智慧農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境下種植的番茄品質(zhì)的研究

毛奕涵 章呈陽(yáng)

番茄營(yíng)養(yǎng)豐富、酸甜多汁，深受人們喜愛(ài)，因此市場(chǎng)需求巨大。傳統(tǒng)的番茄種植方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且依賴農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷其生長(zhǎng)狀況（如光照、水分、肥度、溫度等）。由于缺乏規(guī)范系統(tǒng)的管理，番茄品質(zhì)差異較大，導(dǎo)致市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

為了解番茄品質(zhì)的相關(guān)信息，在江蘇省農(nóng)科院信息中心，我們20多位小學(xué)生對(duì)生長(zhǎng)于智慧農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境下的“桃太粉”“鳳珠”“露比”這3種番茄進(jìn)行了全面的“體檢”。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，它們會(huì)結(jié)出怎樣的番茄果實(shí)呢？這種高科技的農(nóng)業(yè)模式又是如何運(yùn)作的？帶著這些疑問(wèn)，我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了研究。

探究過(guò)程

1.實(shí)驗(yàn)法

為了研究智慧農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境下種植的番茄品質(zhì)，我們選擇“桃太粉”（大番茄）、“鳳珠”（橢圓番茄）和“露比”（圓番茄）這3種番茄作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究。5組學(xué)生分別用電子秤測(cè)量“桃太粉”的質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測(cè)量“鳳珠”和“露比”的縱徑和橫徑，用甜度計(jì)測(cè)量3種番茄的甜度，并得出5組數(shù)據(jù)。通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)，對(duì)比分析3種番茄質(zhì)量、果徑和甜度的變化規(guī)律。

表1的數(shù)據(jù)顯示，“桃太粉”的質(zhì)量為200克左右，甜度為3%～5%，差異并不顯著;“鳳珠”的橫徑在25毫米左右，縱徑在34毫米左右，甜度為7%～10%，5組數(shù)據(jù)差異較小;“露比”的縱徑和橫徑都在35毫米左右，甜度為7%～9%，數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯差異。所有數(shù)據(jù)表明，同一類果實(shí)的各類品質(zhì)指標(biāo)沒(méi)有明顯差異，或應(yīng)歸功于規(guī)范統(tǒng)一的智能調(diào)控生長(zhǎng)機(jī)制。

2.文獻(xiàn)分析法

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)在智慧農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境下種植的3種番茄在質(zhì)量、果徑、甜度等方面的品質(zhì)表現(xiàn)非常均衡、穩(wěn)定。那么，智慧農(nóng)業(yè)溫室是如何實(shí)現(xiàn)這一切的呢？帶著這些疑問(wèn)，我們查閱了一些論文，了解了智慧農(nóng)業(yè)溫室種植番茄的大致過(guò)程。

番茄種植的智能化管理，是通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能信息管理系統(tǒng)及反饋處置系統(tǒng)三大系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相當(dāng)于“情報(bào)官”，由基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一系列傳感器及攝像頭組成，用于采集番茄的溫室微環(huán)境數(shù)據(jù)，比如光照強(qiáng)度、空氣溫度、土壤溫度、土壤濕度、土壤肥料含量等，以及番茄生長(zhǎng)情況的信息，比如果徑大小、葉片斑枯病、葉片早疫病、葉霉病、葉表溫度等。傳感器及攝像頭采集數(shù)據(jù)后，就會(huì)將數(shù)據(jù)“報(bào)告”給智能信息管理系統(tǒng)。

智能信息管理系統(tǒng)相當(dāng)于“司令官”，它在收到采集數(shù)據(jù)后，就會(huì)把這些數(shù)據(jù)與系統(tǒng)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷。如果采集的數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的許可范圍，系統(tǒng)就會(huì)作出決策，并向反饋處置系統(tǒng)發(fā)出指令。比如，采集的數(shù)據(jù)顯示溫室內(nèi)溫度過(guò)低，番茄要凍壞了，這時(shí)候需要給溫室加溫。另外，通過(guò)分析番茄的生長(zhǎng)信息，也可以及時(shí)了解番茄的生長(zhǎng)狀態(tài)和健康狀況，并作出相應(yīng)的處置。

反饋處置系統(tǒng)相當(dāng)于“執(zhí)行官”，它按照“司令官”發(fā)出的指令進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幹谩１热绻庹諒?qiáng)度低了，就會(huì)開(kāi)啟溫室內(nèi)的補(bǔ)光燈，提高光照強(qiáng)度;反之，如果光照過(guò)強(qiáng)，則會(huì)使用溫室頂部的遮光簾，來(lái)降低光照強(qiáng)度。空氣溫度低了，就開(kāi)啟增溫設(shè)備，提升氣溫。土壤濕度不足了，就會(huì)啟動(dòng)水肥機(jī)，利用滴灌系統(tǒng)給缺水的番茄進(jìn)行滴灌。土壤肥料含量不足了，也要啟動(dòng)水肥機(jī)為番茄滴灌。

探究結(jié)論

近年來(lái)，為了減輕人力勞動(dòng)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也是為了提高農(nóng)作物的品質(zhì)，人們應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把各類傳感器甚至是巡檢機(jī)器人設(shè)置在溫室大棚里，以替代人力勞動(dòng)，并通過(guò)信息管理系統(tǒng)自動(dòng)判斷，利用水肥機(jī)等裝置進(jìn)行處置，這樣大大提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和精準(zhǔn)化。

通過(guò)3種番茄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)溫室番茄品質(zhì)的穩(wěn)定性和均衡性，歸功于智慧農(nóng)業(yè)三大系統(tǒng)的有效運(yùn)作：“情報(bào)官”及時(shí)準(zhǔn)確地收集“情報(bào)數(shù)據(jù)”;“司令官”根據(jù)“情報(bào)信息”作出準(zhǔn)確的判斷，并向“執(zhí)行官”發(fā)出指令;而“執(zhí)行官”則準(zhǔn)確地執(zhí)行“司令官”的指令，從而把作物管理從“經(jīng)驗(yàn)”上升到“科學(xué)”，才確保了番茄品質(zhì)的穩(wěn)定性和均衡性。

（責(zé)任編輯：陸艷）