基于智慧农业的马铃薯优质高产栽培技术研究

刘尼尼

（青岛西海岸新区农业农村局，山东青岛 266400）

0 引言

马铃薯属于国内第三大粮食作物，拥有悠久的种植历史，具有耐旱耐瘠、适应性广等种植优势，为国内粮食产量提升做出重大贡献。在马铃薯栽培技术方面，我国与发达国家仍存在差异，如何通过技术升级促进马铃薯产量进一步提升，成为当前有待解决的重要问题之一。随着信息技术在农业领域的广泛应用，智慧农业诞生，可将物联网技术应用到传统农业中，依靠传感器和移动平台进行农业生产控制，实现无人化、自动化、智能化管理和决策。

1 马铃薯栽培种植存在的问题

1.1 智慧种植观念薄弱

因国内马铃薯种植以农户为主，种植面积较为分散，规模化较低，农户在种植栽培期间更倾向于传统生产模式，智慧种植观念薄弱，对物联网、智能设备等学习兴趣较低，尤其是落后地区的农民，传统生产意识根深蒂固，要想转变十分困难，导致大多数农户对机械化生产认知不足，缺乏智慧种植观念，加上马铃薯栽培期间受经济、地质环境等因素的制约，对机械设备、监测设备的购买力不强，成为制约智慧农业推广的重要因素之一。

1.2 机械化技术水平较低

与发达国家相比，国内马铃薯种植起步较晚，种植技术较为落后。当前，国内马铃薯种植机械化的研究以中小型挖掘设备为主，大型联合收割机依赖于进口，此种现象不利于国内马铃薯机械化生产水平提升。同时，我国土地面积广阔，土地类型多样，对马铃薯机械化的要求也有所区别。例如，北方和中部平原地区，因地势较为平坦开阔，适宜马铃薯机械化生产，机械化水平相对较高。但对于部分山区，因地势起伏较大，对机械技术要求较高，仅适用于小型机械化生产，但因国内马铃薯中小型种植设备功能不够完全，技术不够成熟，导致此类地区机械化水平较低，进而影响了智慧农业的开展。

2 智慧农业背景下马铃薯栽培技术要点

智能装备水平提升对农业生产机械化具有促进作用，还可为智慧农业发展提供良好契机，便于农产品的生产、运输和存储，使产品质量得到切实保障。在智慧农业基础上，应充分发挥智能装备、先进技术的优势，把握作物选地、品种选择、切块、种植和田间管理等环节的应用要点，达到优质高产的目标。

2.1 种植区域选择

当前智慧农业的诞生使农业人员对马铃薯种植选地给予高度重视，依靠智能检测设备可对目标土地的水分、土壤肥力、有机物类别等方面进行精准检测，筛选出满足马铃薯种植要求的土地，由此增强作物品质、提高产量。在土壤酸碱性选择中，马铃薯喜酸，适宜种植在微酸性土壤中，如若种植在碱性土壤中，则会为病菌繁殖提供有利环境，增加马铃薯疮痂病的发生率，影响作物品质。同时，还应选择松散、通气性良好的土壤，如若土壤过于密实，会增加块茎表面压力，限制作物的生长，且松散土壤便于排灌，促使水分和肥料渗入到土壤内部，浸透整个作物，保证马铃薯生长的养分需求。

2.2 作物品种选择与切块

在智慧农业背景下，农业人员应密切关注市场动态，了解马铃薯种子流通品类的变化，从中选出最适宜当地土壤种植，且抗逆性较强、品质和产量较高的品种，从根本上促进作物栽培产量提升。通过智慧农业平台，可将不同类型马铃薯品类信息存储到农业数据库中，便于从业者通过数据库掌握当前市场中此类作物的品类特征，设置相应的条件，从而筛选出最符合自身需求的马铃薯品类。为了提高马铃薯产量，还应对所选品种进行催芽处理，具体措施为：种植者将烂薯、病薯、畸形薯等非优质种子的块茎淘汰，利用厚度为3～4层的沙土分层隔离剩余块茎，将内控环境温度控制约为20℃，定期润湿处理，经过10天左右便会萌芽，此时管理者可将其浸入赤霉素液或者高锰酸钾溶液内，保持20 min，便可提高催芽效果。为了提高马铃薯品质，种植者应挑选出优质块茎进行切块处理，先要对切块场地和工具彻底消毒，以免病原菌附着在种薯上过冬。在切刀切入带有病原菌的块茎时，上面的细菌会转移到切刀上，如若未能进行二次刀具消毒，细菌便可经过切刀对各个切块进行感染。对此，种植者应准备3把切刀，浸泡在消毒液中轮番使用，避免病原菌借助切刀传播。在切块时，从顶芽中心点纵向切入，一分为二后再进行分切，成品应大小均匀、重量超过30 g。为了避免地下病虫害，种植者还应将草木灰撒在切好的块茎上搅拌，使块茎表面被包裹，此举不但可预防虫害，还可起到种肥的功效。

2.3 作物种植

在种植密度方面，作物种植密度和产量的联系曲线为“U”型，如若密度过大或者过小均很难保障作物品质和产量。在智慧农业模式下，农业从业者应根据马铃薯品种、栽培方式、土壤肥力等信息，计算出最为合适的种植密度，确保每个植株都能够充分吸收养分，达到提高产量的目标。在播种时间方面，马铃薯种植没有固定的时间限制，需要农民自行控制，如若播种过早，因环境温度难以满足作物生长条件，容易产生冻害；如若种植过晚，高温和长期日光照射也会影响苗株生长。根据大量种植经验可知，马铃薯最佳生产温度在15～25℃。对此，农业人员可根据当地气候决定是否播种。在机械化种植中，可根据农民需求选择马铃薯播种机，如2BN-2型搭配11 kW小四轮拖拉机，可在种植时完成两行播种，提高作物种植效率。在机械化栽培技术应用中，还可灵活调整马铃薯种植深度，最佳深度为20 cm、垄高可调节到10 cm，株距应保持在25 cm左右，实现现代化种植目标。

2.4 田间管理

2.4.1 在生长环境管理方面，为保障种薯的存活和品质，应对培育基地环境进行监控管理，引进智慧农业云平台，改变传统种植模式，凭借大数据、物联网等先进技术进行种薯培育，为其营造最佳生长环境，提高种薯品质，具体措施如下：

在种薯基地设置物联网设备，现场光照、空气温度、湿度、风速、土壤温湿度等指标均可在手机APP上清楚显示出来，数据每隔10 s更新一次，保证时效性；云平台还支持自动调控，此种薯喜冷凉，在温度达到设定的最高值后便会发出警报，提醒管理者降温处理或者自动开启降温装置，使作物生长环境始终适宜，加快生长发育；基地在不同角度安装了高清摄像头，管理者可通过移动平台实时掌握种薯地里动向，监测生长状态，有助于种薯精细培育。

2.4.2 在病虫害防治方面，马铃薯生长期间也会受到病虫害的侵扰，农业人员应密切关注作物生长状况，针对病虫害问题及时采取预防、处理措施，以免作物品质受到影响。例如，在炭疽病发生后会对马铃薯原体造成侵害，在植株叶片上产生赤褐色斑点，在病情逐渐加剧下，斑点逐渐扩大，最终将整个叶片变成灰褐色，使植株的光合作用受到严重破坏。在发病之前，种植人员可先用甲基托布津可湿药液浸泡种子，降低病害发生率。如若病害已经发生，可利用农药喷洒装置，在种植基地喷洒一定浓度的敌菌灵可湿粉剂，达到杀菌抑菌的效果。

2.4.3 为了提高田间管理效果，应做好施肥、除草、病虫害防治等工作。在马铃薯种植完毕后，种植者应及时除草，以免杂草抢夺阳光和养分，影响作物生长。在智慧农业背景下，通过机械设备的应用，与传统人工除草相比，可使杂草清除效率得到显著提升，应用最为频繁的是利用喷雾剂喷药处理。在田间管理中，还要注重施肥工作的科学开展，以往将作物栽培后，通常将肥料施加在地表进行开沟配合播种，此举不利于肥料的充分利用，很容易出现大量肥料浪费情况，且施肥位置不准确，影响出苗率，进而减少总产量。在智慧农业中，依靠智能肥料喷洒装置，可将肥料更准确的施加到指定位置，还可灵活控制施肥深度，将肥料施加在作物种植点下方4 cm左右，可充分利用肥料，促进马铃薯发芽和生长，全面提高施肥效率和质量。

3 智慧农业在马铃薯优质高产栽培中的应用案例

3.1 基本情况

以青岛西海岸新区为例，当地马铃薯种植的地理位置、光照条件对脱毒种薯扩繁创造具有明显优势。马铃薯作为当地重要农作物，不但要充分发挥自然优势，实施差别化发展，注重特色薯选育和利用，还要转变发展方式，将智慧农业系统引入种植产业中，依靠新技术、新模式，促进马铃薯产业综合效益提升，推动该产业的可持续发展。“荷兰七号、大西洋”属于当地特色优质品种，具有品质好、商品性佳等特点，通过智慧物联网、电商营销等方式，使省内外市场进一步拓展，产品供不应求，农民获得了丰厚的种植效益。

3.2 智慧农业的应用

在智慧农业模式下，不但使农业生产打破了环境制约，实现反季节种植，还可促进作物自身价值提升。通过智慧农业系统的应用，可对作物生长的各类环境参数进行检测，农户根据所得数据灵活调整施肥量、灌溉方式等等，为作物营造良好的生长环境，节省劳动力投入。智慧农业系统涉及到产、供、销全过程，当地马铃薯栽培中，主要利用以下子系统进行栽培管理。

3.2.1 精准农业生产管理系统。该系统主要功能在于种植基地数据采集，如土壤性质、温湿度等；基地视频采集、生产过程监控；生产过程数据分析；施肥、灌溉等手机控制、监督等。采用空气温湿度、光照、CO2等多种传感器，对马铃薯生长进行全周期监控与数据化管理，依靠传感器和土壤成分检测，判断种植期间是否添加有机化学合成肥料、生长调节剂等；根据RFI天标签对各批种苗来源、品类、等级和生产培育等环节负责人信息进行识别。该系统在物联网平台基础上，促进马铃薯品质提升，使消费者能够吃到放心菜。

3.2.2 马铃薯质量溯源系统。该系统的作用在于马铃薯安全生产管理、流通管理、质量监管和追溯管理等。该系统采用固定式RFI天阅读器对每个马铃薯进行自动识别，对其生长密度、环境参数进行监控，依靠网络平台实时更新档案库的数据信息，通过条形码管理进行物流追溯、作物质量追溯，为消费者提供更多产品增值服务，也为企业生产者提供一手市场信息。

3.2.3 农业专家远程诊断系统。该系统具有远程传感提醒、遥控、种植人员和专家双向音视频沟通等功能。在系统应用中利用4G无线传输技术、H.264网络视频压缩技术，将视频信息、控制信息等监控数据压缩，再通过无线网传递给专家，专家足不出户便可进行现场指导、答疑解惑等服务，再将视频信息整合起来，成为完整的远程专家诊断产品，为后期马铃薯病虫害预防、田间管理等工作提供依据。

3.3 其他相关措施

真正的信息化应做到“润物细无声”，无需繁琐的教程和培训，农户一看就会，一用就见效，自然会受到追捧，获得广阔的发展空间，这也是物联网融入马铃薯种植产业的最佳情境设想。对此，在“物联网＋马铃薯”的发展下，不能将重心放在一线农户的教育上，而是从一线你用户的思维和实际出发，因势利导，使其对智慧农业的观念在无形中发生改变。为了使更多农户接受智慧农业，可采取以下措施。

3.3.1 加快智慧农业APP开发。应做到简单易用、实用性强，建议对马铃薯不同种植场景进行模拟，按照种植全过程设置关键节点和参数，根据农户种植习惯进行应用流程优化。

3.3.2 打开生产和经营通道，依靠互联网实现扁平化管理。依靠线上传输，将消费者和马铃薯种植户联系起来，无论是产品质量追溯，还是种植现场视频调阅，或者马铃薯种植众筹等，都可以大胆尝试。

3.3.3 充分利用政策优势，开展互联网示范工程。通过创建“互联网＋”示范种植基地、评选种植能手等活动，树立信息化种植理念，大力推广机械化、智慧化种植技术，加强用户体验，促进马铃薯种植信息化、机械化水平的显著提升。

3.3.4 树立互联网思维，拓展马铃薯信息化服务市场，吸取打车软件等先进运维经验，合理配置盈利点，多采用免费、补贴等手段进行前端推广，使农民受惠，再从作物种植的其他环节中找回企业收益。

3.4 应用效果

当地自从引进智慧农业后，使农业种植方式从本质上发生改变，马铃薯种植不再看天、凭感觉，而是依靠科技力量实现智慧种植，使作物品质和产量均得到明显提升。据调查，马铃薯平均产量达到 2 230.9 kg/667m2，与三年前相比平均产量提高13.8%，化肥、农药节本增效8.5%，还可使马铃薯栽培风险极大降低，提高了农户种植信心，依靠智慧农业使农民真正实现了增产增收的目标。

4 结语

综上所述，马铃薯作为经济作物，通过优质高产栽培技术的应用，使其经济价值得到进一步提升，对农业经济发展具有强大的推动作用。在智慧农业背景下，种植者应精准把握市场动态，学习更多马铃薯高产栽培知识和技能，结合区域特点选择优质的作物种子品类，并利用传感器、监测系统等进行种植密度、土壤温湿度、光照、通风等指标检测，不断优化作物栽培细节，培养出优质马铃薯成品，实现增产增收的目标。