智慧农业在蔬菜栽培技术应用方向的探索

李庆华

现代农业要求努力提高土地产能，变资源高耗型农业为资源高效型农业。突破水肥资源约束，以节水科技服务现代农业，是提高土地产能、实现农业转型升级的关键一环。大力发展节水农业，控制农业用水总量，推动实施化肥施用量零增长行动，提高水肥资源利用效率，加快推进水肥一体化工作，促进农业可持续发展。在此战略背景下，水肥一体化技术和智慧农业的探索，逐渐在蔬菜种植、无土栽培等领域得到推广普及。

一、农业蔬菜栽培技术的基本内涵

无论在任何时期、任何地域，农产品的质量与产量对于经济发展都起到了至关重要的作用。自改革开放以来，我国居民生活水平不断提升，人们对食品也有了新的要求，改善农业种植技术是农业发展的必然趋势。在当前众多栽培技术中，温室大棚技术是我国应用最广泛的一种栽培技术。采用温室大棚技术种植蔬菜，一方面可以促进蔬菜健康生长；另一方面可以提升蔬菜的质量与产量。

二、农业蔬菜种植的具体特点

智能蔬菜种植的相关优势表现在以下三个主要领域：

第一，过去种植业以人力资本为主，效率低，人力资本投入高。在现代农业种植中，农业设备的兴起取代了人工育种，蔬菜种植向工业化和机械自动化发展。机械设备的普及，一方面可以提高蔬菜种植效率；另一方面，它可以尽可能减少劳动力资源投入，间接降低种植成本。

第二，当前蔬菜种植实现了精准营销推广。根据不同地区条件选择不同的蔬菜种植方式，既能充分满足销售市场发展的需要，又能兼顾市场供需，及时纠正作物种植发展趋势。

第三，蔬菜大棚种植技术长期以来广泛应用于蔬菜种植领域，也是生活中最常见的种植技术。在实际操作中得到农民的认可和青睐，可以保证蔬菜在良好的环境下健康生长，可以大大提高蔬菜的品质。

三、农业蔬菜栽培的主要因素

1、土地因素

无土栽培技术是优良的种植技术之一，但对技术、机械、设备、环境要求较高，不适合所有室内种植环境，因此尚未得到广泛应用。目前，蔬菜种植在我国农业发展中的主要应用方式是土层种植。土壤是蔬菜的重要介质，土壤的质量直接影响蔬菜的生长水平。因此，专业技术人员和农民需要在种植前对土壤层进行分析，并有效利用土壤层的优势来执行蔬菜种植的任务。

2、区域因素

我国的土地总面积很广，南部和北部的气候差异很大，这也对蔬菜的种植和生长造成了不同的危害。因此，我国各地的食品原料增长具有一定的区域特征。农民应在具体的蔬菜种植工作中结合当地的自然条件、土壤类型和季节差异，制定科学合理的方法，以满足一定地区蔬菜的生长要求。

3、增长周期的时间要素

蔬菜的种植和生长受到生长周期的影响。两种蔬菜同时种植通常有互助和约束的关系。农民应适当掌握蔬菜的生长规律，综合区域条件，提前制定蔬菜种植计划。

四、智慧农业技术类型

1、环境监测物联网系统

智能农业使用传感器收集有关作物生长、土壤层和气候的相关信息，并将收集到的数据传输到通信基站，然后传输到云数据库。它利用大数据、人工智能等技术构建农牧业数据模型，包括蔬菜生长、灌溉、疾病实体模型、温室控制模型等，还可以同步控制灌溉和水肥一体化机械设备，检测设备生产过程中各种设备的运行情况，根据手机应用软件、PC 等实时查看蔬菜的生长情况，完成农牧业生产的数字化。

2、农业大数据

农业大数据是指对农业领域大数据技术核心概念、技术和方法的实践探索。当涉及农业和畜牧业生产过程时，根据卫星遥感技术收集蔬菜生长环境下各种性能指标的数据信息，并将其上传到本地或云数据库，分析农业生产的历史记录和实时监测系统数据信息，提高农业总种植面积、进度、生产、自然条件和灾害抗压强度的相关监测水平。大农户可以在作物生长过程中有效避免气候灾害，有效选择适当科学合理的控制方法和种植技术，从前面到后面提高农业生产的效率和产量。

3、人工智能应用

人工智能应用主要应用智能监测系统，可以预测和分析气候和作物产量，预防和控制疾病等，主要使用机器视觉和图像识别技术。现阶段，人工智能技术的各种技术的应用已经应用于智能农业制造的各个阶段，主要包括智能灌溉自动控制系统、土壤水分实时监测、数据分析系统、土壤成分和肥料效率、种子质量评估、疾病预防、智能温室大棚设备的调整等，以及人工智能应用开发的瓜果蔬菜采摘机器人、农产品质量设备的自动检索等。

4、3S 技术简介

地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球定位系统（GPS）统称为3S 技术。GIS 用于空间数据可视化的查询、分析和综合处理，RS 可大范围获取地物信息的特征和变化，GPS 可以快速定位并获取准确的位置信息。三者紧密结合为智慧农业的发展提供了重要技术手段。3S 技术在农作物估产、动植物长势监测、病虫害预报、定量施肥与灌溉、农业自然灾害监测、农业生态环境监测、土地资源退化监测、土壤适宜性评价等方面有着广阔的发展前景。

五、智慧农业在蔬菜栽培生产领域中的应用

在温室或塑料大棚蔬菜栽培生产中采用先进的监测技术，可以实时监测蔬菜，特别是可以实时了解蔬菜生长所需温度和湿度，便于种植户及时调整，保证具有适宜各类蔬菜健康生长的温度与湿度条件。而且，还可以实时监测设施内蔬菜生长状况和营养状况，便于管理人员根据蔬菜生长的需要，适时地进行营养补给，以保证蔬菜的健康生长，并解决蔬菜在生产中遇到的问题。

利用现代化监测技术可以让蔬菜始终处于良好的生长状态。在蔬菜销售领域利用现代化的智能技术，能实现企业利用条形码向顾客传达各类蔬菜的信息，可进行农产品溯源。高质量的蔬菜能得到消费者的认同，在一定程度上树立品牌形象，增加种植户的经济收入。目前蔬菜栽培中智慧农业的应用主要包括以下几方面：

1、智慧农业物联网系统的应用

①蔬菜生长全过程的智慧感知

智能传感系统主要由物联网监测终端设备和物联网技术传输终端设备组成。物联网监测终端设备负责采集蔬菜种植区的气体温度、湿度、光照强度等环境数据。收集的数据被发送到物联网技术传输终端设备。传输终端设备汇总多个无线传感器网络系统软件推送的数据，然后打包上传到虚拟机。无线传感器网络系统可以在长时间无人状态下工作。农业生产者可以通过手机、电脑、PC 或其他移动互联网机器和设备随时随地进行数据监测，释放大量人力资本，同时确保蔬菜生长的正常自然环境。

②智慧农业云平台

根据实时动态测试和分析，现代智慧农业物联网云平台可以在所有运营点实现数据可视化。根据蔬菜种植不同区域分布的传感器连接点，不断获取数据，主动发送给操作员进行准确的数据参考，并根据时间范围编制蔬菜生长过程中各种主要参数的数据分析表。用户可以实时控制蔬菜生长的自然环境中的数据转换，并立即制定生产计划。在这个过程中，它还可以提供智能预警。通过分析物联网智能传感器技术，根据蔬菜作业现场采集的环境数据，可以根据预设的阈值类别主动上报和提示，有效调整蔬菜作业现场的自然环境数据，操作现场精密机械制造。

同时，农产品溯源和数据管理系统是蔬菜种植、生产和销售全过程的保障。蔬菜食品溯源可以实现蔬菜生产中数据的采集、归纳、存储和解决，完成覆盖蔬菜种植、粗加工、预包装食品、商品流通、零售等环节的关键功能分析。为公司提供跟踪新项目的灵活配置和个性化系统软件开发，为用户提供跟踪标准规范体系建设和业务流程再造服务项目，以实现蔬菜产品品牌化、从田间到餐桌、全程跟踪到底的总体目标。农牧业数据管理系统可以实现科研专家远程控制，处理农民的各种问题。它是一种计算机语言系统软件，模拟权威的人类专家来处理农业领域的问题。根据数据管理系统，它可以分析环境因素和蔬菜的生长情况，为操作员提供建议和指导，执行日常任务，减少处理农牧业问题的时间。

2、智慧灌溉水肥一体化

水肥一体化技术集灌溉和施肥于一体。根据远程控制系统和管道压力系统软件，在灌溉的前提下，肥料将根据蔬菜的需要与农田灌溉均匀混合，然后转移到蔬菜的根或叶上，水分和养分将均匀、准确地分配到蔬菜上，完成水肥一体化，肥料随水流动。

不同作物在生长期所需的水量和肥料量应根据不同生长期的不同需求立即分配给蔬菜。水肥智能集成可以利用智能传感器技术通过物联网收集的蔬菜工作环境的气候数据，计算蔬菜的情况或每个生长期的需求，并确定灌溉时间、需水量和肥料消耗量。它可以满足不同蔬菜不同生长环节的需要。在蔬菜种植和生产中，它可以节约水、肥料、时间和劳动力，并且安全高效。

3、智慧温室设施蔬菜生产

由于四季气温变化大，在冬天难以适应蔬菜生产需要。利用现代化的温室、大棚蔬菜种植技术，可以为种植户提供适宜的种植环境，让其在一定程度上维持正常的生长状况，提高农民的生产效益和质量。通过控制温室大棚的温度、空气、光照、二氧化碳、水分、养分等调控设施内小气候，满足蔬菜对生长环境中温、光、水、肥、气的需求，实现温室种植生产的高效自动化和精准化管理，显著提升设施蔬菜的均一性和商品性，真正实现节能环保、提质增效的目标。在设施蔬菜种植中采用无土栽培技术，根据各类蔬菜在不同生长期的需求配制营养液，能有效调控植物养分的摄取量，有效增加植物的资源利用，减少病害的发生。

目前，的设施蔬菜栽培采用无土栽培技术、水培技术生产的叶菜类产品表现出优产、高产、低人工成本、节肥节水等特点。蔬菜温室种植技术已在部分地区代替了传统种植模式，不再受地域、温度和时间的限制。

近年来，智能耕种技术正在逐步取代传统耕种技术。自动化点种机械从基质装盘到精准播种、覆土压实全程自动化，提高了育苗效率；自动化蔬菜移栽机实现苗盘输送、取苗、投苗、栽植、覆土、压实、苗盘回收全过程。蔬菜设施种植过程中，智慧农业系统不仅可以自动采集蔬菜大棚中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等各项环境参数，还能实时获取作物生长信息数据，根据各类信息数据的反馈，实现对生产园区自动化灌溉、温度管理、施肥等一系列的自动化控制。

4、建设基地

①建设展示基地。在重点农业示范基地和蔬菜生产标准化示范基地中建立蔬菜种植新技术、新模式展示区。此外，还应建设科学技术推广项目对接基地。展示基地以县级、镇级农技中心为主体，合作社为辅助的形式展示栽培，主要是由县支持建设，通过展示不同镇区的种植成果，提高科技种植的应用水平，可以让农户直观观摩到蔬菜种植成果，让农户更加全面地了解到最新栽培技术。

②建设试验基地。在农业示范园中，建立蔬菜新品种、新模式、新技术等试验基地，将试验基地与科研院校做有效对接。试验基地以科研单位为建设主体开展试验内容。科研单位的新成果不能马上投入栽培，应提前对其开展实地试验工作。不仅是为了检验技术在本区域的适应性，还是为了提高技术在区域的技术成熟度和适用层次性。

③建设示范带动基地。在主要蔬菜种植区应及时展开新品种推广工作，建立蔬菜新技术、新模式等示范带动基地，为推广农业技术拓宽道路。由当地镇村组织建设农业示范带动基地，以示范农户或合作为展示主体进行带动种植。通过示范农户的实际种植情况展示基地技术的成熟程度。

六、蔬菜栽培技术的发展与问题探讨

1、蔬菜生产技术的革新力度不够

部分地区对现代蔬菜种植技术的模仿和借鉴泛滥，缺乏适应本地蔬菜栽培的技术革新，致使技术推广的成效很难实现。需特别指出的是，在种植技术上要根据各地气候、环境条件，进行有目的改良，避免出现栽培技术使用不合理与不适应的情况。目前，由于科学技术水平的不断提高，在蔬菜种植和经营中出现了许多新的技术和装备，而新技术的普及推广较难做到大面积应用。在蔬菜生产中，农业自动化机械新技术、新装备等的推广难度较大，在一定程度上制约了我国无公害蔬菜、绿色蔬菜等高品质蔬菜的发展。

2、强化智慧农业下的蔬菜种植技术发展策略

①拓宽现代蔬菜种植技术的推广范围

随着我国农村经济的快速发展和人民对生活质量的要求越来越高，为了满足当前的市场需要，必须进一步充实和改进蔬菜种植技术。在推广蔬菜技术的过程中，除了要大力推行技术外，还必须加大宣传力度，适应市场变化，为种植户提供相应的技术支持。

②促进蔬菜栽培生产的机械化

蔬菜生产的机械化发展是大势所趋，农业技术工作者可以针对植物的生理节律和外部条件，开发各种功能齐全的农艺装备，提高蔬菜产量，进一步改善和优化的蔬菜产量。但是仍有一些地方采用传统的种植模式，存在很大的危险且收益较低。应加大对农机的研究力度，开发出更容易推广和更简便的农机，推动蔬菜种植的传统模式逐渐朝着现代化、智慧化方向发展。

③推动蔬菜种植技术发展的设想

将传统农业的种植管理技术和智慧农业的理念相融合，以创新的方法融入蔬菜生产中。专业技术人员给种植户讲解种植方法及要点，并长期提供免费的技术支持，让蔬菜种植户直观感受、体验新型栽培技术的益处。同时，加强对种植户的支持和技术的培养，通过产业协会和专业合作社，组织技术骨干，定期向农民传授先进的技术。

综上，蔬菜生产具有地域性、季节性、专业性、复杂性等特点，不同种类的蔬菜具有不同的生产管理流程。为了实现蔬菜生产管理专业化、标准化、智能化，提高生产管理的效率，应打造符合蔬菜栽培生产自身特点的生产管理系统。智慧农业的发展，可对蔬菜全生产流程的每个环节进行信息化、智能化管理，包括规划生产流程、自动化任务管理、即时沟通交流、巡园监督管理、病虫害图像识别、农资投入品管理等全方位管理，提升蔬菜生产的专业化与标准化水平。随着技术的不断发展和融合的不断深入，智能技术一定会助推蔬菜产业实现高质量快速发展。