智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)在榆林市溫室大棚中的應(yīng)用

李文洋 薛 浩 白艷艷

（榆林市農(nóng)業(yè)宣傳信息中心 陜西榆林719000)

智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為世界農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向，我國也高度重視智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展， 黨的十九屆五中全會首次在黨的全會文件中提出建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)，“十四五”規(guī)劃《綱要》及“十四五”國家信息化規(guī)劃、“十四五”推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃、鄉(xiāng)村建設(shè)行動實施方案等規(guī)劃性、指導性文件，都把智慧農(nóng)業(yè)擺在突出重要的位置，對推動智慧農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，引領(lǐng)鄉(xiāng)村全面振興具有重要意義[1]。 近幾年，榆林市積極推出智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，現(xiàn)階段取得了一定的成績，但是給農(nóng)民帶來的收益有限。 榆林市設(shè)施農(nóng)業(yè)面積約10 666.67 hm2，年產(chǎn)量約45 萬t，產(chǎn)值達19 億元，具有發(fā)展智慧設(shè)施農(nóng)業(yè)的良好基礎(chǔ)。 溫室大棚管理應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以全面獲取作物生長環(huán)境數(shù)據(jù)、作物生長數(shù)據(jù)等信息，節(jié)約設(shè)施種植投入成本，提高農(nóng)戶收益。

1 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的概念

智慧農(nóng)業(yè)是以信息和知識作為核心要素， 以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)為手段，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的精準化和智能化，形成個性化服務(wù)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展是從農(nóng)業(yè)數(shù)字化到農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)化再到農(nóng)業(yè)智能化的高級階段，形成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)[2]。 智慧農(nóng)業(yè)強調(diào)通過運用智能技術(shù)提高人對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的綜合管控能力，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程方便快捷，改善農(nóng)民工作環(huán)境，減少農(nóng)民的體力勞動[3]。

1.2 榆林市智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

榆林市位于陜西省最北部，西鄰甘肅、寧夏，北連內(nèi)蒙古， 東隔黃河與山西相望， 南與陜西省延安市接壤。 榆林市行政區(qū)劃版圖形似三角形， 東西最大長度309 km，南北最大寬度295 km，總土地面積42 920.2 km2， 是陜西省面積最大的地級市。 榆林市委、市政府高度重視蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并將蔬菜產(chǎn)業(yè)作為榆林四個百億級主導產(chǎn)業(yè)之一。 設(shè)施蔬菜是榆林蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分， 也是榆林拓展鞏固脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

榆林市在2020 年事業(yè)單位機構(gòu)改革時設(shè)立了榆林市農(nóng)業(yè)宣傳信息中心， 承擔數(shù)字鄉(xiāng)村和智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)職能職責。2021 年，榆林市啟動數(shù)字鄉(xiāng)村智慧農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺建設(shè)， 探索信息化服務(wù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路子。2022 年，榆林市農(nóng)業(yè)宣傳信息中心編制榆林市市級數(shù)字農(nóng)業(yè)示范基地創(chuàng)建項目可行性研究報告，創(chuàng)建項目將建成“一個中心+三個平臺+十個系統(tǒng)+N 個基地”， 包含榆林市農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心、地理信息GIS 應(yīng)用平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺、視頻平臺等。 榆林市在榆陽區(qū)、神木市、靖邊縣、佳縣等縣區(qū)開展智慧農(nóng)業(yè)和數(shù)字鄉(xiāng)村試點應(yīng)用， 進一步提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村智能化生產(chǎn)水平， 助推農(nóng)產(chǎn)品品牌建設(shè)和市場營銷， 提升智慧化行業(yè)監(jiān)管水平和為農(nóng)公共服務(wù)能力，并加快數(shù)字化鄉(xiāng)村治理，賦能政府數(shù)字化轉(zhuǎn)型，驅(qū)動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)是應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)智能化、精準化、科學化的重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式之一，目前在榆林市主要典型應(yīng)用案例有以下幾種類型。

1.2.1 大田智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景 榆林市平均年降水量約400 mm，水資源缺乏嚴重制約著全市的農(nóng)業(yè)發(fā)展。 榆陽區(qū)魚河農(nóng)場立足馬鈴薯生產(chǎn)， 開展總面積213.33 hm2的智能水肥一體化項目，建設(shè)魚河農(nóng)場馬鈴薯高標準種植基地數(shù)字管理平臺， 通過物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境設(shè)備數(shù)據(jù)采集、土壤指標監(jiān)測、視頻監(jiān)控、智能水費一體化系統(tǒng)等，構(gòu)建智慧管理體系，尤其在節(jié)水灌溉方面提質(zhì)增效明顯。 根據(jù)相關(guān)資料顯示，畝均比普通滴灌節(jié)水37%，比漫灌節(jié)水60%，滴灌的水分利用率在85%以上，是大水漫灌的近3 倍；畝均節(jié)肥和減少農(nóng)藥使用20%， 土地利用率較移動式噴灌增加28%，畝均節(jié)本增效約950 元。

1.2.2 設(shè)施智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景 榆林市大力支持設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展， 設(shè)施農(nóng)業(yè)也是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中較為典型的應(yīng)用場景， 神木市樂森生態(tài)農(nóng)業(yè)園林綠化有限公司立足高品質(zhì)果蔬苗木生產(chǎn)， 擁有標準化溫室大棚8 座，通過利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、4G/5G 等新一代信息技術(shù)，集成應(yīng)用環(huán)境控制、智能水肥一體化、視頻監(jiān)控等設(shè)備， 對溫室大棚進行溫濕度控制、 智能灌溉、精準施肥等生產(chǎn)管理，大大提高了工作效率，省工省力。 榆林地區(qū)晝夜溫差大，種植草莓、番茄等蔬菜對溫濕度、光照等生長條件比較敏感，利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)使得農(nóng)戶準確掌握環(huán)境實時情況， 及時調(diào)整種植環(huán)境。 農(nóng)戶利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)實現(xiàn)了高產(chǎn)高質(zhì)。在種植草莓時，一個溫室大棚可預(yù)估增產(chǎn)19%，同時提高了果實商品率，連續(xù)坐果能力強，延長了果實采收期。

1.2.3 智慧畜牧業(yè)應(yīng)用場景 榆陽區(qū)上河湖羊養(yǎng)殖基地占地125.07 hm2，建羊舍167 棟，上河湖羊養(yǎng)殖基地聯(lián)合阿里巴巴集團打造全國首家數(shù)字化養(yǎng)殖場，配備智能化養(yǎng)殖系統(tǒng)，一是精準飼喂、智能環(huán)境控制。 通過利用物聯(lián)網(wǎng)、智能控制技術(shù)等手段，實現(xiàn)對養(yǎng)殖場環(huán)境的精準控制，包括溫度、濕度、通風、照明等多方面的環(huán)境參數(shù)。 同時，根據(jù)羊的品種、年齡、繁殖期等情況，實現(xiàn)對飼料的精準投喂。 充分整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能裝備等先進生產(chǎn)要素，實現(xiàn)了環(huán)境控制、精準飼喂、疫病防控、物流銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能。二是針對羊的行為的智能監(jiān)測。通過智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、 智能傳感器等技術(shù)手段， 對畜禽活動行為、進食喝水情況、運動情況等進行監(jiān)測，實時掌握畜禽的行為狀況， 實現(xiàn)對羊的疫病防控和科學的配種管理。 利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)賦能湖羊智慧養(yǎng)殖，工作人員效率提高了2.5 倍， 平均每人可飼養(yǎng)2 000 只羊，工作效率提高了150%，這樣不僅解放了人力也控制了生產(chǎn)成本。

2 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)在榆林市溫室大棚中的應(yīng)用模式

2.1 智慧溫室大棚應(yīng)用模式

榆林智慧溫室大棚應(yīng)用模型見圖1。構(gòu)建智慧溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺， 依托部署在溫室中的各種傳感節(jié)點：環(huán)境溫濕度、土壤溫濕度、土壤酸堿度、二氧化碳、圖像等，利用無線網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)種植基地生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能操控、智能預(yù)警、智能分析、科學決策等功能，減少人工成本和農(nóng)業(yè)投入品的投入，增加農(nóng)民收益。

圖1 榆林智慧溫室大棚應(yīng)用模型

2.2 智慧溫室大棚系統(tǒng)功能

2.2.1 環(huán)境監(jiān)測功能 一是利用各種傳感器可以實時采集溫室大棚內(nèi)的土壤溫濕度、 土壤pH 和地溫、土壤養(yǎng)分、空氣的溫濕度、光照度、氣體濃度等監(jiān)測指標數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行分類記錄存儲，農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體可通過物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，幫助其進行科學決策管理。 二是通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭實時監(jiān)測作物的長勢情況和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況， 及時發(fā)現(xiàn)病蟲害，為農(nóng)戶安全生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)保證。

2.2.2 遠程控制功能 溫室大棚控制系統(tǒng)根據(jù)各傳感節(jié)點反饋的實時數(shù)據(jù)信息與設(shè)置的閾值進行對比分析，當實時數(shù)據(jù)不在閾值范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)啟動相關(guān)設(shè)備（如：灌溉、卷簾、通風、補光），始終將溫室大棚中的環(huán)境控制在最適合作物生長的條件下， 提高溫室大棚的生產(chǎn)效率，減少人工成本的投入。

2.2.3 預(yù)警報警功能 農(nóng)戶提前設(shè)置好環(huán)境參數(shù)的合理范圍， 當傳感設(shè)備實時反饋的數(shù)據(jù)超出了設(shè)定范圍，控制服務(wù)系統(tǒng)可通過手機終端、聲光、可視化顯示器等方式對農(nóng)戶第一時間進行警告提醒， 農(nóng)戶根據(jù)警告信息及時采取人工干預(yù)，避免設(shè)備故障，確保溫室大棚安全生產(chǎn)，減少農(nóng)戶損失。

2.2.4 生產(chǎn)管理功能 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)高級階段最終是通過大量的數(shù)據(jù)，建立作物生長模型，達到精準化管理、高效率生產(chǎn)。 溫室大棚管理服務(wù)平臺可對水、肥、藥等投入品使用數(shù)據(jù)及作物生長的環(huán)境數(shù)據(jù)進行記錄存儲，農(nóng)戶可根據(jù)分析平臺記錄的數(shù)據(jù)，達到生產(chǎn)全過程精準管理的目的，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加收益。

3 存在的問題

3.1 對智慧農(nóng)業(yè)的認識不夠深入

一是信息技術(shù)專業(yè)從業(yè)人員缺乏對農(nóng)業(yè)的了解，在實踐應(yīng)用時智能控制很難達到預(yù)期效果；二是農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體對智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)缺乏認知， 農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)習慣、 文化素養(yǎng)等方面還不能滿足智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求； 三是農(nóng)技人員對智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的認識不夠深入， 不少農(nóng)技人員認為智慧農(nóng)業(yè)就是農(nóng)業(yè)自動化生產(chǎn)， 缺乏將智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)思維， 沒有進一步建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中數(shù)據(jù)模型的思路。

3.2 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展缺少項目支撐

發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是促進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手， 也是促進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。 當前政府投入力度不足，無重點項目支撐，導致榆林市在智慧農(nóng)業(yè)和數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)上還存在一定的滯后性。 在設(shè)施智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中當前生產(chǎn)管理過程大多處于自動化階段， 還未達到智能化信息化生產(chǎn)管理階段。

3.3 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施薄弱

目前榆林市農(nóng)村寬帶網(wǎng)絡(luò)雖然都能到村， 但是還有一部分沒有到農(nóng)戶生產(chǎn)基地，4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋信號不穩(wěn)定，5G 基站在農(nóng)村布局較少，并且農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)費用相對較高， 給農(nóng)戶利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)管理帶來了一定的困難。

3.4 經(jīng)營主體應(yīng)用的積極性不高

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；侵腔坜r(nóng)業(yè)技術(shù)進一步應(yīng)用與推廣的重要條件。 一方面由于經(jīng)營主體的農(nóng)田地塊小、耕地細碎化問題突出，小規(guī)模生產(chǎn)在農(nóng)產(chǎn)品價格和成本方面往往處于劣勢，農(nóng)戶年收益較低，農(nóng)戶無力采用先進的技術(shù)和設(shè)備，不利于智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。另一方面，種糧農(nóng)民往往存在增產(chǎn)不增收的問題，由于生產(chǎn)資料（水、肥、藥）價格上漲、勞動力價格高、土地流轉(zhuǎn)費用高等原因，導致農(nóng)業(yè)效益低，農(nóng)民對于進一步投資應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)的積極性不高。

4 對策

4.1 加強智慧農(nóng)業(yè)頂層設(shè)計

智慧農(nóng)業(yè)是一個系統(tǒng)的工程， 需整體上對全市的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進行系統(tǒng)規(guī)劃。 重點圍繞不同區(qū)域和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃一批智慧農(nóng)業(yè)重點項目， 加強推廣與示范，建立標準化模式。 市級政府需要結(jié)合各區(qū)域?qū)嶋H情況和當?shù)卣恼呓ㄗh，整體布局，確定最終發(fā)展規(guī)劃，針對主導產(chǎn)業(yè)鏈做出政策性的安排

4.2 引入社會市場資本，助力智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

榆林目前智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中建設(shè)的試驗示范點大多都是基于政府的財政投入，社會市場參與度較低，但是發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是一個巨大的系統(tǒng)工程， 需要充足的人力、大量的財力和物力支持。 如果單靠政府的財政投入，一方面造成政府的財政負擔，另一方面也不利于榆林智慧農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。 所以，榆林智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展必須引入社會市場資本， 政府制定相關(guān)優(yōu)惠政策，加大招商引資力度，鼓勵具有智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)和服務(wù)的企業(yè)涉足榆林智慧農(nóng)業(yè)， 解決榆林智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的技術(shù)和成本問題。

4.3 加強智慧農(nóng)業(yè)示范點建設(shè)

加快建設(shè)具有一定的示范帶動效應(yīng)和推廣應(yīng)用前景，具有可借鑒、可復制、可推廣價值的智慧農(nóng)業(yè)示范點，加強宣傳引導，營造良好的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展氛圍。 例如：將溫室智能控制系統(tǒng)應(yīng)用到榆林市溫室大棚生產(chǎn)當中， 一方面提升了榆林市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化水平，加快產(chǎn)業(yè)升級，有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)走上精細化生產(chǎn)的發(fā)展道路； 另一方面使大棚種植的更加科學和高效，改變了憑經(jīng)驗生產(chǎn)的方式。 通過直接調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫、水、光、肥、氣等諸多因素，真正實現(xiàn)了全年高產(chǎn)、穩(wěn)步的精細化種植，而且省時省力省人工。 同時通過示范推廣， 增強農(nóng)戶對智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的進一步認識， 為指導和引導全市智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了良好的示范和帶動作用。

4.4 加強智慧農(nóng)業(yè)人才隊伍建設(shè)

培養(yǎng)榆林市智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人才， 政府部門制定智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)和引入計劃， 聯(lián)合涉農(nóng)高校、農(nóng)業(yè)科研院所、農(nóng)業(yè)高新技術(shù)企業(yè)等，開展智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)、技術(shù)交流等活動，一方面提升了農(nóng)技人員有關(guān)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)水平， 另一方面強化了智慧農(nóng)業(yè)科研成果的技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。 舉辦智慧農(nóng)業(yè)培訓班，加強對農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體培訓，培養(yǎng)愛農(nóng)業(yè)、懂技術(shù)、會操作的智慧農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和人才隊伍。