫米）橫徑（毫米）甜度（%）縱徑（毫米）橫徑（毫米）

數據采集系統相當于“情報官”，由基于物聯網技術的一系列傳感器及攝像頭組成，用于采集番茄的溫室微環境數據，比如光照強度、空氣溫度、土壤溫度、土壤濕度、土壤肥料含量等，以及番茄生長情況的信息，比如果徑大小、葉片斑枯病、葉片早疫病、葉霉病、葉表溫度等。傳感器及攝像頭采集數據后，就會將數據“報告”給智能信息管理系統。

智能信息管理系統相當于“司令官”，它在收到采集數據后，就會把這些數據與系統內標準化數據進行對比判斷。如果采集的數據超出標準化數據的許可范圍，系統就會作出決策，并向反饋處置系統發出指令。比如，采集的數據顯示溫室內溫度過低，番茄要凍壞了，這時候需要給溫室加溫。另外，通過分析番茄的生長信息，也可以及時了解番茄的生長狀態和健康狀況，并作出相應的處置。

反饋處置系統相當于“執行官”，它按照“司令官”發出的指令進行適當的處置。比如光照強度低了，就會開啟溫室內的補光燈，提高光照強度；反之，如果光照過強，則會使用溫室頂部的遮光簾，來降低光照強度?？諝鉁囟鹊土?，就開啟增溫設備，提升氣溫。土壤濕度不足了，就會啟動水肥機，利用滴灌系統給缺水的番茄進行滴灌。土壤肥料含量不足了，也要啟動水肥機為番茄滴灌。

探究結論

近年來，為了減輕人力勞動的負擔，同時也是為了提高農作物的品質，人們應用物聯網技術，把各類傳感器甚至是巡檢機器人設置在溫室大棚里，以替代人力勞動，并通過信息管理系統自動判斷，利用水肥機等裝置進行處置，這樣大大提高了工作效率，實現了農業生產的智能化和精準化。

通過3 種番茄的實驗數據統計分析，我們發現智慧農業溫室番茄品質的穩定性和均衡性，歸功于智慧農業三大系統的有效運作：“情報官”及時準確地收集“情報數據”；“司令官”根據“情報信息”作出準確的判斷，并向“執行官”發出指令；而“執行官”則準確地執行“司令官”的指令，從而把作物管理從“經驗”上升到“科學”，才確保了番茄品質的穩定性和均衡性。