智慧农业方案探索与实践

基金项目：贵州省大学生创新创业训练计划项目（2020XJYB112）；贵州省教育厅青年科技人才成长项目（黔教合KY字〔2022〕111号）

*通信作者：唐成章（1992-），男，硕士，讲师。研究方向为内燃机现代设计。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.11.006

摘" 要：随着大数据技术与现代科技的快速发展，贵州传统农业种植正在向智能化、数字化的现代智慧农业转型。该文以贵州兴义某草莓园种植基地为载体，选取生长周期短、不受季节影响、存活率高的草莓为实验对象，利用大数据分析、5G技术、云计算等方式分析草莓随温度、湿度、施肥量、洒水量及季节变化生长的相关数据，提出一种对果蔬类农产品实现智能化管理、数字化种植发展的智慧农业方案并进行实验。研究表明，草莓在实验前后的最大产量平均增比为2.32%，经济效益平均增加1 736元/亩，为贵州实现乡村经济振兴和智慧农业发展提供参考依据。

关键词：智慧农业；乡村经济；大数据；数字化；农业现代化

中图分类号：F327" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2024）11-0024-04

Abstract： With the rapid development of big data technology and modern science and technology， traditional agricultural cultivation in Guizhou is transforming to intelligent and digital modern smart agriculture. Based on the planting base of a strawberry orchard in Xingyi， Guizhou Province， this paper selects strawberries with short growth cycle， no seasonal influence and high survival rate as the experimental object. Big data analysis， 5G technology and cloud computing were used to analyze the relevant data of strawberry growth with temperature， humidity， fertilizer application， water spraying and seasonal variation. A smart agriculture scheme for intelligent management and digital planting development of fruit and vegetable agricultural products is put forward and experiments are carried out. The research shows that the average increase ratio of the maximum yield of strawberries before and after the experiment is 2.32%， and the economic benefit increases by an average of 1 736 yuan per mu， which provides a reference basis for Guizhou to realize the revitalization of rural economy and the development of smart agriculture.

Keywords： smart agriculture; rural economy; big data; digitization; agricultural modernization

兴义市地处珠江上游，贵州、广西、云南三省（区）结合部。由于经济发展缓慢，经济支撑大量依靠旅游业带动发展。当地属于亚热带山地季风湿润气候，是世界公认的黄金气候生态带，其独特的喀斯特地貌和地理环境，形成了山区特有的空气清净的生态环境，造就了兴义冬无严寒、夏无酷暑的舒适气候。兴义市政府一直以“人文兴义、康养圣地”打造兴义的生态环境和人文气息。但是由于当地的经济发展落后，也导致了大量的劳动力、科技人才外流。乡村经济发展不平衡，种植农作物单一，主要以玉米、水稻种植为主。加上劳动力的大量外流，耕地不断减少，需要一种新的发展方式满足人们对经济发展的需求。通过建立一种新的乡村经济振兴方案，保障人才、劳动力不外流，从而实现乡村经济增长、农民增收，促进乡村经济协调发展。

1" 现代技术在兴义农业中应用的现状

1.1" 生态采摘园的建立

近年来，兴义市万峰林景区在不断向突出的主题 “人文兴义，康养圣地”这个目标发展。景区建立了草莓、琵琶、药材种植园，还有部分农户将自家承包的山林改造为散养家禽的场所，大力推广农家乐。通过合理的资源配置以及制定适宜作物生长情况的化肥和农药施用方案使得生态园的种植物的产量上升，产品的品质不断优化。据万峰林景区发布的公告，万峰林现有绿色采摘大型种植园2个，共计120亩（1亩约等于667 m2，下同） ；中小型采摘园4个，共计约560 m2。

1.2" 现代技术在采摘园里的应用

通过考察大型种植园，园区内安装了红外探测头、温度监测仪，为园区内的草莓、琵琶生长环境提供了全面的数据支持，也为种植者提供实时的农田信息（图1）。

另外，在上纳灰村草莓种植园内，设置了监测系统，通过这个系统可以监测土壤pH、湿度、温度等，种植户能够实时了解园区内植物的生长情况，通过对数据的精确分析可以减少不必要的损失（图2）。

2" 智慧农业的作用及优势

2.1" 智慧农业的作用

2.1.1" 降低生产成本

智慧农业可以通过优化灌溉、合理施肥，减少农药的使用和水资源的浪费，优化农业操作和资源利用，提升了防病虫害能力，提高了农产品的品质和安全性，减少了农产品的质量问题和食品安全问题。加深了可持续环保、绿色发展的生态理念。农民提高了风险预估意识及自然灾害的应对能力。

2.1.2" 提升资源利用率

借助先进的技术和管理方式，可以更好地进行土壤、水资源和气候等农业环境因素的监测和调控。比如，在过酸、过碱性地带要如何改善土壤pH，或是适合哪些植物种植。

2.1.3" 促进农业的可持续发展

通过精确调控和精细管理，解决了传统农业上过量使用化肥、农药造成的土壤盐碱化等问题，有效地净化水资源和改善土壤土质（图3）。

2.2" 智慧农业的优势

由智慧农业的概念和特点可知，智慧农业是产业链、价值链、供应链和数据链有机协同的系统，其不仅在“互联网+农业”模式上得到广泛的认同，也为农业种植提供了空前的发展机遇。基于兴义市当地旅游的发展趋势，许多外出务工人员返乡就业。生态产业园的逐步建立，为智慧农业的发展打下了坚实的基础。

智慧农业体现了人与自然共同发展的美好诉求，也为广大农民经济发展方式提供了一条可行性的方案。推广了集体组织结构升级，将种植、营销、服务、加工等不同领域整合，让原来的农户产业变得更加具体化，合理分工，促使农业生产进一步服务化、社会化。

3" 实证

3.1" “互联网+农业”平台的建立

利用互联网平台传播的广泛性、快速性的特点为农民销售农产品。通过“互联网+农业”平台，实现线上、线下的销售模式。例如广州市建立的智慧农业生态试验区突出科技创新引领，以“三农”大数据为基础，建立了5G智慧农业生态试验区，通过电商、旅游带动当地经济发展，实现当地3 000多个农户创收致富。

3.2" 农田水肥一体机的应用

山东淄博在2023年投入了水肥一体机的使用，其主要包括了两部分：主控设备和灌溉设备。该机可以结合农作物的生长状况和需求进行参数的调整，在预定时间内达到施肥、灌溉的目的。另外，水肥一体机也可以在工作人员按照我国灌溉技术的规范下进行参数调控。针对不同时间段植物的生长需求得到较为完善的数据，最后进行合理的评估，判断农作物是否遇到干旱，是否有营养需求（图4）。

4" 智慧农业方案的建立

4.1" 智慧农业方案的内容

4.1.1" 建立基础

兴义当地旅游发展迅速。旅游是兴义经济的重要支柱，当地政府大力宣传，让兴义成为很多发展前沿的城市人口向往的第二居住地，加上即将开通的高铁，为兴义市以后的旅游发展带来了不可估量的经济效益。旅游经济的发展让农家乐、采摘园、农田互动得到了急速发展。打卡拍照、体验乡村情怀、感受民族文化都在万峰林、醇景区、马岭河峡谷景区逐渐开展起来，尤其是在万峰林，博物馆、福字田、万佛寺等都无不在彰显当地独有的布依民族文化。

4.1.2" 智慧农业方案的内容概述

基于兴义市旅游的发展，要以绿色经济发展、乡村振兴、人才引进为目的，旨在建立一个基本完善，并投入到乡村发展的大环境中去且可得到施行及采纳的方案。我们在方案中提供了关于智慧农业与旅游发展、民族文化结合的多种结合的发展方式。以线上、线下问卷调查的方式获取了关于万峰林稻田种植户的建议，走访了万峰林博物馆、以农业突出为特色的福字田、稻田音乐会的演出现场。

4.2" 智慧农业方案的建立

4.2.1" 问卷调查

本文利用线上、线下的问卷调查以及抽样调查的方式对兴义市万峰林景区的相关农户进行了调查访问。多数人对智慧农业的发展与建立持乐观态度，但是在梳理农业与现代科技的发展问题时，多数认为前期资金投入较大，使用先进设备的人才少，导致资源浪费（图5）。另外，利用了中国家庭追踪调查2016—2019年面板数据，分析中国农户创业发展的现状。农户大部分以原始方法种植药材、农作物，作物只有少部分成活或者是以失败告终。农业发展的好坏，不仅要依靠农作物的优良决定农民的盈亏，更要以多方面的发展为契机，才能更好地立足于市场。

4.2.2" 问卷数据分析

兴义市当地旅游发展的前景以及独特的民族文化是对智慧农业推广和发展的最佳机遇，建立智慧农业的核心是减少资金使用、人力的投入，使得劳动力有更大的开发空间。要结合传统与现代种植的方式促进农业发展，另外，要实现现代化农业种植的新方式，还要大力发展餐饮、娱乐。让更多的游客体验到现代科技给农业带来的巨大改变。

4.2.3" 调查结果总结

多数农户对智慧农业发展持乐观积极态度，并愿意将智慧农业的框架结构以及设想投入到基本农业种植中。风险预估、减少因自然因素导致的损失、增加农业产值、吸引游客及减少基本投入是农户最关心的问题。因此，提出一份合理且适宜的可行方案是当地农户最渴望的诉求。

4.3" 方案施行及结果总结

4.3.1" 框架结构的搭建

智慧农业的建立采取了上、中、下游的3个阶段施行。上游包括种子、设备、农药、选种及化肥等供应的状况选择；中游包括了育种、采摘、农业发展与民族文化、旅游文化相结合的方式；下游包括了农业的销售、经济效益状况、对农产品的加工等。

在中游阶段要实现育种、选种则要通过精确的数据支持，对当地气候、土壤的条件作出准确判断，选择较好的抗旱抗寒作物以此来增加产量。另外，要基于数据的分析对作物的间距、种植方式进行合理的评估。

另外，要建立一块实验场地，判断方案的可行性。通过智慧管理、实时监控和数据分析，及时发现方案的漏洞与不足。

最后，经过下游阶段，分析是否达到以下预期效益：第一，产值是否得到了有效的提升；第二，资源是否得到了最大化的利用；第三，在旅游上是否具有吸引性的互动体验；第四，是否实现让农民增加了收益，对农业现代化是否具有推进作用。

4.3.2" 实施步骤

首先，对农户的需求进行分析，不能盲目或依靠经验主义，要对当地现有条件进行分析，深入了解农民的渴望与期望，确保方案的可实施性。最后要完善智慧农业的技术问题和减少设备搭建的建设周期。

其次，要对相关人员进行培训，推广宣传智慧农业，提高农民对现代智慧农业的认识与了解。另外，要加强日常数据的维护、分析，及时对出现的问题提供解决方法，并不断优化系统方案。

最后，要及时将评估与反馈、相关的数据进行校验与总结，不断改善智慧农业方案，加强与农业、信息技术等相关部门人员的学习与交流，确保方案的可实行性（图6）。

4.4" 方案施行结果

方案在兴义市马岭河峡谷旅游景区进行了为期半年的实验。首先，方案的实施过程施行了多个阶段的实验步骤。在选取实验地方面，选取了靠近水源较为丰富的地段。实验开始前当地采摘园的产量为1 000 kg/亩。按照公式

×100%=Y，

式中：A表示实验后的产量；B表示实验前的产量；Y表示增加产量的百分比。

实验选取了666.5 m2的区域作为实验用地。采用了温、湿度检测仪器、水肥一体机、红外探测仪，记录5个月的平均相关数据见表1。

通过表1可得实验前、后产量的统计图，如图7所示。

由图7分析计算可得，草莓在实验后的平均产量为1 099.8 kg/亩，平均增比为2.32%；在经济效益上由原来6元/kg的市场价格上升到7元/kg，平均增加了1 736元/亩的经济收益；种植成本投入上化肥的使用量由原来的5～7 kg/亩减少至3～6 kg/亩。

5" 结论

随着我国科技的不断发展和进步，以及5G技术的更新换代，让大量新兴的科技进入农民生活，智慧农业作为新兴的一种经济发展方式，为旅游业、绿色经济的发展提供助力，但对智慧农业的参与者与实验者有着较高的技术要求。在经济收益上，农村经济效益得到逐年升高，结合上述数据，其分析结果如下。

1）研究表明，草莓在实验后的平均产量为1 099.8 kg/亩，平均增比为2.32%。这证明数据化、智能化管理能够有效地提高果蔬类农产品的产量。

2）经济效益上由原来6元/kg的市场价格上升到7元/kg，平均增加了1 736元/亩的经济收益。

参考文献：

[1] 高晶，乔春英，周洁晨.数字出版助力智慧农业建设研究[J].智慧农业导刊，2024，4（5）：1-4.

[2] 李旭昇.乡村振兴背景下数字农业的发展路径研究[J].智慧农业导刊，2024，4（5）：5-8.

[3] 马殷涵，王笑迎，孔晔.数字化赋能智慧农业发展研究——以泰安市为例[J].智慧农业导刊，2024，4（5）：25-28.

[4] 郭福洲.基于物联网技术的智慧农业实施方案研究[J].通讯世界，2017（19）：42-43.

[5] 陈健，高歌韵函，吕海燕，等.智慧农业背景下农业生态园的建设现状研究——以增城创鲜智慧农业示范园为例[J].生态经济，2023，39（5）：140-147.

[6] 李惠文.智慧农业对推进农村经济发展的探索[J].农机市场，2023，（10）：70-72.

[7] 詹帅，万志蓝.数智服务赋能农业高质量数实融合的现实逻辑、实践路径与保障对策[J].西南金融，2024（1）：81-92.

[8] 杨娟，叶进，黄华存，等.全面推进乡村振兴背景下智慧农业课程教学改革与实践[J].智慧农业导刊，2024，4（4）：19-23，28.

[9] 黄镇海，覃诗航，江韬.乡村振兴战略背景下智慧农业发展路径分析[J].智慧农业导刊，2024，4（4）：24-28.