探討智慧農業中物聯網技術對溫室蔬菜種植的推動作用

隨著全球人口的不斷增長和城市化進程的加快，農業生產面臨著前所未有的挑戰。在此背景下，智慧農業應運而生，成為推動現代農業升級的重要方向。智慧農業通過信息技術的應用，特別是物聯網技術的引入，極大地提升了農業生產的智能化水平。

一、物聯網智能溫室大棚建設的概念與功能

1、智能溫室的概念

智能溫室是將現代信息技術、物聯網技術與傳統溫室大棚相結合的新型農業設施。它以物聯網技術為基礎，集成了環境感知、智能控制、數據分析等多項先進技術，通過對溫室內環境因素的精準監測和智能調控，為作物生長創造最適宜的環境條件。智能溫室不僅能夠提高農業生產的自動化和智能化水平，還可以實現農作物生長全過程的數據化管理，是現代農業發展的重要方向。

2、物聯網智能溫室的功能

（1）環境精準監測功能

物聯網智能溫室通過布設多種傳感器，構建起全方位的環境監測網絡。這些傳感器可以實時采集溫室內的溫度、濕度、光照、CO₂濃度等環境參數，以及土壤溫度、水分pH值等生長基質指標。系統還可以監測外部氣象條件，包括風速、降雨量、光照強度等。通過這些精確的監測數據，管理者可以全面掌握溫室內的環境狀況，為科學種植決策提供數據支撐。

（2）自動化控制功能

基于精準的環境監測數據，智能溫室可以實現環境因素的自動調控。系統配備了通風、加熱、降溫、補光、灌溉等自動化設備，能夠根據預設的控制策略自動調節溫室環境。當監測參數偏離設定范圍時，系統會自動啟動相應設備進行調節，確保溫室內始終保持最適宜的生長環境。這種自動化控制大大減少了人工干預，提高了環境調控的精準度和及時性。

（3）數據管理與分析功能

智能溫室系統會持續記錄和存儲環境監測數據、設備運行數據和作物生長數據，形成完整的數據鏈。通過大數據分析技術，系統可以深入分析環境參數與作物生長的關系，評估生產效率，預測作物生長趨勢和產量。這些分析結果可以幫助管理者優化種植方案，提高資源利用效率，實現精準化管理。系統還可以根據歷史數據和分析結果，為種植管理提供科學的決策建議。

（4）遠程監控與操作功能

物聯網智能溫室突破了傳統溫室的空間限制，實現了遠程監控和管理。管理者可以通過手機App或網頁隨時查看溫室的實時狀態，包括環境參數、設備運行狀況和視頻監控畫面。當出現異常情況時，系統會及時發送警報信息。管理者可以遠程操控各類設備，調整控制參數，設置自動化方案。系統支持多個溫室的統一管理，可以統籌調配資源，提高整體效率。

二、物聯網智能溫室大棚在蔬菜生產中的應用

1、種植前準備工作

通過傳感器實時監測溫室內的溫濕度、光照、土壤濕度等環境參數，為植物生長創造理想條件。對土壤進行檢測，分析其pH值、養分含量，確認土壤適合所選蔬萊的種植。根據市場需求、氣候特點、溫室環境挑選蔬菜品種。需檢查溫室內的灌溉、通風及加熱系統，以確保各項設備正常運作。對傳感器和監控設備進行校準，以保證數據的準確性和可靠性。借助物聯網技術，建立自動化管理體系，提升管理效率。

2、科學選擇蔬菜品種與種植模式

（1）科學選擇蔬菜品種

① 黃瓜。選擇瓜型整齊、瓜條油亮順直、產量高的品種。例如，東農815、哈研1號等。

② 番茄。選擇抗性強、坐果能力強、精品果率高、豐產性好的品種。例如，宇番3號、東農722等。

③ 辣椒。選擇抗病、坐果性好、耐高溫、高產優質品種。例如，通研3號、通研5號、哈椒6號、蘇椒5號等。

（2）種植模式

① 黃瓜1年2茬種植模式

在育苗階段，利用智能溫濕度傳感器實時監測育苗環境，確保苗齡控制在30-40天。同時，通過智能照明系統調節光照時間和強度，特別是在春茬（2月下旬-3月上旬）期間，為黃瓜苗提供充足的光照，促進其健康生長。

在定植準備階段，配備智能耕作設備進行 3 0-4 0 c m 的深翻作業，以提高土壤透氣性。此設備可通過傳感器監測土壤狀況，確保翻耕深度和質量。此外，物聯網系統可自動施入 的腐熟農家肥 的生物肥和 的硫酸鉀型復合肥，依據土壤養分狀況智能推薦施肥方案。

在土壤消毒環節，系統可監測土壤濕度和溫度，確保在定植穴內灌注多菌靈或敵克松水時達到最佳消毒效果。定植時，通過氣象傳感器監測天氣變化，選擇冷尾暖頭的適宜天氣進行定植，確保在最佳時間（如4月20日-4月25日或7月末）進行作業。系統可自動計算并指導定植密度，確保栽植3600-4000株/ ，優化空間利用和作物生長。

② 番茄長季種植模式

播種時間通常安排在4月上旬，日歷苗齡控制在30-45天，生理苗齡以4片葉為最佳。通過智能監測系統，實時跟蹤氣溫、濕度和土壤狀況，確保在最佳條件下進行播種。在催芽后，使用營養缽進行直播，物聯網設備可以監測營養缽的濕度和營養成分，確保苗木健康生長。

在單層大棚中，定植時間一般為4月中旬-5月初。物聯網系統可以根據天氣預報和土壤溫度，智能提醒農戶選擇最佳定植時機。采用寬畦雙行定植方式，畦寬設定為 1 . 4 m ，畦面上進行雙行栽培。通過傳感器監測土壤濕度和養分，確保定植位置的土壤條件適宜。

在秋季進行深翻時，深度為 2 0-3 0 c m ，智能耕作設備可以自動調整翻耕深度，確保土壤結構良好。定植前1個月，覆蓋棚膜進行烤地處理，物聯網系統可以監測棚內溫度和濕度，確保烤地效果最佳。同時，畦面覆蓋黑色地膜，在定植位置用打孔器打孔，株距設定為 4 0 c m ，保苗1800-2000株 。

③ 辣椒1年2茬種植模式

7月下旬進行大棚育苗時，通過智能溫濕度傳感器實時監測大棚內的環境條件，確保苗期內的溫度和濕度保持在適宜范圍內。特別是在苗期內，大棚需要搭建以遮擋強光并降溫的通風和遮光設置，系統可根據光照強度和外界氣溫自動調整大棚的通風和遮光設置，白天自動覆蓋、晚上自動揭開，以保持基質濕潤并提供良好的生長環境。

在8月下旬進行定植時，系統可根據土壤傳感器數據實時監測土壤溫度、濕度和養分情況，確保辣椒定植的最佳時機和最佳環境條件。采用雙行定植，行距設定為 4 0-5 0 c m ，株距設定為 物聯網系統可根據土壤和氣候條件優化定植方案，確保每株辣椒生長空間充足，達到最佳的生長密度。在清理前茬作物時，系統可以監測棚內溫度，通過悶棚高溫有效殺菌，保證土壤環境的衛生。

施肥環節，物聯網系統會根據土壤的養分狀況和傳感器數據自動計算施肥量，推薦施入腐熟的有機肥 和復合肥 ，確保作物獲得充分的養分。

在起壟做畦時，智能耕作設備根據傳感器數據調整翻土深度和畦寬，確保畦寬設置在 8 0-1 0 0 c m ，溝寬為 ，以優化根系生長環境。

3、植株管理

（1）整枝打權

① 黃瓜

去除側枝，黃瓜主要通過主蔓結瓜，需要去掉根部以下的側枝，減少不必要的養分消耗，養分集中供應給主蔓。疏除過密枝葉，隨著植株生長，枝葉茂盛，需要及時疏除過于密集的葉片和重疊的枝條，以增強植株的通風透光性，提高光合作用效率，減少病蟲害滋生的可能性。中上部側枝如生長過于密集，適當疏剪，確保植株整體生長的平衡。

② 番茄

單干整枝，只保留主干，逐步去除所有側枝。通常在側枝長到 5 - 7 c m 時即可摘除，使養分集中供給主干的生長，有助于提升果實的品質和產量。雙干整枝，保留主干的同時，保留第1花序下的第1側枝，使其與主干一同生長，形成2個主干，其他側枝則全部去除。這種修剪方式能夠在一定程度上增加果實的數量，但要注意保持2個主干的生長平衡。

③ 辣椒

針對大部分辣椒品種，一般采用留主枝、摘除門椒下方側枝的方式。所謂門椒，是指辣椒株上最早結出的那批果實，把門椒以下的側枝去除后，能夠使養分更好地供應主枝生長，確保果實的品質和產量。隨植株生長，即便是門椒以上位置，如果出現生長過旺、妨礙通風透光的側枝，也可適當疏除，維持植株整體的良好狀態。

（2）搭架綁蔓

① 黃瓜

植株生長到一定高度并開始抽蔓時及時引蔓，將藤蔓按照預定方向牽至支架，以便其能夠有序向上生長。最佳引蔓時間為每日下午，植株水分相對較少，莖蔓較為柔軟，不易折斷。隨著藤蔓持續生長，需要每隔一段距離進行綁蔓固定，通常每 3 0-4 0 c m 綁扎1次。使用細繩輕輕將莖蔓綁在支架上，不要綁得過緊，避免勒傷莖蔓，但要確保莖蔓能夠牢固地附著在支架上，防止倒伏。

② 番茄

番茄植株生長至 3 0-4 0 c m 時搭架。例如，“人\"字形架的搭建相對簡單，在植株兩側斜插竹竿，頂部交叉固定在一起，形成“人\"字形，這種架型具有較好的穩定性。籬架沿行向每隔一定距離立1根竹竿，用橫桿連接相鄰竹竿，此方式適合種植密集的番茄田。將番茄的莖蔓用布條輕輕綁在支架上，通常每隔 3 0 c m 綁1次。綁蔓時不要綁得過緊，留出一定生長空間，確保莖蔓正常生長。

③ 辣椒

生長較高、易倒伏的品種可用“人\"字形架，穩定性較好。用塑料繩或布條等將辣椒的莖蔓輕輕綁在支架上，通常每隔20-3 0 c m 綁1道。

（3）溫度管理

① 黃瓜

物聯網系統可以通過溫濕度傳感器實時監控大棚內的溫度變化。白天時，溫度應控制在 之間，有助于提升光合作用效率和養分積累。晚上，溫度應降低至 ，促進黃瓜的正常生長和養分轉化。若遇到天氣突變，物聯網系統可以快速識別溫度變化，自動啟動調溫措施，或在高溫天氣時啟動通風和遮陽系統，防止溫度過高影響植株健康。

② 番茄

白天，物聯網系統會通過溫濕度傳感器確保溫度控制在 之間，促進光合作用和養分儲存。夜間溫度應調節至1 5 -1 8 % ，幫助番茄進行有效的養分轉化。當遭遇寒流或氣溫驟降時，系統會根據外部環境的變化自動開啟保溫措施，如關閉通風口，以避免植株凍傷。若遇到高溫天氣，系統則會開啟大棚通風口或遮陽網，調節溫度，減少高溫對番茄植株的損害。

③ 辣椒

白天的溫度應維持在 ，這一溫度范圍能夠促進辣椒的光合作用和果實發育。夜間，物聯網系統會自動調整溫度至 ，促進植株的養分轉化。在溫度驟變的情況下，系統會根據外部環境變化，調整棚內的溫度，如通過關閉或啟動通風系統來維持穩定的溫度條件。

三、智慧農業下物聯網技術在棚室蔬菜生產中水肥一體化技術的應用

1、農田情況監測

（1）水分監控

① 土壤水分

電容式土壤水分傳感器通過監測土壤介電常數的變化來評估土壤的含水量。電阻式傳感器則是基于土壤電阻隨水分變化的原理進行工作的，當土壤水分增加時，電阻值會相應降低。這些傳感器精確地埋設在溫室土壤的不同深度和關鍵位置，全面準確地獲取土壤水分數據。

② 空氣濕度

通常使用濕敏元件來檢測空氣中水氣含量的變化。這些元件會隨著空氣濕度的變化而發生改變，將這些變化轉化為可被測量的電信號。通過在溫室內合理布置空氣濕度傳感器，可以實時監測棚內空氣濕度的變化情況。

（2）病蟲害監測

① 蟲害監測

安裝在棚室內的攝像頭，能夠實時監測植株上是否出現有害蟲。記錄其數量和分布情況。物聯網設備檢測害蟲的活動頻率、飛行軌跡等信息，幫助種植者識別害蟲的種類及其危害程度。當系統發現溫室內有大量害蟲時，自動發出警報。

② 病害監測

通過傳感器監測溫室內環境參數，以及植株的生理指標變化，可以及時發現蔬菜是否受到病害的影響。當檢測到病害發生時，物聯網系統會根據監測數據發出預警，提醒種植者采取措施，防止病害的發生和擴散。

2、自動灌溉

（1）自動灌溉系統的智能運作棚室內設置土壤濕度傳感器，持續監測土壤含水量，低于預設閾值時自動觸發灌溉系統。中央控制單元整合分析傳感器數據，自主判定灌溉時機和用水量，實現智能化管理。借助移動終端或計算機平臺，達成遠程監控和調節灌溉方案的目的，確保管理的靈活性。

（2）不同灌溉方式及動態調整策略

滴灌系統將水分直接輸送至作物根部，最大程度減少水分損耗。噴灌系統適用于大面積灌溉需求，確保水分均勻覆蓋。根據作物生長周期和天氣狀況動態調整灌溉策略，高溫天氣增加灌溉頻次，陰雨天氣暫停灌溉。

3、施肥

（1）黃瓜

利用土壤傳感器實時監測土壤的氮、磷、鉀含量及濕度，確保施肥量的精準。通過物聯網設備，自動記錄施用的有機肥和復合肥的種類與數量，施用 的雞糞、豬糞、牛糞和 的硫酸鉀型復合肥，并根據傳感器數據調整施肥計劃。配備智能耕作設備，自動進行深翻作業，翻耕深度2 0-3 0 c m ，確保肥料與土壤充分混合。

（2）番茄

通過數據分析，結合土壤情況和上茬作物的生長情況，智能推薦施用優質農家肥 和其他肥料，同時施用磷酸二銨 2 5 -4 0 k g 、硫酸鉀 2 5 k g 左右或15-15-15、17-17-17平衡復合肥 5 0-6 0 k g 。使用傳感器監測土壤中的鈣、鎂、硼、鐵、鋅等微量元素的含量，確保施肥的科學性和有效性。

（3）辣椒

施用腐熟有機肥 、復合肥 3 0 - 5 0 k g / 。在辣椒定植后，通過物聯網系統監測根系生長情況，自動提醒農戶進行第1次追肥，并推薦適量的提苗專用水溶肥或尿素 。記錄每次施肥的時間、種類和數量，利用大數據分析優化后續的施肥策略。

總而言之，本文從物聯網智能溫室大棚建設的概念與功能、物聯網智能溫室大棚在蔬菜生產中的應用、智慧農業下物聯網技術在棚室蔬菜生產中水肥一體化技術的應用三大方面展開分析。希望通過本文的探討，能夠為大棚蔬菜種植的實踐者和研究者提供有益的參考，推動農業的創新與發展，實現更高效的農業生產模式。

（作者單位：152400黑龍江省慶安縣慶安鎮鄉村振興發展服務中心）