威海草莓智慧農業發展探究

田孝威，胡 靜，侯麗娟，丁建國*，葉 全，劉增輝

（1.威海市農業科學院，山東威海 264200；2.乳山市白沙灘鎮政府，山東威海 264500）

0 引言

農業是關系到國計民生的重要產業，在當前發展的新時代新格局，需要不斷拓展增產、增效，不斷改進生產經營模式，利用先進的科技生產力、推動農業現代化、實現農業高質量發展。智慧農業在種植模式、生產經營方式和農業產業結構方面進行了顛覆性的變革，對大田生產條件進行了動態監控、高效控制以及精準感知，給農作物種植環境提供科學的分析判斷及精準施策，促進農業經營智能化管理，提高了農業產量收益，大力推動了農業現代化。衛星遙感、物聯網技術可以有效采集農作物生長過程的各項數據，進行人工智能分析、精準施策，開展精細化栽培，精確了解市場需求、差異化定位，實現農業生產高效發展。物聯網技術已經被廣泛地應用到農業各個領域中。物聯網是繼計算機、互聯網、電子通信技術之后的第三次信息產業浪潮。物聯網、大數據等技術是當今世界的前沿科技，將這些新技術應用到農業生產經營過程中，可以提高農業的現代化、信息化、智能化以及自動化。雖然我國智慧農業方面取得一定研究成果，但是和發達國家相比較，仍然存在很多不足，吸收學習發達國家的先進科技成果推動我國農業智能化成為當前的緊要任務。草莓是對生產條件要求較高的中高檔水果，采用智慧農業相關技術，有利于解決草莓市場的供需矛盾，提高草莓品質產量，增加果農收入。

威海氣候特點為年均氣溫12.2℃，平均降水量762.2 mm，平均日照時數2 480.0 h，與草莓生物特性相吻合，是進行草莓示范基地建設的最佳生產區域之一。在威海推動智慧農業發展，具有現實意義。

1 日本智慧農業

日本國土面積狹小、人口稠密，可用耕地面積小、土地貧瘠、自然災害頻發，以往糧食主要依靠進口，同時，日本勞動力緊缺、老齡化問題嚴重。但是日本是科技發展創新和人才強國，在發展現代農業方面同樣重視科技創新和人才培養，經過十余年總結經驗，認為只有發展智慧農業，依靠高新技術，才能有效解決本土的農業生產的各種矛盾。目前，日本在智慧農業已經達到國際領先水平。日本農業生產注重“精”“細”兩個方面：一方面，生產機器人實現農業生產全程監測，通過監測結果給農戶提供下一季種植建議，同時他們還生產很多小型智慧農業裝備，在設備上安裝了定位系統和各式傳感器安全避障、精準耕作。另一方面，農業生產的各個部門都覆蓋著智慧農業技術，生產有專門的農業機器人，有智能監測技術，在流通環節也大力地使用了智慧農業技術。日本通過智慧農業實現了勞動生產率的提高，有效降低了農業勞動人口，提高農業生產效率。目前，威海助力推動中日精致農業建設，通過中日合作，把日本最好的草莓無土栽培技術導入中國。

2 草莓種植人工智能技術

草莓是一種營養豐富、果味鮮美，深受消費者喜愛的水果品種，目前具有較好的市場前景。當前草莓栽培模式主要有：露天栽培、冷棚提早栽培、溫室大棚栽培，但是草莓市場斷檔期仍然較長，不能滿足人民日益增長的消費需求。因此，采用智慧農業技術進行草莓栽培管理，有效調控草莓生長溫濕度、光照等條件推遲或者提早促成草莓結果，可以滿足市場需求，為農民增收，具有一定的現實意義。

2.1 智慧農業涉及的主要技術領域

2.1.1 遙感技術。遙感技術是從農業系統獲得精準數據的主要來源，可以周期性動態監測農作物生長環境及地面信息包括作物生長動態監測、病蟲害動態監控、農作物產量估算等等。采用農業遙感技術，需要進一步規范監測體系的規范與標準，防止因科技或者人為因素出現錯誤。通過遙感技術應用于草莓種植領域，可以監測草莓種植的各項數據，對草莓生產精準施策。

2.1.2 物聯網技術。要推進農業現代化就需要發展物聯網技術。農業物聯網技術主要包括：前端信息搜集、中端信息傳遞、終端信息管理和應用。目前，物聯網主要應用在農業溫室管理、作物生長環境監測、天氣監測、水肥管理、植保防護、農產品安全與追溯等一系列方面。

2.1.3 5G技術。5G網絡建設是農業企業和農民發展智慧農業所必需的新技術。5G技術應用于農業物聯網，可以有效實現農產品信息追溯。同時，5G技術還可以大幅度提高農業機械及無人機的控制精確度，提高農業數據的精確度及分析效率。

2.2 智能系統

2.2.1 智能數據監測系統。主要負責數據采集，通過對草莓生長外界環境（如溫濕度、光照情況、土壤酸堿度、水肥濃度等）、草莓本身生長狀況（如葉片溫度、果實外觀等），以及病蟲害發生情況進行監測，收集數據傳輸到數據分析系統。

2.2.2 智能數據分析系統。對數據監測系統傳輸的數據進行分析整理歸納，主要對草莓生長數據，及相關環境數據進行綜合系統分析，建立草莓生長智能化模型，為草莓生產科學管控提供依據，促進草莓增產增收。

2.2.3 智能數據控制系統。該系統主要負責控制溫濕系統、水肥一體化系統、卷簾控制系統、光照系統等等，根據數據分析系統傳輸數據進行標準化、自動化作業。

物聯網技術通過多種傳感器感知世界，然后通過通信網絡手段傳遞給設備終端，實現對外界的感知。通過對草莓生長環境的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、酸堿度、營養液濃度等情況進行監測，可以自動增溫、降溫、通風、遮陽、增加光照、調節水肥濃度等操作，調節草莓的生長，促成或者延遲結果，進而滿足市場供求平衡。此外，該系統還可以監測病蟲害，進而實現科學防控。

3 智慧農業的價值

3.1 改善農業生態

智慧農業可以改善農業生態，傳統農業生產過程中，農民依靠自己的經驗進行農藥化肥的施用，生產效率低下，浪費了大量的人工、物力以及財力，對農業水體和土壤造成了污染，破壞了生態環境。通過智慧農業的大數據、物聯網等智能體系，根據作物生長需要精準施策，進行肥料和農藥的規范施用，提高農業生產效率，減少環境污染。

3.2 優化農業生產

智慧農業給農業生產銷售帶來新的機遇；同時，通過互聯網、大數據農民可以獲得更多的種植信息，獲得各類資源，拓展銷售渠道，為農戶增收提供保障。

3.3 增加農民收入

通過智慧種植方式，可以節省人工、物力，全方位優化農業種植，增加產量、提高品質，降低農藥化肥施用量，同時拓寬銷售渠道，獲得更多的農業信息，為農戶創收提供保障。

4 威海智慧農業推廣存在問題

1）農戶對智慧農業認識不夠、意愿不強。很多農戶只是聽說過智慧農業，但是對智慧農業缺乏深入了解；另外，智慧農業投入高，資金回籠慢，農戶普遍接受度不夠高。

2）智慧農業相關人才短缺。現在威海當地農戶年齡偏大，知識水平有限，缺乏智慧農業生產相關技術知識。國內目前智慧農業相關人才有限，很少來到威海創新創業，人才匱乏，導致智慧農業推廣受阻。

3）農業規模化生產程度低。目前，威海本地主要以分散小農戶為主，缺乏生產規模較大的農戶，小規模生產難以在生產上采用大型機械設備。

4）技術更新緩慢。目前，威海第一產業發展基本處于初級階段，機械化智能化水平較低，產品品質不高。第二產業加工種類有限，僅僅局限于幾個傳統的品類，無法滿足市場多元化的需求。關于第三產業，威海當地也沒有形成特色旅游產業，對本地經濟帶動作用不強。

5）資本投入不足。鄉村及產業振興離不開資本的投入，目前，由于經濟大環境因素，政府對產業振興的資金支持有限、投入不足。其他組織、企業及金融機構等考慮農產品風險因素，很少有較大投入，農民融資也存在困難，這就影響了智慧農業在產業領域的發展。

6）農業勞動力和土地資源匱乏。農村勞動力流失嚴重，威海農村勞動力主要為中老年和女性；耕地利用率逐年降低，復種指數低，大片土地處于閑置狀態。

5 威海發展智慧農業的舉措建議

5.1 推進智慧農業宣傳工作

我國目前智慧農業發展尚處于起步階段，智慧農業在農村地區還沒有大規模應用，僅有少量試點。農業從業者受教育水平不高、思維固化、對新事物接受能力較弱，因此需要通過廣播、電視、報紙等多種渠道進行宣傳智慧農業理論知識，以及歐美日等國家的成功先進經驗。

5.2 加強人才培養、培育新型農民

智慧農業推廣需要大量具備專業知識的人才，政府、企業、高校等需要聯合起來，構建完善的人才培養體系，不斷壯大智慧農業專業人才團隊。由農業企業對本地農業從業人員進行培訓，對在校學生進行智慧農業相關培訓，提高農業從業人員的技術水平及實際操作技能。培育新型農民，循序漸進把農業從業者從普通農民培育成新型職業農民。

5.3 加大政府對智慧農業投入力度

智慧農業的發展是一項長期艱巨的工程。在我國現有情況下，政府的財政支持十分重要，占據農業現代化發展的重要部分。政府需要加大科研投入，加大新產品、新設備、新工藝的研發工作；設立智慧農業項目，給企業、種植戶以資金技術支持。政府要把握好每筆財政資金的有效輸出，每年給予智慧農業一定比例的支持，保障智慧農業在本地的良好、積極向上地發展。

5.4 加快農業信息化建設

農業現代化離不開農業信息化建設，政府需進一步加大農村信息化基礎設施建設，確保安全的前提下，進一步培育多元化融資主體，吸引社會資金和國內外風險資金，實現“三網融合”等信息化基礎設施建設工程。

6 結語

智慧農業是全程精細化管控，在農業的產前、產中、產后，應用物聯網技術、大數據技術、人工智能技術、5G技術等高新科技。通過高新技術與傳統農業相結合，完成農產品生產、加工、銷售、售后服務等產業全鏈條的智慧化管理和精細化管理。

威海本地草莓產業存在生產結構單一、技術相對落后、生產規模小、抵抗自然災害能力較弱、經濟管理較差等問題。傳統落后的農業生產無法適應農業現代化需要，也不利于新型農業人才的培養。威海乳山地區基本形成了草莓產業聚集區，但是栽培主要采用傳統暖棚栽培模式，目前尚缺乏智慧農業的發展設施，需要逐步推進智慧農業生產經驗，引進相關項目設施，改進落后的生產方式，采用先進的智慧農業生產模式，智慧農業其在未來威海本地發展潛力和空間巨大。目前，威海本地草莓栽培病蟲害發生較為嚴重，智慧農業在此方面的應用能有效降低人力物力，降低農藥的施用量，科學管理、精準施策。總之，智慧農業應用到草莓栽培生產上，將大大提高草莓栽培生產效率，為威海草莓事業提供新鮮血液、提供強大動力。在未來發展建設方面，努力做好草莓品質和質量安全，推動產業智慧化、數字化，向國外先進技術學習，打造現代化的草莓果園。

鄉村振興是當前社會普遍關注的熱點話題，智慧農業在農業農村各方面的應用，是鄉村振興戰略順利實現的有效保障。鄉村振興從目前來看還存在很多問題，基于鄉村當前實際情況，因地制宜，從規劃、人才、技術、資金等各個方面尋找對策，期望智慧農業給威海草莓種植行業帶來新的生機。