山東省數字化果園發展現狀與對策研究*

高 群，李明麗，武 裝，李國棟，王小非，高文勝

（1 山東開放大學，濟南 250002）

（2 山東省農業技術推廣中心）

（3 山東農業大學）

近些年來，農業信息化對現代農業的支撐作用越來越強，特別是數字化技術應用，在加快建設現代農業、轉變農業發展方式、提高農業綜合生產能力、保障農產品質量安全和增加農民收入等方面的作用越來越突出。

果品產業是山東省傳統優勢特色產業，附加值高、效益好，在全省農業農村經濟發展中發揮著重要作用。當前，山東省果業發展已進入轉型升級的關鍵階段，發展現代果業成為推動鄉村產業振興的重要抓手，而數字化技術應用是現代果業的重要標志。明確了數字化果園的內涵，圍繞山東省數字化果園發展現狀及應用形式，深刻剖析了山東省數字化果園高質量發展的制約因素，提出了山東省推進數字化果園高質量發展的對策建議。

1 山東省數字化果園發展基本情況

1.1 數字化果園內涵

數字化果園可理解為將信息作為果品生產要素，利用物聯網等技術手段對生產全過程信息進行可視化表達、數字化設計、信息化管理的現代果園，其主要目的是實現果品生產的數字化、網絡化和自動化，發展的高級階段就是智慧果園[1]。果園數字化技術應用的目的是在提升果品產量和質量的前提下，降低生產成本，提高資源利用率，切實提升生產效益。

1.2 山東省數字化果園發展現狀

2021 年，山東省果園面積達61.06 萬hm2，產量1 913.9 萬t，平均單產是全國的近2 倍，面積和產量多年來位居全國前列。在省現代農業發展資金（高效特色農業發展平臺）水果產業項目的示范帶動下，全省已發展現代矮砧集約高效栽培模式果園超過4 萬hm2，重點推廣了蘋果現代矮砧集約栽培模式及物聯網、水肥一體化、病蟲害綠色防控等配套技術[2]，其中物聯網技術應用示范園占比8.3%以上，起到了很好的示范引領作用，可以說全省已經具備發展數字化果園的產業基礎和優勢。

2013 年，山東省農業廳聯合山東省財政廳印發了《山東省農業物聯網技術應用示范工程建設實施意見》，目前，已建成縱向涵蓋全省各級農業部門和生產單位，橫向包括種植、畜牧、農機、流通、加工和農產品質量安全等若干領域的基于數字化技術應用的農業物聯網格局。果品生產領域建設了棲霞、蓬萊、榮成等10 個數字化智能化管理示范縣，數字化技術應用果園面積超3 000 hm2，通過數字化物聯網技術，對果園環境條件、果樹生長狀況和病蟲害發生情況等進行實時監測，利用專家管理系統及時采取相應的管理措施，實現了自動化、智能化控制。

全省各地果園數字化應用情況不盡相同，整體情況為東部傳統果品優勢產區強于中西部，膠東果品主產區應用數字化技術果園數量較多，區域性數字化技術研發與應用服務相對成熟。據業務部門統計，煙臺、威海兩市蘋果生產中采用生長環境、土壤理化等物理傳感器設備的果園占比為5%～7%，水肥一體化技術應用果園占比20%左右；設施果園對農業環境監測系統、生產管理控制系統及視頻監控系統的應用更加普遍。

1.3 山東省數字化果園主要應用形式

1.3.1 物聯網生產監測

果園物聯網監測對象主要是氣象環境、土壤墑情和果樹長勢等。氣象環境監測一方面能夠實現果園光照、空氣溫濕度、降雨、風速等數據的實時監測，通過設置預警值，報警后即能對生產指標進行精準控制；另一方面，系統可對接衛星數據，開展未來24 h 或72 h 的氣象預報，對倒春寒、冰雹、強降雨等極端天氣進行預警，提醒生產經營者做好防災減災準備[3]。土壤墑情方面，主要監測土壤pH值、溶氧量、水位、溫濕度等數據，通過設置預警值，系統會自動發出預警信息，做到果園肥水的精準管控[4]。果樹長勢監測，通過在園區的合適位置架設720°高清攝像頭，實時查看果樹生長情況，并能對突發情況自動轉向緊急錄像[5]。山東土地集團蔭子公司在榮成市建設了50 hm2高標準現代矮砧集約栽培果園，基地全部安裝物聯網監測系統，協同清華同方研發了智能巡檢機器人系統（圖1），實現了對整個園區環境變化和果樹長勢的數字化監測和自動化管理，極大節約了用工成本，提高了資源利用率。

圖1 山東土地集團蔭子公司智能巡檢機器人系統

1.3.2 綠色防控與病蟲害監測

病蟲害監測誘殺系統可實現遠程掌握果園蟲情，無公害誘捕殺蟲。設備可自動識別害蟲種類并進行計數，自動進行無公害誘捕、誘殺。生產者通過高清攝像機觀察蟲情圖像，及時制定防控措施[6]。威海市翠虹果品股份有限公司擁有現代蘋果種植基地260 余hm2、各類種苗基地30 余hm2，近幾年大力推進“互聯網＋蘋果”發展，引進先進智慧植保監測和帶靜電植保設備（圖2），年節省農藥70%以上，生產效率提升60%以上。

圖2 威海市翠虹果品股份有限公司病蟲害監測誘殺系統

1.3.3 水肥一體化管控

根據監測的土壤墑情數據，結合果樹的水肥需求規律，制定科學精準的肥水管控方案。通過水肥一體化設施設備，按照既定配方，自動控制灌水時期、灌水量、肥液濃度等重要參數，自動完成對肥水的定量、定時控制（也可通過手機、臺式電腦等遠程人工控制），實現肥水精準管理，提高肥水利用率，改善土壤環境，提高果實品質[7]。沂源縣中以果業現代農業科技示范園擁有現代蘋果種植基地60 余hm2，全部采用智能化的水肥一體化管理系統，實現智能水肥控制、安全可預警、流向可追蹤、信息可查詢等數字化、信息化管理，實現了園區內人、物、信息的全面感知和互聯互通，年節肥80%、節水45%、省工70%，優果率提升20%以上，每667 m2節本增效2 500 元以上。

1.3.4 智能大棚（溫室）控制

通過臺式機或手機APP 可遠程手動控制多個大棚的設施設備，包括卷簾機、增溫燈、噴滴灌、風機等。也可根據時間、氣象、土壤等數據設定規則（圖3），系統自動進行灌溉、通風、開關天窗等操作[8]。

圖3 山東葵丘實業有限公司智能大棚監測系統

1.3.5 區塊鏈果品溯源

通過物聯網技術應用，自動采集生產環節（施肥、灌溉、除草等農事操作記錄，生產環境數據，全生長周期高清圖片，實現生產環節可追溯）、加工環節（產品檢測、加工、包裝，全程追蹤記錄）、運輸環節（對接車輛監控設備，采集物流數據，實現配送運輸可追溯）、銷售環節（一件一碼防偽鑒真，并統計每件果品掃碼人數、地域分布，實時監控銷售市場）相關數據，為農產品建立“身份證”，實現全程可追溯，打造高端果品品牌，幫助企業實時掌控果品市場動態，及時調整市場銷售方向和策略[9]。在質量控制上，運用農產品質量追溯技術，將蘋果生產、檢測、加工、包裝等數據接入信息化平臺，消費者用手機輕輕一掃，便可了解企業信息、品牌信息及蘋果整個過程的追蹤記錄。

1.3.6 果園無人機遙感監測

利用多旋翼無人機遙感平臺及地面原位觀測光譜傳感器構建地空監測網絡。無人機全自動智能控制，搭載高清數碼及多光譜相機獲取大范圍果園環境狀態、地形地勢、果樹養分狀態、葉面積等信息，同時結合地面果樹冠層光譜傳感器實現空地搭配的監測體系；配合數據采集及服務器端數據管理軟件，實現葉面積、覆蓋度、葉綠素、推薦施肥等信息實時分析[10]。

2 山東省數字化果園高質量發展的制約因素

現階段，全省數字化果園的研究與應用逐步深入，政府和規模化經營主體已經認識到數字化技術應用對于提高果園精細管理、提升果品質量和營銷管理水平的巨大效益，開始投入人力、物力和財力到數字化果園建設中，但與歐美等發達國家相比仍屬新興領域，依然面臨著諸多問題。

2.1 生產觀念滯后，認識有待提高

部分規模化經營主體雖已認識到數字化果園的發展機遇，但絕大多數種植規模較小的果農認識仍不到位、觀念滯后[11]，認為只有農藥、化肥等農資的投入才能帶來產量和效益，果樹生產自動化、智能化的模式離自己還很遙遠，物聯網等設備的投入就是浪費，對智慧果園的發展普遍缺乏正確認識。

2.2 技術人才匱乏，管理水平落后

果農科學文化素質參差不齊，整體水平不高，管理能力較低，高新技術接受能力較弱，對信息技術的了解應用較少，從而影響了數字化果園技術推廣，高素質技術人才匱乏成為制約智慧果園發展的最大障礙[12]。

2.3 基礎設施不完善，現代化程度低

全省果園基礎設施建設仍以傳統水、路、溝渠等為主，基于利用集成應用計算機與網絡、物聯網技術、手機終端技術、3S（遙感技術、地理信息技術、全球定位系統）技術等載體及平臺基礎設施較少，在果園建設上缺少現代化的設施設備。

2.4 數據獲取難度大，共享程度不夠

果品生產影響因數較多，果園數據類型多樣，數據來源涉及氣象、土壤、病蟲害、生長結果情況等多個領域，同時受采集設施設備的影響，海量數據獲取難度大[13]。當前，全省果園大數據采集量仍十分有限，采集成本較高，存量數據的共享水平較低，難以從宏觀層面用于指導生產經營。

2.5 數據統一性差，精準度待提高

果園應用數字化技術采集的數據包含數值、圖文、視頻等多個結構類別，沒有建立一致的數據結構，統一性較差。采集數據的過程易受設施設備和自然環境變化的影響，同時受生產者經營模式、種植經驗等主觀性內容影響，導致采集數據的精準度不高[14]。果園物聯網技術仍處于應用推廣階段，采集數據的方式、方法有待規范，數據精準度有待提高。

2.6 數據分析主觀性強，利用率待提高

果園采集的數值性數據僅占30%，多媒體數據較多，需要生產者或技術人員解釋分析，主觀性較強。果園大數據存儲較為分散，采集的標準不盡相同，很難進行綜合性分析利用，數據利用價值有待進一步挖掘。

3 山東省推進數字化果園高質量發展的對策建議

3.1 健全體制機制，科學制定規劃

數字果業發展是一個系統工程，不僅要靠體制機制推動，還要制定科學規劃，有序推進數字化果園建設進程。當前，山東省數字果業的發展應關鍵做到2 個方面：一是大力發展全省果業信息網絡建設，這是開展數字果業建設的基礎，也是智慧農業發展的要求；二是加快開展數字果業方面的科學研究，為數字化果業發展提供科技支撐。對此，山東省要完善體制機制創新，強化數字果業建設領導組織，改變目前由一個或幾個部門、幾個科技人員單打獨斗的局面，達到系統性促進果業數字化發展的目的，同時集中省內科研力量，大力引進國內外科研人才，采取專家項目責任制，集中力量突破現有難題。

3.2 加強政策扶持，強化示范引領

現代化果園是數字化技術應用的前提。山東省應在實施高效特色農業發展平臺水果產業項目基礎上，加大政策扶持力度，通過項目示范引領，大力推廣現代矮砧集約高效栽培模式及配套關鍵技術，建設適應數字化管理的標準化果園，強化生產過程中農機農藝融合，引導果園數字化技術應用。適時組織生產主體參觀運營成熟的數字化果園，借鑒成功經驗，擴大數字化果園的吸引力、輻射力和影響力，讓發展數字化果園成為行動自覺。

3.3 開展技能培訓，更新生產觀念

數字農業時代已經到來，果品生產智慧化發展潮流勢不可擋。山東省應把數字化果園建設作為打造鄉村振興齊魯樣板的亮點工程來推進。一是廣泛開展技能培訓，多渠道培育新型職業果農，加強農業科技人才推薦培養，實施高素質農民培育計劃，大力培育新型職業果農，提升新型職業果農發展質量，為數字化果園發展提供源源不斷的人才支撐，以滿足智慧果園發展需求。二是通過電視、廣播、微信公眾號等多種方式在農業農村領域廣泛宣傳智慧果業，引導生產主體正確認識數字化生產技術和智慧果園發展趨勢，通過示范推廣、親身體驗等形式，讓生產主體從思想上迅速適應時代發展潮流，適時做好由傳統果園向數字化果園的升級改造，切實提升生產效益。

3.4 完善基礎設施，提高支撐水平

果園數字化管理系統建設是現代化果園基礎設施建設的重要內容。當前，人工智能、物聯網、大數據等信息技術飛速發展，精準作業裝備、先進傳感技術等技術創新日趨完備，且廣泛應用于果樹生產領域，為數字化果園提供了堅實的技術支撐。生產中，山東省應完善基礎設施建設，提升機械化水平，開展農機農藝融合技術應用，盡可能多地應用數字化技術，提高果品生產現代化水平。

3.5 構建數據平臺，提升利用效率

果園數字化技術推廣應與果品生產領域的科學研究相結合，目的是提高生產效率，增加生產效益。山東省應在項目引導基礎上，統一對接省內各產區、各園區數據，構建省市縣高效特色農業大數據管理信息系統（平臺），實現全省果園數據資源的融合、交換與應用，在指導精準生產、預警預測、輔助決策等領域切實發揮作用，提升數據利用效率，引導全省果業智慧化發展[15]。