智慧农业在西红柿生产中的应用

马为勇

（宁阳县华丰镇政府，山东泰安 271413）

智慧农业是利用现代科技技术，运用集成的互联网模式、移动3S 技术、云计算和物联网四者相结合，依托农业现场具体实际情况的各种传感节点，包括温度、湿度、土壤水分、CO2等，以及无线网通讯，对农业生产大环境的智能感应、预测、预警、分析，最终得到专家指导，真正实现精准种植、智能化管理及可行性决策[1-2]。

设施栽培是现代农业生产中的典型方式，设施蔬菜收成直接影响着菜农的生活水平[3]。但近年来设施内蔬菜病虫害频发，如何将智慧农业更好地应用在农业生产及蔬菜病虫害防治上是当前设施生产上亟需解决的问题之一[1]。西红柿是常见的经济作物，多年来受到种植户和消费者的青睐[4]。西红柿设施栽培已发展多年，技术上相对较为成熟，但近几年由于环境变化、管理方法不当等原因，病虫害发生严重，造成西红柿产量与品质不断下降，严重影响了种植户的收入，也不利于农业的可持续发展。为解决上述问题，大量生物、化学、物理防治措施被提出并应用，但智慧农业解决上述技术问题的应用研究较少，本文以西红柿为主要研究对象，对于目前的具体情况进行了深入分析，得出了有效的解决方案，以提高设施栽培的生产效益。

1 智慧农业概要及关键技术

1.1 智慧农业的内涵

智慧农业是农业中的智慧经济，或智慧经济形态在农业中的具体表现。从技术层次上分析，智慧农业分别包含感知层、应用层及传输层。首先感知层是通过传感器的辐射及识别技术、DIS 定位技术、GPS 地理信息技术、RS 遥感系统，精准地对农作物的相关信息进行快速和大量的采集。传输层是通过无线感应系统、互联网、各种移动通讯系统将大量的信息进行有效汇总。应用层则是通过云计算将搜集的信息和数据进行分析整理，得到相关的智能决策和自动化应用等。

1.2 智慧农业的关键措施及作用

智慧农业生产中的关键技术有环境监测、通信系统、设备系统、视频监测及其他相关应用管理系统。环境监测主要是监测西红柿生产中的土壤湿度、太阳能光照、空气含量指标等，通信系统主要是互联网、路由器、无线网等，设备系统主要是通风系统、加湿系统、无线智能系统等，视频监测主要是电脑、平板、各种智能客户端等，而相关应用管理系统则主要有智能感应、智能预警、智能数据获取、智能分析等。智慧农业系统在农业领域的应用，让种植户体会到了运用先进技术带来的效益，从而主动选择适合自身农业生产的智能化系统，有助于农产品产量的提高和种植户收益的增加。

在西红柿园中，智慧农业系统的应用实现了西红柿生长动态监测和人工远程精准田间管理，实时收集设施中作物成长中的环境数据，并进行智能管理；依照西红柿成长的需求对栽培基地的温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等进行调控。因此，从根本上讲，智慧农业系统在农业生产中主要有三大作用，即感知、传输和控制。使用智慧农业技术可以对西红柿的灌溉情况、土壤空气的变更、大面积的地表检测进行监视，同时通过对各种影响西红柿生产关键指标的采集，科学地预测灾害，提高农业的综合效益[5]。如温度、湿度、风力、降雨量，或土壤有机质、pH值、氮、磷、钾等数值，都将被记录在案。

2 智慧农业技术在西红柿生产中的应用

2.1 调节西红柿的生长

智慧农业应用于西红柿的设施栽培中，利用物联网技术，颠覆了传统的农业耕种方式，所有软硬件设施都围绕西红柿植株的生长需求而设计，像工厂流水线一样生产番茄。采用全自动化设施，设施内设有多个传感器，负责收集温湿度、土壤水分、二氧化碳等各种数据，并传输到控制室电脑系统中，对比此前人工预设的植物最佳生长参数，智能温室控制系统就能自动控制幕布启闭、喷雾系统开关等，从而调节大棚内的温、光、水、气等，保证西红柿始终处于最佳的生长状态[6]。

2.2 智能监控大棚环境

智能监控是在通过监测得到关于西红柿生长的一系列大数据的基础上，利用软件的分析和相应的云储存，得到最为直观的图表和曲线趋势[7-8]。根据对以上各种指标的反馈，对设施进行全自动的调控，包括西红柿在各个生长阶段的需水量、基础肥料的使用量和追肥的使用量。

在智慧技术下的设施生产中，智能监测主要是通过设备上的无线探测节点对周围环境，如湿度、水分、空气湿度及温度、光照强度及西红柿本身的营养含量、病虫害预测等进行有效地信息收集[9]。在西红柿生长初期，保证大棚室内温度在23～28 ℃，通过智能化的监测，可以有效控制大棚温度，促进西红柿苗期的生长；一般情况下有机肥与园土的比例为4：6，经过智能测算，可以更好地为当地的土壤及西红柿本身所需的营养量进行科学施肥，避免肥料使用过多而导致的土壤富营养化；在保证西红柿苗生长的同时，也要保证幼苗的抗逆性，一般情况下保持大棚白天温度在22 ℃以上，夜间在12 ℃以上，可以有效提高幼苗抗逆性；在保障室内温度有所控制的同时，监测土壤水分含量、室内空气湿度、设施内可见光光量，这些指标不宜过高也不宜过低，保证其在西红柿适用范围之内。当各种指标超过预定值或者低于预定值时，会有声音警报和短信警报。

2.3 控制病虫害的发生

智能化的管理可以将大棚温度、空气湿度、土壤湿度等自然指标进行系统分析，病虫害的发生与这些指标有着直接关系，如可将大棚温度控制在23～25 ℃，土壤湿度控制在90%以下、50%以上，这样能有效防止灰霉病、早疫病、晚疫病、叶霉病的发生[10]。依托于智慧农业的监控技术，可以定期根据数据喷施农药，并保证设施内处于干湿适中的环境条件。观察西红柿生长的各个时期，对于较典型的生长形态进行照片拍摄，在收获时作为最有利的实践基础进一步分析各个生长阶段西红柿的生长态势、营养水平及有无病虫害，为种植户提供理论上的支持。

此外，不同生育期的西红柿都有相应的吸水条件和生理性能。如西红柿处于苗期时，时常会发生猝倒病，该项一般通过灌溉、农具、带病菌的肥料进行传播，土壤在15～16 ℃时是病菌容易传播的温度。同时在进行监控及记录时，对土壤温度进行实时监测，保证土壤恒温的同时尽可能地控制温度避开病菌繁殖所需温度；在检测过程时，注意肥料的灭菌处理，这样能有效减少西红柿在苗期的病害的发生。

2.4 西红柿产品的质量追溯

依托于智慧农业的农产品追溯，每一个西红柿在出售之前，都有自身独一无二的二维码，保证在西红柿生长过程中每一个信息源的准确性，真正实现对西红柿的信息化管理及互联网使用，也保证了西红柿的生产及生长档案的准确性。通过对二维码和条形码的打印，能够有效展示西红柿的产地环境、生产流程及品质监管[11]。如在现有的西红柿出售时，会贴有二维码，顾客可以通过扫描二维码了解西红柿从苗期到出售，每个过程的数据均十分清晰，包括种植地的地理信息，每个时期的图片展示及有无病虫害等。

2.5 电商平台的销售

依附于智慧农业，生产出的西红柿在商务平台上进行销售，利用免费的交易平台，既能保证商务的安全性，也能保证西红柿及生产过程的可靠性，在此基础上也可以给种植户提供相应的西红柿销售指导和种植指导[12]。目前已有较多的网购平台已经有这样的功能，在收到西红柿后，如果发生质量问题可以通过平台及时反映，提高服务质量，使顾客满意，也可通过这种方式让客户有更好的购买体验。