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設施農(nóng)業(yè)中信息化技術(shù)的應用探索

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設施農(nóng)業(yè)中信息化技術(shù)的應用探索

隨著經(jīng)濟社會和科學技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)信息化迅速發(fā)展,已成為推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的主要動力。以信息技術(shù)和生物技術(shù)為代表的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的突破,引發(fā)了以知識為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命。設施農(nóng)業(yè)作為集約高效可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。

1.積極推進信息化技術(shù)在設施農(nóng)業(yè)應用的必要性

加快推進設施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的應用,是降低勞動強度和勞動力成本,提高勞動效率的迫切需要;是優(yōu)化資源利用率、節(jié)省和替代不可再生的物質(zhì)和能量資源,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)之一;是精準控制環(huán)境因子,實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程管控,獲取高質(zhì)高產(chǎn)高附加值的安全農(nóng)產(chǎn)品,提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的重要舉措;是減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源消耗、降低環(huán)境污染和負擔的重要措施。

2.信息化技術(shù)在設施農(nóng)業(yè)推廣中存在的問題

(1)設施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)尚不夠先進目前,國內(nèi)的精細作業(yè)技術(shù)和智能裝備研究還處于初級階段,與先進國家存在一定差距。國外引進的信息化服務系統(tǒng),不能很好地適應國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際,針對性差、成本高、維修費用高。農(nóng)業(yè)機器人研究還處于試驗驗證階段,無法在設施農(nóng)業(yè)的應用中發(fā)揮作用。(2)信息化技術(shù)應用成本高,農(nóng)民需求意愿低我國設施農(nóng)業(yè)主要類型為連棟溫室(占設施總面積的3%)和日光溫室、塑料大棚(占設施總面積的97%)。連棟溫室標準化程度高、設備先進,信息化技術(shù)應用較多;而其他設施標準化程度不高,配套裝備多以手工操作為主,如需應用信息化技術(shù)則必須改建,但信息化建設需要投入大量資金,見效慢、回收期較長,使得一些地方和企業(yè)不愿投資建設。(3)設施農(nóng)業(yè)信息化建設“碎片化”信息化過程中要建設各種數(shù)據(jù)庫,如農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土肥水數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等,但由于數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、表達方法不規(guī)范等問題,導致相互間無法兼容,也無法實現(xiàn)與大量開放的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫共享,以及大量智能服務系統(tǒng)的互操作。建設的“碎片化”問題,制約了設施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)向縱深發(fā)展。(4)缺乏復合型技術(shù)人員設施農(nóng)業(yè)一線信息化管理人員整體專業(yè)素養(yǎng)不高,不能熟練應用互聯(lián)網(wǎng)及計算機等信息技術(shù)和科技知識,而專業(yè)的信息化人才農(nóng)業(yè)知識又不足,導致信息化技術(shù)難以在設施農(nóng)業(yè)中充分發(fā)揮作用。

3.設施農(nóng)業(yè)信息化裝備體系的構(gòu)建

(1)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)一是環(huán)境因子采集系統(tǒng)。通過分布式感知器件,對設施環(huán)境中不同位置的多種環(huán)境參數(shù),如光、溫、水、氣、肥等進行感知,并通過無線傳感器網(wǎng)絡將感知數(shù)據(jù)匯聚,利用感知網(wǎng)絡、傳輸網(wǎng)絡、決策應用等系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行解析,有效評估設施環(huán)境。二是全自動光溫調(diào)控系統(tǒng)。在總控系統(tǒng)設置不同時間段的光照和溫度閾值,根據(jù)采集系統(tǒng)得到的光照、溫度數(shù)據(jù),通過自動化遮陽或補光滿足植物光照需求;通過全自動或半自動控制設施天窗開合、遮陽降溫、暖氣升溫等智能控制環(huán)境溫度,實現(xiàn)作物生長環(huán)境的精準控制,保證作物生產(chǎn)質(zhì)量。三是遠程實時環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。設施區(qū)域內(nèi)放置360度全方位紅外球形攝像機,可清晰直觀地實時查看區(qū)域內(nèi)作物生長情況、設備遠程控制執(zhí)行情況等。(2)生產(chǎn)管理系統(tǒng)一是土肥水一體化灌溉系統(tǒng)。不同的作物、不同的生長期,對水質(zhì)、肥料的需求不一,通過水肥一體化灌溉系統(tǒng),監(jiān)測作物生長根系環(huán)境養(yǎng)分信息,根據(jù)實測信息提供水肥配比,包括氮磷鉀及復合肥自動配比與精量計算的方案,并通過遠程調(diào)控實現(xiàn)自動化灌溉,實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的實時監(jiān)測、及時預警和確定施肥的智能控制目標。二是設施病蟲害自動監(jiān)控及預警防控系統(tǒng)。通過搭建在設施內(nèi)的智能蟲情檢測設備,如遠程拍照式蟲情測報燈、遠程拍照式孢子捕捉儀等,隨時遠程拍照指令,或設置時間自動拍照上傳,完成蟲情信息、病菌孢子的圖像及數(shù)據(jù)采集,通過圖像信息庫及技術(shù)分析功能如昆蟲識別系統(tǒng)等,實現(xiàn)自動分類計數(shù),分析病蟲變化,預測病蟲發(fā)生時間和趨勢,根據(jù)分析結(jié)果遠程控制噴藥設備的使用。三是作物養(yǎng)分診斷監(jiān)測系統(tǒng)。是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和近紅外光檢測技術(shù),對農(nóng)作物的生理、養(yǎng)分等各項指標進行分時檢測,如連續(xù)光譜、葉綠素含量、氮素含量、葉面積指數(shù)等,為高端農(nóng)業(yè)提供精細數(shù)據(jù)。四是農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量溯源。在作物生長過程中的農(nóng)藥投入、灌溉施肥、落蔓、植株整理、生長等精細作業(yè)管理信息,以及基質(zhì)、肥料等生產(chǎn)資料信息和生長過程中環(huán)境因子信息進行采集備案,配合后期農(nóng)產(chǎn)品包裝標識和物流配送等各環(huán)節(jié)信息,做到農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量溯源。(3)作業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)利用物流輸送裝備將各節(jié)點作業(yè)裝備連接起來,構(gòu)成物流裝備化生產(chǎn)系統(tǒng),包括苗床輸送軌道系統(tǒng)、苗床輸送天車、穴盤裝床機、盆栽花卉裝床機、穴盤清洗機和苗床清洗機等,加上優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品儲藏設備的遠程管理技術(shù)、自然災害預警與救災指導等,達到規(guī)?;?、智能化和信息化的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.推廣建議

(1)推廣先進適用技術(shù)設施農(nóng)業(yè)信息化的目的是提高農(nóng)業(yè)效益,降低勞動力成本及提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。投入產(chǎn)出比是引入信息化技術(shù)時要考慮的重要因素。對于技術(shù)比較成熟,成本不高的自動化設備,如一體化灌溉系統(tǒng)、植物補光燈、智能卷簾及天窗開合、自動升降溫系統(tǒng),應該大力推廣。(2)增加研發(fā)投入部分設施農(nóng)業(yè)高新信息化系統(tǒng),如植物工廠、植物表型檢測分析系統(tǒng)、作物養(yǎng)分診斷檢測系統(tǒng)、智能機器人等,雖然應用性不強,但是對高新學科的科研支撐有重要作用,因此,要增加投入,加強高精自動化裝備和信息化技術(shù)的研發(fā)。還有部分適應性廣,但穩(wěn)定性有待改進、經(jīng)濟效益不明顯或推廣還不成熟的技術(shù),要加強試驗示范,在示范園區(qū)內(nèi)開展多樣本的重復試驗,待成熟后推廣應用。(3)加強宣傳和扶持要通過多種途徑加大信息化技術(shù)的宣傳與示范,加強對農(nóng)民的引導,提高廣大農(nóng)民的信息化意識。對節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)能等信息化技術(shù),要加大補貼力度,讓信息化成為老百姓“用得上、用得起、用得好”的先進技術(shù)。(4)加強人才的培訓要重視農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)人才的培訓,將信息技術(shù)與農(nóng)民特別是新型職業(yè)農(nóng)民培訓結(jié)合起來,從技術(shù)操作層面加強對信息技術(shù)、計算機技術(shù)的實踐應用能力培訓。同時,要培養(yǎng)不僅精通計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù),又熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的專業(yè)人才。

作者:金蓉 單位:浙江大學農(nóng)業(yè)試驗站

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