設施農業中信息化技術的應用探索

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隨著經濟社會和科學技術的發展，農業信息化迅速發展，已成為推動農業經濟與農業科技發展的主要動力。以信息技術和生物技術為代表的農業高新技術的突破，引發了以知識為基礎的農業產業技術革命。設施農業作為集約高效可持續的農業生產方式，是現代農業發展的必然選擇。

1．積極推進信息化技術在設施農業應用的必要性

加快推進設施農業信息化技術的應用，是降低勞動強度和勞動力成本，提高勞動效率的迫切需要；是優化資源利用率、節省和替代不可再生的物質和能量資源，實現農業可持續發展的基礎之一；是精準控制環境因子，實現農產品生產全過程管控，獲取高質高產高附加值的安全農產品，提高產業經濟效益的重要舉措；是減少農業生產資源消耗、降低環境污染和負擔的重要措施。

2．信息化技術在設施農業推廣中存在的問題

（1）設施農業信息化技術尚不夠先進目前，國內的精細作業技術和智能裝備研究還處于初級階段，與先進國家存在一定差距。國外引進的信息化服務系統，不能很好地適應國內農業生產的實際，針對性差、成本高、維修費用高。農業機器人研究還處于試驗驗證階段，無法在設施農業的應用中發揮作用。（2）信息化技術應用成本高，農民需求意愿低我國設施農業主要類型為連棟溫室（占設施總面積的3%）和日光溫室、塑料大棚（占設施總面積的97%）。連棟溫室標準化程度高、設備先進，信息化技術應用較多；而其他設施標準化程度不高，配套裝備多以手工操作為主，如需應用信息化技術則必須改建，但信息化建設需要投入大量資金，見效慢、回收期較長，使得一些地方和企業不愿投資建設。（3）設施農業信息化建設“碎片化”信息化過程中要建設各種數據庫，如農業遙感數據、氣象數據、土肥水數據、視頻數據等，但由于數據標準不統一、表達方法不規范等問題，導致相互間無法兼容，也無法實現與大量開放的農業數據庫共享，以及大量智能服務系統的互操作。建設的“碎片化”問題，制約了設施農業信息化技術向縱深發展。（4）缺乏復合型技術人員設施農業一線信息化管理人員整體專業素養不高，不能熟練應用互聯網及計算機等信息技術和科技知識，而專業的信息化人才農業知識又不足，導致信息化技術難以在設施農業中充分發揮作用。

3．設施農業信息化裝備體系的構建

（1）環境調控系統一是環境因子采集系統。通過分布式感知器件，對設施環境中不同位置的多種環境參數，如光、溫、水、氣、肥等進行感知，并通過無線傳感器網絡將感知數據匯聚，利用感知網絡、傳輸網絡、決策應用等系統對數據進行解析，有效評估設施環境。二是全自動光溫調控系統。在總控系統設置不同時間段的光照和溫度閾值，根據采集系統得到的光照、溫度數據，通過自動化遮陽或補光滿足植物光照需求；通過全自動或半自動控制設施天窗開合、遮陽降溫、暖氣升溫等智能控制環境溫度，實現作物生長環境的精準控制，保證作物生產質量。三是遠程實時環境監控系統。設施區域內放置360度全方位紅外球形攝像機，可清晰直觀地實時查看區域內作物生長情況、設備遠程控制執行情況等。（2）生產管理系統一是土肥水一體化灌溉系統。不同的作物、不同的生長期，對水質、肥料的需求不一，通過水肥一體化灌溉系統，監測作物生長根系環境養分信息，根據實測信息提供水肥配比，包括氮磷鉀及復合肥自動配比與精量計算的方案，并通過遠程調控實現自動化灌溉，實現土壤養分的實時監測、及時預警和確定施肥的智能控制目標。二是設施病蟲害自動監控及預警防控系統。通過搭建在設施內的智能蟲情檢測設備，如遠程拍照式蟲情測報燈、遠程拍照式孢子捕捉儀等，隨時遠程拍照指令，或設置時間自動拍照上傳，完成蟲情信息、病菌孢子的圖像及數據采集，通過圖像信息庫及技術分析功能如昆蟲識別系統等，實現自動分類計數，分析病蟲變化，預測病蟲發生時間和趨勢，根據分析結果遠程控制噴藥設備的使用。三是作物養分診斷監測系統。是基于物聯網技術和近紅外光檢測技術,對農作物的生理、養分等各項指標進行分時檢測，如連續光譜、葉綠素含量、氮素含量、葉面積指數等，為高端農業提供精細數據。四是農產品安全質量溯源。在作物生長過程中的農藥投入、灌溉施肥、落蔓、植株整理、生長等精細作業管理信息，以及基質、肥料等生產資料信息和生長過程中環境因子信息進行采集備案，配合后期農產品包裝標識和物流配送等各環節信息，做到農產品安全質量溯源。（3）作業生產系統利用物流輸送裝備將各節點作業裝備連接起來，構成物流裝備化生產系統，包括苗床輸送軌道系統、苗床輸送天車、穴盤裝床機、盆栽花卉裝床機、穴盤清洗機和苗床清洗機等，加上優質農產品儲藏設備的遠程管理技術、自然災害預警與救災指導等，達到規模化、智能化和信息化的設施農業生產。

4．推廣建議

（1）推廣先進適用技術設施農業信息化的目的是提高農業效益，降低勞動力成本及提高農產品品質。投入產出比是引入信息化技術時要考慮的重要因素。對于技術比較成熟，成本不高的自動化設備，如一體化灌溉系統、植物補光燈、智能卷簾及天窗開合、自動升降溫系統，應該大力推廣。（2）增加研發投入部分設施農業高新信息化系統，如植物工廠、植物表型檢測分析系統、作物養分診斷檢測系統、智能機器人等，雖然應用性不強，但是對高新學科的科研支撐有重要作用，因此，要增加投入，加強高精自動化裝備和信息化技術的研發。還有部分適應性廣，但穩定性有待改進、經濟效益不明顯或推廣還不成熟的技術，要加強試驗示范，在示范園區內開展多樣本的重復試驗，待成熟后推廣應用。（3）加強宣傳和扶持要通過多種途徑加大信息化技術的宣傳與示范，加強對農民的引導，提高廣大農民的信息化意識。對節水、節肥、節藥、節能等信息化技術，要加大補貼力度，讓信息化成為老百姓“用得上、用得起、用得好”的先進技術。（4）加強人才的培訓要重視農業信息化技術人才的培訓，將信息技術與農民特別是新型職業農民培訓結合起來，從技術操作層面加強對信息技術、計算機技術的實踐應用能力培訓。同時，要培養不僅精通計算機技術、網絡技術，又熟悉農業生產管理的專業人才。

作者：金蓉 單位：浙江大學農業試驗站