设施农业中信息化技术的应用探索

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随着经济社会和科学技术的发展，农业信息化迅速发展，已成为推动农业经济与农业科技发展的主要动力。以信息技术和生物技术为代表的农业高新技术的突破，引发了以知识为基础的农业产业技术革命。设施农业作为集约高效可持续的农业生产方式，是现代农业发展的必然选择。

1．积极推进信息化技术在设施农业应用的必要性

加快推进设施农业信息化技术的应用，是降低劳动强度和劳动力成本，提高劳动效率的迫切需要；是优化资源利用率、节省和替代不可再生的物质和能量资源，实现农业可持续发展的基础之一；是精准控制环境因子，实现农产品生产全过程管控，获取高质高产高附加值的安全农产品，提高产业经济效益的重要举措；是减少农业生产资源消耗、降低环境污染和负担的重要措施。

2．信息化技术在设施农业推广中存在的问题

（1）设施农业信息化技术尚不够先进目前，国内的精细作业技术和智能装备研究还处于初级阶段，与先进国家存在一定差距。国外引进的信息化服务系统，不能很好地适应国内农业生产的实际，针对性差、成本高、维修费用高。农业机器人研究还处于试验验证阶段，无法在设施农业的应用中发挥作用。（2）信息化技术应用成本高，农民需求意愿低我国设施农业主要类型为连栋温室（占设施总面积的3%）和日光温室、塑料大棚（占设施总面积的97%）。连栋温室标准化程度高、设备先进，信息化技术应用较多；而其他设施标准化程度不高，配套装备多以手工操作为主，如需应用信息化技术则必须改建，但信息化建设需要投入大量资金，见效慢、回收期较长，使得一些地方和企业不愿投资建设。（3）设施农业信息化建设“碎片化”信息化过程中要建设各种数据库，如农业遥感数据、气象数据、土肥水数据、视频数据等，但由于数据标准不统一、表达方法不规范等问题，导致相互间无法兼容，也无法实现与大量开放的农业数据库共享，以及大量智能服务系统的互操作。建设的“碎片化”问题，制约了设施农业信息化技术向纵深发展。（4）缺乏复合型技术人员设施农业一线信息化管理人员整体专业素养不高，不能熟练应用互联网及计算机等信息技术和科技知识，而专业的信息化人才农业知识又不足，导致信息化技术难以在设施农业中充分发挥作用。

3．设施农业信息化装备体系的构建

（1）环境调控系统一是环境因子采集系统。通过分布式感知器件，对设施环境中不同位置的多种环境参数，如光、温、水、气、肥等进行感知，并通过无线传感器网络将感知数据汇聚，利用感知网络、传输网络、决策应用等系统对数据进行解析，有效评估设施环境。二是全自动光温调控系统。在总控系统设置不同时间段的光照和温度阈值，根据采集系统得到的光照、温度数据，通过自动化遮阳或补光满足植物光照需求；通过全自动或半自动控制设施天窗开合、遮阳降温、暖气升温等智能控制环境温度，实现作物生长环境的精准控制，保证作物生产质量。三是远程实时环境监控系统。设施区域内放置360度全方位红外球形摄像机，可清晰直观地实时查看区域内作物生长情况、设备远程控制执行情况等。（2）生产管理系统一是土肥水一体化灌溉系统。不同的作物、不同的生长期，对水质、肥料的需求不一，通过水肥一体化灌溉系统，监测作物生长根系环境养分信息，根据实测信息提供水肥配比，包括氮磷钾及复合肥自动配比与精量计算的方案，并通过远程调控实现自动化灌溉，实现土壤养分的实时监测、及时预警和确定施肥的智能控制目标。二是设施病虫害自动监控及预警防控系统。通过搭建在设施内的智能虫情检测设备，如远程拍照式虫情测报灯、远程拍照式孢子捕捉仪等，随时远程拍照指令，或设置时间自动拍照上传，完成虫情信息、病菌孢子的图像及数据采集，通过图像信息库及技术分析功能如昆虫识别系统等，实现自动分类计数，分析病虫变化，预测病虫发生时间和趋势，根据分析结果远程控制喷药设备的使用。三是作物养分诊断监测系统。是基于物联网技术和近红外光检测技术,对农作物的生理、养分等各项指标进行分时检测，如连续光谱、叶绿素含量、氮素含量、叶面积指数等，为高端农业提供精细数据。四是农产品安全质量溯源。在作物生长过程中的农药投入、灌溉施肥、落蔓、植株整理、生长等精细作业管理信息，以及基质、肥料等生产资料信息和生长过程中环境因子信息进行采集备案，配合后期农产品包装标识和物流配送等各环节信息，做到农产品安全质量溯源。（3）作业生产系统利用物流输送装备将各节点作业装备连接起来，构成物流装备化生产系统，包括苗床输送轨道系统、苗床输送天车、穴盘装床机、盆栽花卉装床机、穴盘清洗机和苗床清洗机等，加上优质农产品储藏设备的远程管理技术、自然灾害预警与救灾指导等，达到规模化、智能化和信息化的设施农业生产。

4．推广建议

（1）推广先进适用技术设施农业信息化的目的是提高农业效益，降低劳动力成本及提高农产品品质。投入产出比是引入信息化技术时要考虑的重要因素。对于技术比较成熟，成本不高的自动化设备，如一体化灌溉系统、植物补光灯、智能卷帘及天窗开合、自动升降温系统，应该大力推广。（2）增加研发投入部分设施农业高新信息化系统，如植物工厂、植物表型检测分析系统、作物养分诊断检测系统、智能机器人等，虽然应用性不强，但是对高新学科的科研支撑有重要作用，因此，要增加投入，加强高精自动化装备和信息化技术的研发。还有部分适应性广，但稳定性有待改进、经济效益不明显或推广还不成熟的技术，要加强试验示范，在示范园区内开展多样本的重复试验，待成熟后推广应用。（3）加强宣传和扶持要通过多种途径加大信息化技术的宣传与示范，加强对农民的引导，提高广大农民的信息化意识。对节水、节肥、节药、节能等信息化技术，要加大补贴力度，让信息化成为老百姓“用得上、用得起、用得好”的先进技术。（4）加强人才的培训要重视农业信息化技术人才的培训，将信息技术与农民特别是新型职业农民培训结合起来，从技术操作层面加强对信息技术、计算机技术的实践应用能力培训。同时，要培养不仅精通计算机技术、网络技术，又熟悉农业生产管理的专业人才。

作者：金蓉 单位：浙江大学农业试验站