西瓜种植标准化数字模型

殷玥 方逵 易胤

[摘要]西瓜是一種典型的农作物，西瓜种植的精细化管理可以有效提高其经济价值。通过将西瓜种植过程中的选苗、浇水、施肥和采收等步骤转化为种植标准化流程，构建了一套西瓜种植标准化数字模型，为西瓜的种植提供科学高效的信息化管理。

[关键词]西瓜种植;标准化;精细化;物联网;数字模型

[中图分类号]S651[文献标识码]A

1    引言

精细农业是20世纪80年代末由美国、加拿大的一些农业科研部门提出的，并在国家政策的支持下，大力推广精细化管理的建设和应用。在瓜果种植业精细化管理方面，美国充分结合了GPS、GIS和RS等高端的信息技术，大大提高了精细化管理水平。德国作为欧洲发达农业的典型范例，他们采用一套集种植和经营于一体的全程服务软件用于精细化管理，提高了劳动效力。

我国启动瓜果种植的精细化管理系统研究和应用相对较晚，初步的研究也取得了一定的成就，如付兵等人通过进行BP神经网络算法预测瓜果病虫害，构建生产智能管理平台、专家诊断服务系统平台和溯源交易平台，但是这些平台的适用范围小，利用效率较低，操作成本大，在使用的过程中仍然困难重重。还有部分的农业生产方，其管控农业生产和结合了RFID、3G、ZigBee等物联网的一系列的信息技术，充分展示了精细化管理系统的高效之处，也起到了精细合理施肥、预防自然灾害和病虫害、降低了生产成本的作用。其在利用之初都是颇有成效，但是由于地理环境的限制，大规模的铺开农业精细化管理还需要继续寻找发展和生产的共性。

2    农场种植标准化工作体系

湖南地区的西瓜一般是在3月中、下旬开始播种育苗，但是此时正处于雨水多、梅雨季节长和气温较低的天气状态中，容易出现死藤、坐果、瓜果畸型等问题，严重制约了西瓜产业的良性发展。特别是，在传统的种植生产管理条件下，不能及时观察农作物的生长，对突发的问题也由于信息水平落后而无法及时与农业专家取得沟通。通过建立西瓜种植标准化体系，提高西瓜种植信息化水平。

根据季节、品种的不同，各个阶段的栽培技术要求，详细定制技术标准和作业参数，对各个栽培基地进行详细的栽培作业指导，对每一个批次和基地的农作物相关种植工作设计相应的计划，形成种植标准化体系，如图1所示。

3    农场种植标准化规范设计

农业科技水平和地域的限制，我国农业呈现小聚群的农事活动的局面，农户之间的信息交流匮乏，也缺少与掌握先进农业生产技术的专家交流，农民主要依靠经验种植农作物，很少针对农作物生长情况、病虫害等问题进行科学研究和分析后进行农业活动。没有合理标准化的作业流程依据，一些农业经验尚浅的农户开展了过多或过少的水肥管理活动，造成农作物生长情况良莠不齐，损伤了农产品的经济效益。特别是农作物的使用农药化肥方面，由于没有合理的标准，往往是造成农药残留超出合理的指标，容易导致人食用后出现健康问题，严重影响了食品安全，为了保证种植的标准化，我们根据湖南地区的西瓜生长习惯，梳理西瓜生长各时期的标准流程。

3.1    缓苗期管理（定植后1周）的标准流程（如图2所示）

对瓜果的种植主要从栽培、温度和水肥三个维度进行管理。在西瓜的缓苗期，采用全覆盖和半覆盖栽培时，定植后立即扣好棚膜，对农作物生长的基地进行基地现场全景和经过无线传感器数据的导出进行实时的监控。温度管理：白天的温度标准是30℃±3℃，夜间温度标准是15℃±3℃，最低不低于5℃。湿度管理：在底墒充足的情况下，根据土壤和空气的湿度监测，根据数据实时微调，不过，缓苗期间一般不需要浇水。栽培管理：缓苗期主要的任务是防治病虫害，对于生长情况较好的部分进行存档，若农作物生长情况中出现异常情况，可通过预警部分告知农场技术员和管理员解决处理，及时将病虫害扼杀在摇篮里。

3.2    伸蔓期管理（定植后2～4周）的标准流程（如图3所示）

伸蔓期，是相对来说较为关键的时期，不仅对种植基地进行现场全景的展示，而且农场员工开展日常巡检，以保证农作物情况的有效的掌握。温度管理：瓜果的栽培应该尽量采用全覆盖和半覆盖的方式，白天的温度标准是25℃～28℃，夜间的温度标准是13℃～20℃。在智慧感知模块功能的监测下，如果超出标准，也会同步进行预警，并提示农场员工解决问题;水肥管理：缓苗后需要对苗浇足量的水，以后，如土壤墒情良好时开花坐果前不再浇水，如在日常巡检和智慧感知过程中发现存在干旱情况，则需要在瓜蔓长30cm～40cm时再浇一次小水，可增加西瓜营养;在伸蔓初期，结合浇缓苗水每667m2追施速效氮肥5kg，不施肥时在瓜沟一侧离瓜根10cm远处开沟或挖穴施入;吊蔓：在农场技术员发现瓜蔓长30cm～40cm时，需要开始开展吊蔓工作，采用单蔓整枝的方式，及时吊蔓。并且每天都需要进行剪除侧蔓。

3.3    开花坐果期管理（定植后5～8周）的标准流程（如图4所示）

温度管理：尽量全覆盖栽培，必须严密监控，白天温度标准在30℃±3℃，夜间温度标准是15℃～30℃。水肥管理：此时不再额外施加肥料，并且对浇水进行控制。人工辅助授粉：每天早上9：00以前，农场技术员可以利用授粉工具将雄花的花粉涂抹或者点缀在雌花的柱头上进行辅助授粉，授粉情况同步进行建档、存档。农场技术员在日常巡检中，如果发现幼果长至鸡蛋大小，并且开始褪毛时，将开展选留果的工作。

3.4    果实膨大期和成熟期管理（定植后9～11周）的标准流程（如图5所示）

温度管理：此时气温已比较高，要注意适时放风降温，把棚内气温控制在35℃以下，但夜间温度不得低于18℃。水肥管理：在幼果鸡蛋大小开始褪毛时浇第一次水，此后当土壤表面早晨潮湿、中午发干时再浇一次水。如此连浇2～3次水，每次浇水一定要浇足，当果实定个（停止生长）后停止浇水。结合浇第一次水追施膨瓜肥以速效化肥为主每667m2的施肥量为磷肥（P2O5）2.7kg，钾肥（K2O）5kg，也可每667m2追施饼肥75kg，化肥以随浇水冲施为主，尽量避免伤及西瓜的茎叶。

3.5    采收期的标准流程（如图6所示）

小果型西瓜果型小，从雌花开放到果实成熟的这段时间短。雌花开放后37～40天采收第一批瓜。采收的时间尽量选在上午的10点前或6点以后进行，因为西瓜在夜间是处于低温状态，发散了大部分热量，如果选择温度较高的时候采收将会导致西瓜温度过高而加速呼吸，会降低西瓜的甜度等因素，从而影响西瓜整体的质量。

4    结束语

通过分析湖南某基地的西瓜种植方法，根据本地天气等自然因素制定种植流程规范，开展西瓜种植标准研究，实现了西瓜种植规模化、高效化生产。通过农场管理员、技术员不断的巡检记录西瓜生长数字档案，不断优化数字模型，可以进一步提高西瓜生产的效率。

[参考文献]

[1] 何璐，高珍冉，狄光智，等.农业信息化关键技术及发展趋势研究[J].现代物业（上旬刊），2014，13（5）：94-96.

[2] 刘丽伟.美国靠信息化发展精确农业[N].经济日报，2013-12-10（013）.

[3] 李仕柯，刘旗，贾磊.永城市农业现代化模式研究[J].河南农业科学，2011，40（2）：8-11.

[4] 唐珂.国外农业物联网技术发展及对我国启示[J].中国科学院院刊，2013，37（6）：700-707.

[5] 付兵.物联网精准农业系统在瓜果种植中的应用[J].科技通报，2014（1）：106-109.

[6] 陈蕃.农场生产管理信息系统设计[D].武汉：华中师范大学，2014.