智慧農業方案探索與實踐

基金項目：貴州省大學生創新創業訓練計劃項目（2020XJYB112）；貴州省教育廳青年科技人才成長項目（黔教合KY字〔2022〕111號）

*通信作者：唐成章（1992-），男，碩士，講師。研究方向為內燃機現代設計。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.11.006

摘" 要：隨著大數據技術與現代科技的快速發展，貴州傳統農業種植正在向智能化、數字化的現代智慧農業轉型。該文以貴州興義某草莓園種植基地為載體，選取生長周期短、不受季節影響、存活率高的草莓為實驗對象，利用大數據分析、5G技術、云計算等方式分析草莓隨溫度、濕度、施肥量、灑水量及季節變化生長的相關數據，提出一種對果蔬類農產品實現智能化管理、數字化種植發展的智慧農業方案并進行實驗。研究表明，草莓在實驗前后的最大產量平均增比為2.32%，經濟效益平均增加1 736元/畝，為貴州實現鄉村經濟振興和智慧農業發展提供參考依據。

關鍵詞：智慧農業；鄉村經濟；大數據；數字化；農業現代化

中圖分類號：F327" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）11-0024-04

Abstract： With the rapid development of big data technology and modern science and technology， traditional agricultural cultivation in Guizhou is transforming to intelligent and digital modern smart agriculture. Based on the planting base of a strawberry orchard in Xingyi， Guizhou Province， this paper selects strawberries with short growth cycle， no seasonal influence and high survival rate as the experimental object. Big data analysis， 5G technology and cloud computing were used to analyze the relevant data of strawberry growth with temperature， humidity， fertilizer application， water spraying and seasonal variation. A smart agriculture scheme for intelligent management and digital planting development of fruit and vegetable agricultural products is put forward and experiments are carried out. The research shows that the average increase ratio of the maximum yield of strawberries before and after the experiment is 2.32%， and the economic benefit increases by an average of 1 736 yuan per mu， which provides a reference basis for Guizhou to realize the revitalization of rural economy and the development of smart agriculture.

Keywords： smart agriculture; rural economy; big data; digitization; agricultural modernization

興義市地處珠江上游，貴州、廣西、云南三省（區）結合部。由于經濟發展緩慢，經濟支撐大量依靠旅游業帶動發展。當地屬于亞熱帶山地季風濕潤氣候，是世界公認的黃金氣候生態帶，其獨特的喀斯特地貌和地理環境，形成了山區特有的空氣清凈的生態環境，造就了興義冬無嚴寒、夏無酷暑的舒適氣候。興義市政府一直以“人文興義、康養圣地”打造興義的生態環境和人文氣息。但是由于當地的經濟發展落后，也導致了大量的勞動力、科技人才外流。鄉村經濟發展不平衡，種植農作物單一，主要以玉米、水稻種植為主。加上勞動力的大量外流，耕地不斷減少，需要一種新的發展方式滿足人們對經濟發展的需求。通過建立一種新的鄉村經濟振興方案，保障人才、勞動力不外流，從而實現鄉村經濟增長、農民增收，促進鄉村經濟協調發展。

1" 現代技術在興義農業中應用的現狀

1.1" 生態采摘園的建立

近年來，興義市萬峰林景區在不斷向突出的主題 “人文興義，康養圣地”這個目標發展。景區建立了草莓、琵琶、藥材種植園，還有部分農戶將自家承包的山林改造為散養家禽的場所，大力推廣農家樂。通過合理的資源配置以及制定適宜作物生長情況的化肥和農藥施用方案使得生態園的種植物的產量上升，產品的品質不斷優化。據萬峰林景區發布的公告，萬峰林現有綠色采摘大型種植園2個，共計120畝（1畝約等于667 m2，下同） ；中小型采摘園4個，共計約560 m2。

1.2" 現代技術在采摘園里的應用

通過考察大型種植園，園區內安裝了紅外探測頭、溫度監測儀，為園區內的草莓、琵琶生長環境提供了全面的數據支持，也為種植者提供實時的農田信息（圖1）。

另外，在上納灰村草莓種植園內，設置了監測系統，通過這個系統可以監測土壤pH、濕度、溫度等，種植戶能夠實時了解園區內植物的生長情況，通過對數據的精確分析可以減少不必要的損失（圖2）。

2" 智慧農業的作用及優勢

2.1" 智慧農業的作用

2.1.1" 降低生產成本

智慧農業可以通過優化灌溉、合理施肥，減少農藥的使用和水資源的浪費，優化農業操作和資源利用，提升了防病蟲害能力，提高了農產品的品質和安全性，減少了農產品的質量問題和食品安全問題。加深了可持續環保、綠色發展的生態理念。農民提高了風險預估意識及自然災害的應對能力。

2.1.2" 提升資源利用率

借助先進的技術和管理方式，可以更好地進行土壤、水資源和氣候等農業環境因素的監測和調控。比如，在過酸、過堿性地帶要如何改善土壤pH，或是適合哪些植物種植。

2.1.3" 促進農業的可持續發展

通過精確調控和精細管理，解決了傳統農業上過量使用化肥、農藥造成的土壤鹽堿化等問題，有效地凈化水資源和改善土壤土質（圖3）。

2.2" 智慧農業的優勢

由智慧農業的概念和特點可知，智慧農業是產業鏈、價值鏈、供應鏈和數據鏈有機協同的系統，其不僅在“互聯網+農業”模式上得到廣泛的認同，也為農業種植提供了空前的發展機遇。基于興義市當地旅游的發展趨勢，許多外出務工人員返鄉就業。生態產業園的逐步建立，為智慧農業的發展打下了堅實的基礎。

智慧農業體現了人與自然共同發展的美好訴求，也為廣大農民經濟發展方式提供了一條可行性的方案。推廣了集體組織結構升級，將種植、營銷、服務、加工等不同領域整合，讓原來的農戶產業變得更加具體化，合理分工，促使農業生產進一步服務化、社會化。

3" 實證

3.1" “互聯網+農業”平臺的建立

利用互聯網平臺傳播的廣泛性、快速性的特點為農民銷售農產品。通過“互聯網+農業”平臺，實現線上、線下的銷售模式。例如廣州市建立的智慧農業生態試驗區突出科技創新引領，以“三農”大數據為基礎，建立了5G智慧農業生態試驗區，通過電商、旅游帶動當地經濟發展，實現當地3 000多個農戶創收致富。

3.2" 農田水肥一體機的應用

山東淄博在2023年投入了水肥一體機的使用，其主要包括了兩部分：主控設備和灌溉設備。該機可以結合農作物的生長狀況和需求進行參數的調整，在預定時間內達到施肥、灌溉的目的。另外，水肥一體機也可以在工作人員按照我國灌溉技術的規范下進行參數調控。針對不同時間段植物的生長需求得到較為完善的數據，最后進行合理的評估，判斷農作物是否遇到干旱，是否有營養需求（圖4）。

4" 智慧農業方案的建立

4.1" 智慧農業方案的內容

4.1.1" 建立基礎

興義當地旅游發展迅速。旅游是興義經濟的重要支柱，當地政府大力宣傳，讓興義成為很多發展前沿的城市人口向往的第二居住地，加上即將開通的高鐵，為興義市以后的旅游發展帶來了不可估量的經濟效益。旅游經濟的發展讓農家樂、采摘園、農田互動得到了急速發展。打卡拍照、體驗鄉村情懷、感受民族文化都在萬峰林、醇景區、馬嶺河峽谷景區逐漸開展起來，尤其是在萬峰林，博物館、福字田、萬佛寺等都無不在彰顯當地獨有的布依民族文化。

4.1.2" 智慧農業方案的內容概述

基于興義市旅游的發展，要以綠色經濟發展、鄉村振興、人才引進為目的，旨在建立一個基本完善，并投入到鄉村發展的大環境中去且可得到施行及采納的方案。我們在方案中提供了關于智慧農業與旅游發展、民族文化結合的多種結合的發展方式。以線上、線下問卷調查的方式獲取了關于萬峰林稻田種植戶的建議，走訪了萬峰林博物館、以農業突出為特色的福字田、稻田音樂會的演出現場。

4.2" 智慧農業方案的建立

4.2.1" 問卷調查

本文利用線上、線下的問卷調查以及抽樣調查的方式對興義市萬峰林景區的相關農戶進行了調查訪問。多數人對智慧農業的發展與建立持樂觀態度，但是在梳理農業與現代科技的發展問題時，多數認為前期資金投入較大，使用先進設備的人才少，導致資源浪費（圖5）。另外，利用了中國家庭追蹤調查2016—2019年面板數據，分析中國農戶創業發展的現狀。農戶大部分以原始方法種植藥材、農作物，作物只有少部分成活或者是以失敗告終。農業發展的好壞，不僅要依靠農作物的優良決定農民的盈虧，更要以多方面的發展為契機，才能更好地立足于市場。

4.2.2" 問卷數據分析

興義市當地旅游發展的前景以及獨特的民族文化是對智慧農業推廣和發展的最佳機遇，建立智慧農業的核心是減少資金使用、人力的投入，使得勞動力有更大的開發空間。要結合傳統與現代種植的方式促進農業發展，另外，要實現現代化農業種植的新方式，還要大力發展餐飲、娛樂。讓更多的游客體驗到現代科技給農業帶來的巨大改變。

4.2.3" 調查結果總結

多數農戶對智慧農業發展持樂觀積極態度，并愿意將智慧農業的框架結構以及設想投入到基本農業種植中。風險預估、減少因自然因素導致的損失、增加農業產值、吸引游客及減少基本投入是農戶最關心的問題。因此，提出一份合理且適宜的可行方案是當地農戶最渴望的訴求。

4.3" 方案施行及結果總結

4.3.1" 框架結構的搭建

智慧農業的建立采取了上、中、下游的3個階段施行。上游包括種子、設備、農藥、選種及化肥等供應的狀況選擇；中游包括了育種、采摘、農業發展與民族文化、旅游文化相結合的方式；下游包括了農業的銷售、經濟效益狀況、對農產品的加工等。

在中游階段要實現育種、選種則要通過精確的數據支持，對當地氣候、土壤的條件作出準確判斷，選擇較好的抗旱抗寒作物以此來增加產量。另外，要基于數據的分析對作物的間距、種植方式進行合理的評估。

另外，要建立一塊實驗場地，判斷方案的可行性。通過智慧管理、實時監控和數據分析，及時發現方案的漏洞與不足。

最后，經過下游階段，分析是否達到以下預期效益：第一，產值是否得到了有效的提升；第二，資源是否得到了最大化的利用；第三，在旅游上是否具有吸引性的互動體驗；第四，是否實現讓農民增加了收益，對農業現代化是否具有推進作用。

4.3.2" 實施步驟

首先，對農戶的需求進行分析，不能盲目或依靠經驗主義，要對當地現有條件進行分析，深入了解農民的渴望與期望，確保方案的可實施性。最后要完善智慧農業的技術問題和減少設備搭建的建設周期。

其次，要對相關人員進行培訓，推廣宣傳智慧農業，提高農民對現代智慧農業的認識與了解。另外，要加強日常數據的維護、分析，及時對出現的問題提供解決方法，并不斷優化系統方案。

最后，要及時將評估與反饋、相關的數據進行校驗與總結，不斷改善智慧農業方案，加強與農業、信息技術等相關部門人員的學習與交流，確保方案的可實行性（圖6）。

4.4" 方案施行結果

方案在興義市馬嶺河峽谷旅游景區進行了為期半年的實驗。首先，方案的實施過程施行了多個階段的實驗步驟。在選取實驗地方面，選取了靠近水源較為豐富的地段。實驗開始前當地采摘園的產量為1 000 kg/畝。按照公式

×100%=Y，

式中：A表示實驗后的產量；B表示實驗前的產量；Y表示增加產量的百分比。

實驗選取了666.5 m2的區域作為實驗用地。采用了溫、濕度檢測儀器、水肥一體機、紅外探測儀，記錄5個月的平均相關數據見表1。

通過表1可得實驗前、后產量的統計圖，如圖7所示。

由圖7分析計算可得，草莓在實驗后的平均產量為1 099.8 kg/畝，平均增比為2.32%；在經濟效益上由原來6元/kg的市場價格上升到7元/kg，平均增加了1 736元/畝的經濟收益；種植成本投入上化肥的使用量由原來的5～7 kg/畝減少至3～6 kg/畝。

5" 結論

隨著我國科技的不斷發展和進步，以及5G技術的更新換代，讓大量新興的科技進入農民生活，智慧農業作為新興的一種經濟發展方式，為旅游業、綠色經濟的發展提供助力，但對智慧農業的參與者與實驗者有著較高的技術要求。在經濟收益上，農村經濟效益得到逐年升高，結合上述數據，其分析結果如下。

1）研究表明，草莓在實驗后的平均產量為1 099.8 kg/畝，平均增比為2.32%。這證明數據化、智能化管理能夠有效地提高果蔬類農產品的產量。

2）經濟效益上由原來6元/kg的市場價格上升到7元/kg，平均增加了1 736元/畝的經濟收益。

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