西瓜種植標準化數(shù)字模型

殷玥 方逵 易胤

[摘要]西瓜是一種典型的農(nóng)作物，西瓜種植的精細化管理可以有效提高其經(jīng)濟價值。通過將西瓜種植過程中的選苗、澆水、施肥和采收等步驟轉(zhuǎn)化為種植標準化流程，構(gòu)建了一套西瓜種植標準化數(shù)字模型，為西瓜的種植提供科學高效的信息化管理。

[關(guān)鍵詞]西瓜種植;標準化;精細化;物聯(lián)網(wǎng);數(shù)字模型

[中圖分類號]S651[文獻標識碼]A

1? ? 引言

精細農(nóng)業(yè)是20世紀80年代末由美國、加拿大的一些農(nóng)業(yè)科研部門提出的，并在國家政策的支持下，大力推廣精細化管理的建設(shè)和應用。在瓜果種植業(yè)精細化管理方面，美國充分結(jié)合了GPS、GIS和RS等高端的信息技術(shù)，大大提高了精細化管理水平。德國作為歐洲發(fā)達農(nóng)業(yè)的典型范例，他們采用一套集種植和經(jīng)營于一體的全程服務軟件用于精細化管理，提高了勞動效力。

我國啟動瓜果種植的精細化管理系統(tǒng)研究和應用相對較晚，初步的研究也取得了一定的成就，如付兵等人通過進行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預測瓜果病蟲害，構(gòu)建生產(chǎn)智能管理平臺、專家診斷服務系統(tǒng)平臺和溯源交易平臺，但是這些平臺的適用范圍小，利用效率較低，操作成本大，在使用的過程中仍然困難重重。還有部分的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方，其管控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和結(jié)合了RFID、3G、ZigBee等物聯(lián)網(wǎng)的一系列的信息技術(shù)，充分展示了精細化管理系統(tǒng)的高效之處，也起到了精細合理施肥、預防自然災害和病蟲害、降低了生產(chǎn)成本的作用。其在利用之初都是頗有成效，但是由于地理環(huán)境的限制，大規(guī)模的鋪開農(nóng)業(yè)精細化管理還需要繼續(xù)尋找發(fā)展和生產(chǎn)的共性。

2? ? 農(nóng)場種植標準化工作體系

湖南地區(qū)的西瓜一般是在3月中、下旬開始播種育苗，但是此時正處于雨水多、梅雨季節(jié)長和氣溫較低的天氣狀態(tài)中，容易出現(xiàn)死藤、坐果、瓜果畸型等問題，嚴重制約了西瓜產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。特別是，在傳統(tǒng)的種植生產(chǎn)管理條件下，不能及時觀察農(nóng)作物的生長，對突發(fā)的問題也由于信息水平落后而無法及時與農(nóng)業(yè)專家取得溝通。通過建立西瓜種植標準化體系，提高西瓜種植信息化水平。

根據(jù)季節(jié)、品種的不同，各個階段的栽培技術(shù)要求，詳細定制技術(shù)標準和作業(yè)參數(shù)，對各個栽培基地進行詳細的栽培作業(yè)指導，對每一個批次和基地的農(nóng)作物相關(guān)種植工作設(shè)計相應的計劃，形成種植標準化體系，如圖1所示。

3? ? 農(nóng)場種植標準化規(guī)范設(shè)計

農(nóng)業(yè)科技水平和地域的限制，我國農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)小聚群的農(nóng)事活動的局面，農(nóng)戶之間的信息交流匱乏，也缺少與掌握先進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的專家交流，農(nóng)民主要依靠經(jīng)驗種植農(nóng)作物，很少針對農(nóng)作物生長情況、病蟲害等問題進行科學研究和分析后進行農(nóng)業(yè)活動。沒有合理標準化的作業(yè)流程依據(jù)，一些農(nóng)業(yè)經(jīng)驗尚淺的農(nóng)戶開展了過多或過少的水肥管理活動，造成農(nóng)作物生長情況良莠不齊，損傷了農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。特別是農(nóng)作物的使用農(nóng)藥化肥方面，由于沒有合理的標準，往往是造成農(nóng)藥殘留超出合理的指標，容易導致人食用后出現(xiàn)健康問題，嚴重影響了食品安全，為了保證種植的標準化，我們根據(jù)湖南地區(qū)的西瓜生長習慣，梳理西瓜生長各時期的標準流程。

3.1? ? 緩苗期管理（定植后1周）的標準流程（如圖2所示）

對瓜果的種植主要從栽培、溫度和水肥三個維度進行管理。在西瓜的緩苗期，采用全覆蓋和半覆蓋栽培時，定植后立即扣好棚膜，對農(nóng)作物生長的基地進行基地現(xiàn)場全景和經(jīng)過無線傳感器數(shù)據(jù)的導出進行實時的監(jiān)控。溫度管理：白天的溫度標準是30℃±3℃，夜間溫度標準是15℃±3℃，最低不低于5℃。濕度管理：在底墑充足的情況下，根據(jù)土壤和空氣的濕度監(jiān)測，根據(jù)數(shù)據(jù)實時微調(diào)，不過，緩苗期間一般不需要澆水。栽培管理：緩苗期主要的任務是防治病蟲害，對于生長情況較好的部分進行存檔，若農(nóng)作物生長情況中出現(xiàn)異常情況，可通過預警部分告知農(nóng)場技術(shù)員和管理員解決處理，及時將病蟲害扼殺在搖籃里。

3.2? ? 伸蔓期管理（定植后2～4周）的標準流程（如圖3所示）

伸蔓期，是相對來說較為關(guān)鍵的時期，不僅對種植基地進行現(xiàn)場全景的展示，而且農(nóng)場員工開展日常巡檢，以保證農(nóng)作物情況的有效的掌握。溫度管理：瓜果的栽培應該盡量采用全覆蓋和半覆蓋的方式，白天的溫度標準是25℃～28℃，夜間的溫度標準是13℃～20℃。在智慧感知模塊功能的監(jiān)測下，如果超出標準，也會同步進行預警，并提示農(nóng)場員工解決問題;水肥管理：緩苗后需要對苗澆足量的水，以后，如土壤墑情良好時開花坐果前不再澆水，如在日常巡檢和智慧感知過程中發(fā)現(xiàn)存在干旱情況，則需要在瓜蔓長30cm～40cm時再澆一次小水，可增加西瓜營養(yǎng);在伸蔓初期，結(jié)合澆緩苗水每667m2追施速效氮肥5kg，不施肥時在瓜溝一側(cè)離瓜根10cm遠處開溝或挖穴施入;吊蔓：在農(nóng)場技術(shù)員發(fā)現(xiàn)瓜蔓長30cm～40cm時，需要開始開展吊蔓工作，采用單蔓整枝的方式，及時吊蔓。并且每天都需要進行剪除側(cè)蔓。

3.3? ? 開花坐果期管理（定植后5～8周）的標準流程（如圖4所示）

溫度管理：盡量全覆蓋栽培，必須嚴密監(jiān)控，白天溫度標準在30℃±3℃，夜間溫度標準是15℃～30℃。水肥管理：此時不再額外施加肥料，并且對澆水進行控制。人工輔助授粉：每天早上9：00以前，農(nóng)場技術(shù)員可以利用授粉工具將雄花的花粉涂抹或者點綴在雌花的柱頭上進行輔助授粉，授粉情況同步進行建檔、存檔。農(nóng)場技術(shù)員在日常巡檢中，如果發(fā)現(xiàn)幼果長至雞蛋大小，并且開始褪毛時，將開展選留果的工作。

3.4? ? 果實膨大期和成熟期管理（定植后9～11周）的標準流程（如圖5所示）

溫度管理：此時氣溫已比較高，要注意適時放風降溫，把棚內(nèi)氣溫控制在35℃以下，但夜間溫度不得低于18℃。水肥管理：在幼果雞蛋大小開始褪毛時澆第一次水，此后當土壤表面早晨潮濕、中午發(fā)干時再澆一次水。如此連澆2～3次水，每次澆水一定要澆足，當果實定個（停止生長）后停止?jié)菜?。結(jié)合澆第一次水追施膨瓜肥以速效化肥為主每667m2的施肥量為磷肥（P2O5）2.7kg，鉀肥（K2O）5kg，也可每667m2追施餅肥75kg，化肥以隨澆水沖施為主，盡量避免傷及西瓜的莖葉。

3.5? ? 采收期的標準流程（如圖6所示）

小果型西瓜果型小，從雌花開放到果實成熟的這段時間短。雌花開放后37～40天采收第一批瓜。采收的時間盡量選在上午的10點前或6點以后進行，因為西瓜在夜間是處于低溫狀態(tài)，發(fā)散了大部分熱量，如果選擇溫度較高的時候采收將會導致西瓜溫度過高而加速呼吸，會降低西瓜的甜度等因素，從而影響西瓜整體的質(zhì)量。

4? ? 結(jié)束語

通過分析湖南某基地的西瓜種植方法，根據(jù)本地天氣等自然因素制定種植流程規(guī)范，開展西瓜種植標準研究，實現(xiàn)了西瓜種植規(guī)?；⒏咝Щa(chǎn)。通過農(nóng)場管理員、技術(shù)員不斷的巡檢記錄西瓜生長數(shù)字檔案，不斷優(yōu)化數(shù)字模型，可以進一步提高西瓜生產(chǎn)的效率。

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