智慧農業在蔬菜栽培技術應用方向的探索

李慶華

現代農業要求努力提高土地產能，變資源高耗型農業為資源高效型農業。突破水肥資源約束，以節水科技服務現代農業，是提高土地產能、實現農業轉型升級的關鍵一環。大力發展節水農業，控制農業用水總量，推動實施化肥施用量零增長行動，提高水肥資源利用效率，加快推進水肥一體化工作，促進農業可持續發展。在此戰略背景下，水肥一體化技術和智慧農業的探索，逐漸在蔬菜種植、無土栽培等領域得到推廣普及。

一、農業蔬菜栽培技術的基本內涵

無論在任何時期、任何地域，農產品的質量與產量對于經濟發展都起到了至關重要的作用。自改革開放以來，我國居民生活水平不斷提升，人們對食品也有了新的要求，改善農業種植技術是農業發展的必然趨勢。在當前眾多栽培技術中，溫室大棚技術是我國應用最廣泛的一種栽培技術。采用溫室大棚技術種植蔬菜，一方面可以促進蔬菜健康生長；另一方面可以提升蔬菜的質量與產量。

二、農業蔬菜種植的具體特點

智能蔬菜種植的相關優勢表現在以下三個主要領域：

第一，過去種植業以人力資本為主，效率低，人力資本投入高。在現代農業種植中，農業設備的興起取代了人工育種，蔬菜種植向工業化和機械自動化發展。機械設備的普及，一方面可以提高蔬菜種植效率；另一方面，它可以盡可能減少勞動力資源投入，間接降低種植成本。

第二，當前蔬菜種植實現了精準營銷推廣。根據不同地區條件選擇不同的蔬菜種植方式，既能充分滿足銷售市場發展的需要，又能兼顧市場供需，及時糾正作物種植發展趨勢。

第三，蔬菜大棚種植技術長期以來廣泛應用于蔬菜種植領域，也是生活中最常見的種植技術。在實際操作中得到農民的認可和青睞，可以保證蔬菜在良好的環境下健康生長，可以大大提高蔬菜的品質。

三、農業蔬菜栽培的主要因素

1、土地因素

無土栽培技術是優良的種植技術之一，但對技術、機械、設備、環境要求較高，不適合所有室內種植環境，因此尚未得到廣泛應用。目前，蔬菜種植在我國農業發展中的主要應用方式是土層種植。土壤是蔬菜的重要介質，土壤的質量直接影響蔬菜的生長水平。因此，專業技術人員和農民需要在種植前對土壤層進行分析，并有效利用土壤層的優勢來執行蔬菜種植的任務。

2、區域因素

我國的土地總面積很廣，南部和北部的氣候差異很大，這也對蔬菜的種植和生長造成了不同的危害。因此，我國各地的食品原料增長具有一定的區域特征。農民應在具體的蔬菜種植工作中結合當地的自然條件、土壤類型和季節差異，制定科學合理的方法，以滿足一定地區蔬菜的生長要求。

3、增長周期的時間要素

蔬菜的種植和生長受到生長周期的影響。兩種蔬菜同時種植通常有互助和約束的關系。農民應適當掌握蔬菜的生長規律，綜合區域條件，提前制定蔬菜種植計劃。

四、智慧農業技術類型

1、環境監測物聯網系統

智能農業使用傳感器收集有關作物生長、土壤層和氣候的相關信息，并將收集到的數據傳輸到通信基站，然后傳輸到云數據庫。它利用大數據、人工智能等技術構建農牧業數據模型，包括蔬菜生長、灌溉、疾病實體模型、溫室控制模型等，還可以同步控制灌溉和水肥一體化機械設備，檢測設備生產過程中各種設備的運行情況，根據手機應用軟件、PC 等實時查看蔬菜的生長情況，完成農牧業生產的數字化。

2、農業大數據

農業大數據是指對農業領域大數據技術核心概念、技術和方法的實踐探索。當涉及農業和畜牧業生產過程時，根據衛星遙感技術收集蔬菜生長環境下各種性能指標的數據信息，并將其上傳到本地或云數據庫，分析農業生產的歷史記錄和實時監測系統數據信息，提高農業總種植面積、進度、生產、自然條件和災害抗壓強度的相關監測水平。大農戶可以在作物生長過程中有效避免氣候災害，有效選擇適當科學合理的控制方法和種植技術，從前面到后面提高農業生產的效率和產量。

3、人工智能應用

人工智能應用主要應用智能監測系統，可以預測和分析氣候和作物產量，預防和控制疾病等，主要使用機器視覺和圖像識別技術?，F階段，人工智能技術的各種技術的應用已經應用于智能農業制造的各個階段，主要包括智能灌溉自動控制系統、土壤水分實時監測、數據分析系統、土壤成分和肥料效率、種子質量評估、疾病預防、智能溫室大棚設備的調整等，以及人工智能應用開發的瓜果蔬菜采摘機器人、農產品質量設備的自動檢索等。

4、3S 技術簡介

地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）和全球定位系統（GPS）統稱為3S 技術。GIS 用于空間數據可視化的查詢、分析和綜合處理，RS 可大范圍獲取地物信息的特征和變化，GPS 可以快速定位并獲取準確的位置信息。三者緊密結合為智慧農業的發展提供了重要技術手段。3S 技術在農作物估產、動植物長勢監測、病蟲害預報、定量施肥與灌溉、農業自然災害監測、農業生態環境監測、土地資源退化監測、土壤適宜性評價等方面有著廣闊的發展前景。

五、智慧農業在蔬菜栽培生產領域中的應用

在溫室或塑料大棚蔬菜栽培生產中采用先進的監測技術，可以實時監測蔬菜，特別是可以實時了解蔬菜生長所需溫度和濕度，便于種植戶及時調整，保證具有適宜各類蔬菜健康生長的溫度與濕度條件。而且，還可以實時監測設施內蔬菜生長狀況和營養狀況，便于管理人員根據蔬菜生長的需要，適時地進行營養補給，以保證蔬菜的健康生長，并解決蔬菜在生產中遇到的問題。

利用現代化監測技術可以讓蔬菜始終處于良好的生長狀態。在蔬菜銷售領域利用現代化的智能技術，能實現企業利用條形碼向顧客傳達各類蔬菜的信息，可進行農產品溯源。高質量的蔬菜能得到消費者的認同，在一定程度上樹立品牌形象，增加種植戶的經濟收入。目前蔬菜栽培中智慧農業的應用主要包括以下幾方面：

1、智慧農業物聯網系統的應用

①蔬菜生長全過程的智慧感知

智能傳感系統主要由物聯網監測終端設備和物聯網技術傳輸終端設備組成。物聯網監測終端設備負責采集蔬菜種植區的氣體溫度、濕度、光照強度等環境數據。收集的數據被發送到物聯網技術傳輸終端設備。傳輸終端設備匯總多個無線傳感器網絡系統軟件推送的數據，然后打包上傳到虛擬機。無線傳感器網絡系統可以在長時間無人狀態下工作。農業生產者可以通過手機、電腦、PC 或其他移動互聯網機器和設備隨時隨地進行數據監測，釋放大量人力資本，同時確保蔬菜生長的正常自然環境。

②智慧農業云平臺

根據實時動態測試和分析，現代智慧農業物聯網云平臺可以在所有運營點實現數據可視化。根據蔬菜種植不同區域分布的傳感器連接點，不斷獲取數據，主動發送給操作員進行準確的數據參考，并根據時間范圍編制蔬菜生長過程中各種主要參數的數據分析表。用戶可以實時控制蔬菜生長的自然環境中的數據轉換，并立即制定生產計劃。在這個過程中，它還可以提供智能預警。通過分析物聯網智能傳感器技術，根據蔬菜作業現場采集的環境數據，可以根據預設的閾值類別主動上報和提示，有效調整蔬菜作業現場的自然環境數據，操作現場精密機械制造。

同時，農產品溯源和數據管理系統是蔬菜種植、生產和銷售全過程的保障。蔬菜食品溯源可以實現蔬菜生產中數據的采集、歸納、存儲和解決，完成覆蓋蔬菜種植、粗加工、預包裝食品、商品流通、零售等環節的關鍵功能分析。為公司提供跟蹤新項目的靈活配置和個性化系統軟件開發，為用戶提供跟蹤標準規范體系建設和業務流程再造服務項目，以實現蔬菜產品品牌化、從田間到餐桌、全程跟蹤到底的總體目標。農牧業數據管理系統可以實現科研專家遠程控制，處理農民的各種問題。它是一種計算機語言系統軟件，模擬權威的人類專家來處理農業領域的問題。根據數據管理系統，它可以分析環境因素和蔬菜的生長情況，為操作員提供建議和指導，執行日常任務，減少處理農牧業問題的時間。

2、智慧灌溉水肥一體化

水肥一體化技術集灌溉和施肥于一體。根據遠程控制系統和管道壓力系統軟件，在灌溉的前提下，肥料將根據蔬菜的需要與農田灌溉均勻混合，然后轉移到蔬菜的根或葉上，水分和養分將均勻、準確地分配到蔬菜上，完成水肥一體化，肥料隨水流動。

不同作物在生長期所需的水量和肥料量應根據不同生長期的不同需求立即分配給蔬菜。水肥智能集成可以利用智能傳感器技術通過物聯網收集的蔬菜工作環境的氣候數據，計算蔬菜的情況或每個生長期的需求，并確定灌溉時間、需水量和肥料消耗量。它可以滿足不同蔬菜不同生長環節的需要。在蔬菜種植和生產中，它可以節約水、肥料、時間和勞動力，并且安全高效。

3、智慧溫室設施蔬菜生產

由于四季氣溫變化大，在冬天難以適應蔬菜生產需要。利用現代化的溫室、大棚蔬菜種植技術，可以為種植戶提供適宜的種植環境，讓其在一定程度上維持正常的生長狀況，提高農民的生產效益和質量。通過控制溫室大棚的溫度、空氣、光照、二氧化碳、水分、養分等調控設施內小氣候，滿足蔬菜對生長環境中溫、光、水、肥、氣的需求，實現溫室種植生產的高效自動化和精準化管理，顯著提升設施蔬菜的均一性和商品性，真正實現節能環保、提質增效的目標。在設施蔬菜種植中采用無土栽培技術，根據各類蔬菜在不同生長期的需求配制營養液，能有效調控植物養分的攝取量，有效增加植物的資源利用，減少病害的發生。

目前，的設施蔬菜栽培采用無土栽培技術、水培技術生產的葉菜類產品表現出優產、高產、低人工成本、節肥節水等特點。蔬菜溫室種植技術已在部分地區代替了傳統種植模式，不再受地域、溫度和時間的限制。

近年來，智能耕種技術正在逐步取代傳統耕種技術。自動化點種機械從基質裝盤到精準播種、覆土壓實全程自動化，提高了育苗效率；自動化蔬菜移栽機實現苗盤輸送、取苗、投苗、栽植、覆土、壓實、苗盤回收全過程。蔬菜設施種植過程中，智慧農業系統不僅可以自動采集蔬菜大棚中的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等各項環境參數，還能實時獲取作物生長信息數據，根據各類信息數據的反饋，實現對生產園區自動化灌溉、溫度管理、施肥等一系列的自動化控制。

4、建設基地

①建設展示基地。在重點農業示范基地和蔬菜生產標準化示范基地中建立蔬菜種植新技術、新模式展示區。此外，還應建設科學技術推廣項目對接基地。展示基地以縣級、鎮級農技中心為主體，合作社為輔助的形式展示栽培，主要是由縣支持建設，通過展示不同鎮區的種植成果，提高科技種植的應用水平，可以讓農戶直觀觀摩到蔬菜種植成果，讓農戶更加全面地了解到最新栽培技術。

②建設試驗基地。在農業示范園中，建立蔬菜新品種、新模式、新技術等試驗基地，將試驗基地與科研院校做有效對接。試驗基地以科研單位為建設主體開展試驗內容?？蒲袉挝坏男鲁晒荒荞R上投入栽培，應提前對其開展實地試驗工作。不僅是為了檢驗技術在本區域的適應性，還是為了提高技術在區域的技術成熟度和適用層次性。

③建設示范帶動基地。在主要蔬菜種植區應及時展開新品種推廣工作，建立蔬菜新技術、新模式等示范帶動基地，為推廣農業技術拓寬道路。由當地鎮村組織建設農業示范帶動基地，以示范農戶或合作為展示主體進行帶動種植。通過示范農戶的實際種植情況展示基地技術的成熟程度。

六、蔬菜栽培技術的發展與問題探討

1、蔬菜生產技術的革新力度不夠

部分地區對現代蔬菜種植技術的模仿和借鑒泛濫，缺乏適應本地蔬菜栽培的技術革新，致使技術推廣的成效很難實現。需特別指出的是，在種植技術上要根據各地氣候、環境條件，進行有目的改良，避免出現栽培技術使用不合理與不適應的情況。目前，由于科學技術水平的不斷提高，在蔬菜種植和經營中出現了許多新的技術和裝備，而新技術的普及推廣較難做到大面積應用。在蔬菜生產中，農業自動化機械新技術、新裝備等的推廣難度較大，在一定程度上制約了我國無公害蔬菜、綠色蔬菜等高品質蔬菜的發展。

2、強化智慧農業下的蔬菜種植技術發展策略

①拓寬現代蔬菜種植技術的推廣范圍

隨著我國農村經濟的快速發展和人民對生活質量的要求越來越高，為了滿足當前的市場需要，必須進一步充實和改進蔬菜種植技術。在推廣蔬菜技術的過程中，除了要大力推行技術外，還必須加大宣傳力度，適應市場變化，為種植戶提供相應的技術支持。

②促進蔬菜栽培生產的機械化

蔬菜生產的機械化發展是大勢所趨，農業技術工作者可以針對植物的生理節律和外部條件，開發各種功能齊全的農藝裝備，提高蔬菜產量，進一步改善和優化的蔬菜產量。但是仍有一些地方采用傳統的種植模式，存在很大的危險且收益較低。應加大對農機的研究力度，開發出更容易推廣和更簡便的農機，推動蔬菜種植的傳統模式逐漸朝著現代化、智慧化方向發展。

③推動蔬菜種植技術發展的設想

將傳統農業的種植管理技術和智慧農業的理念相融合，以創新的方法融入蔬菜生產中。專業技術人員給種植戶講解種植方法及要點，并長期提供免費的技術支持，讓蔬菜種植戶直觀感受、體驗新型栽培技術的益處。同時，加強對種植戶的支持和技術的培養，通過產業協會和專業合作社，組織技術骨干，定期向農民傳授先進的技術。

綜上，蔬菜生產具有地域性、季節性、專業性、復雜性等特點，不同種類的蔬菜具有不同的生產管理流程。為了實現蔬菜生產管理專業化、標準化、智能化，提高生產管理的效率，應打造符合蔬菜栽培生產自身特點的生產管理系統。智慧農業的發展，可對蔬菜全生產流程的每個環節進行信息化、智能化管理，包括規劃生產流程、自動化任務管理、即時溝通交流、巡園監督管理、病蟲害圖像識別、農資投入品管理等全方位管理，提升蔬菜生產的專業化與標準化水平。隨著技術的不斷發展和融合的不斷深入，智能技術一定會助推蔬菜產業實現高質量快速發展。