智慧農業技術在榆林市溫室大棚中的應用

李文洋 薛 浩 白艷艷

（榆林市農業宣傳信息中心 陜西榆林719000)

智慧農業已經成為世界農業的重要發展方向，我國也高度重視智慧農業發展， 黨的十九屆五中全會首次在黨的全會文件中提出建設智慧農業，“十四五”規劃《綱要》及“十四五”國家信息化規劃、“十四五”推進農業農村現代化規劃、鄉村建設行動實施方案等規劃性、指導性文件，都把智慧農業擺在突出重要的位置，對推動智慧農業高質量發展，引領鄉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業發展戰略規劃，現階段取得了一定的成績，但是給農民帶來的收益有限。 榆林市設施農業面積約10 666.67 hm2，年產量約45 萬t，產值達19 億元，具有發展智慧設施農業的良好基礎。 溫室大棚管理應用智慧農業技術，可以全面獲取作物生長環境數據、作物生長數據等信息，節約設施種植投入成本，提高農戶收益。

1 智慧農業發展現狀

1.1 智慧農業技術的概念

智慧農業是以信息和知識作為核心要素， 以物聯網、互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術為手段，實現農業生產全過程的精準化和智能化，形成個性化服務的全新農業生產方式。 智慧農業發展是從農業數字化到農業網絡化再到農業智能化的高級階段，形成現代農業新業態[2]。 智慧農業強調通過運用智能技術提高人對農業系統的綜合管控能力，使得農業生產過程方便快捷，改善農民工作環境，減少農民的體力勞動[3]。

1.2 榆林市智慧農業發展現狀

榆林市位于陜西省最北部，西鄰甘肅、寧夏，北連內蒙古， 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業的發展，并將蔬菜產業作為榆林四個百億級主導產業之一。 設施蔬菜是榆林蔬菜產業發展的重要組成部分， 也是榆林拓展鞏固脫貧攻堅和鄉村振興的基礎產業。

榆林市在2020 年事業單位機構改革時設立了榆林市農業宣傳信息中心， 承擔數字鄉村和智慧農業建設職能職責。2021 年，榆林市啟動數字鄉村智慧農業綜合服務平臺建設， 探索信息化服務農業農村產業發展的路子。2022 年，榆林市農業宣傳信息中心編制榆林市市級數字農業示范基地創建項目可行性研究報告，創建項目將建成“一個中心+三個平臺+十個系統+N 個基地”， 包含榆林市農業農村大數據中心、地理信息GIS 應用平臺、物聯網平臺、視頻平臺等。 榆林市在榆陽區、神木市、靖邊縣、佳縣等縣區開展智慧農業和數字鄉村試點應用， 進一步提升農業農村智能化生產水平， 助推農產品品牌建設和市場營銷， 提升智慧化行業監管水平和為農公共服務能力，并加快數字化鄉村治理，賦能政府數字化轉型，驅動現代農業發展和鄉村振興。

智慧農業技術是應用農業信息化系統管理，實現智能化、精準化、科學化的重要農業生產方式之一，目前在榆林市主要典型應用案例有以下幾種類型。

1.2.1 大田智慧農業生產場景 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業發展。 榆陽區魚河農場立足馬鈴薯生產， 開展總面積213.33 hm2的智能水肥一體化項目，建設魚河農場馬鈴薯高標準種植基地數字管理平臺， 通過物聯網環境設備數據采集、土壤指標監測、視頻監控、智能水費一體化系統等，構建智慧管理體系，尤其在節水灌溉方面提質增效明顯。 根據相關資料顯示，畝均比普通滴灌節水37%，比漫灌節水60%，滴灌的水分利用率在85%以上，是大水漫灌的近3 倍；畝均節肥和減少農藥使用20%， 土地利用率較移動式噴灌增加28%，畝均節本增效約950 元。

1.2.2 設施智慧農業應用場景 榆林市大力支持設施農業發展， 設施農業也是智慧農業發展中較為典型的應用場景， 神木市樂森生態農業園林綠化有限公司立足高品質果蔬苗木生產， 擁有標準化溫室大棚8 座，通過利用物聯網、大數據、4G/5G 等新一代信息技術，集成應用環境控制、智能水肥一體化、視頻監控等設備， 對溫室大棚進行溫濕度控制、 智能灌溉、精準施肥等生產管理，大大提高了工作效率，省工省力。 榆林地區晝夜溫差大，種植草莓、番茄等蔬菜對溫濕度、光照等生長條件比較敏感，利用智慧農業技術使得農戶準確掌握環境實時情況， 及時調整種植環境。 農戶利用智慧農業技術實現了高產高質。在種植草莓時，一個溫室大棚可預估增產19%，同時提高了果實商品率，連續坐果能力強，延長了果實采收期。

1.2.3 智慧畜牧業應用場景 榆陽區上河湖羊養殖基地占地125.07 hm2，建羊舍167 棟，上河湖羊養殖基地聯合阿里巴巴集團打造全國首家數字化養殖場，配備智能化養殖系統，一是精準飼喂、智能環境控制。 通過利用物聯網、智能控制技術等手段，實現對養殖場環境的精準控制，包括溫度、濕度、通風、照明等多方面的環境參數。 同時，根據羊的品種、年齡、繁殖期等情況，實現對飼料的精準投喂。 充分整合物聯網、大數據、智能裝備等先進生產要素，實現了環境控制、精準飼喂、疫病防控、物流銷售數據統計等功能。二是針對羊的行為的智能監測。通過智能視頻監控系統、 智能傳感器等技術手段， 對畜禽活動行為、進食喝水情況、運動情況等進行監測，實時掌握畜禽的行為狀況， 實現對羊的疫病防控和科學的配種管理。 利用智慧農業技術賦能湖羊智慧養殖，工作人員效率提高了2.5 倍， 平均每人可飼養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成本。

2 智慧農業技術在榆林市溫室大棚中的應用模式

2.1 智慧溫室大棚應用模式

榆林智慧溫室大棚應用模型見圖1。構建智慧溫室大棚物聯網管理服務平臺， 依托部署在溫室中的各種傳感節點：環境溫濕度、土壤溫濕度、土壤酸堿度、二氧化碳、圖像等，利用無線網絡通信，實現種植基地生產環境的智能感知、智能操控、智能預警、智能分析、科學決策等功能，減少人工成本和農業投入品的投入，增加農民收益。

圖1 榆林智慧溫室大棚應用模型

2.2 智慧溫室大棚系統功能

2.2.1 環境監測功能 一是利用各種傳感器可以實時采集溫室大棚內的土壤溫濕度、 土壤pH 和地溫、土壤養分、空氣的溫濕度、光照度、氣體濃度等監測指標數據，并將數據進行分類記錄存儲，農業經營主體可通過物聯網管理服務平臺查看實時數據和歷史數據，幫助其進行科學決策管理。 二是通過網絡攝像頭實時監測作物的長勢情況和設備運轉情況， 及時發現病蟲害，為農戶安全生產提供數據保證。

2.2.2 遠程控制功能 溫室大棚控制系統根據各傳感節點反饋的實時數據信息與設置的閾值進行對比分析，當實時數據不在閾值范圍內，控制系統啟動相關設備（如：灌溉、卷簾、通風、補光），始終將溫室大棚中的環境控制在最適合作物生長的條件下， 提高溫室大棚的生產效率，減少人工成本的投入。

2.2.3 預警報警功能 農戶提前設置好環境參數的合理范圍， 當傳感設備實時反饋的數據超出了設定范圍，控制服務系統可通過手機終端、聲光、可視化顯示器等方式對農戶第一時間進行警告提醒， 農戶根據警告信息及時采取人工干預，避免設備故障，確保溫室大棚安全生產，減少農戶損失。

2.2.4 生產管理功能 智慧農業技術高級階段最終是通過大量的數據，建立作物生長模型，達到精準化管理、高效率生產。 溫室大棚管理服務平臺可對水、肥、藥等投入品使用數據及作物生長的環境數據進行記錄存儲，農戶可根據分析平臺記錄的數據，達到生產全過程精準管理的目的，提高產品質量，增加收益。

3 存在的問題

3.1 對智慧農業的認識不夠深入

一是信息技術專業從業人員缺乏對農業的了解，在實踐應用時智能控制很難達到預期效果；二是農業新型經營主體對智慧農業技術缺乏認知， 農戶的農業生產習慣、 文化素養等方面還不能滿足智慧農業發展的要求； 三是農技人員對智慧農業技術的認識不夠深入， 不少農技人員認為智慧農業就是農業自動化生產， 缺乏將智慧農業技術應用于農業產業全產業鏈的系統思維， 沒有進一步建立農業生產中數據模型的思路。

3.2 智慧農業發展缺少項目支撐

發展智慧農業是促進傳統農業向現代農業轉型升級的重要抓手， 也是促進農業高質量發展的重要支撐。 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業和數字鄉村建設上還存在一定的滯后性。 在設施智慧農業發展中當前生產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管理階段。

3.3 農村基礎設施薄弱

目前榆林市農村寬帶網絡雖然都能到村， 但是還有一部分沒有到農戶生產基地，4G 網絡覆蓋信號不穩定，5G 基站在農村布局較少，并且農村網絡費用相對較高， 給農戶利用智慧農業技術生產管理帶來了一定的困難。

3.4 經營主體應用的積極性不高

農業生產規?；侵腔坜r業技術進一步應用與推廣的重要條件。 一方面由于經營主體的農田地塊小、耕地細碎化問題突出，小規模生產在農產品價格和成本方面往往處于劣勢，農戶年收益較低，農戶無力采用先進的技術和設備，不利于智慧農業的發展。另一方面，種糧農民往往存在增產不增收的問題，由于生產資料（水、肥、藥）價格上漲、勞動力價格高、土地流轉費用高等原因，導致農業效益低，農民對于進一步投資應用智慧農業的積極性不高。

4 對策

4.1 加強智慧農業頂層設計

智慧農業是一個系統的工程， 需整體上對全市的智慧農業發展進行系統規劃。 重點圍繞不同區域和產業規劃一批智慧農業重點項目， 加強推廣與示范，建立標準化模式。 市級政府需要結合各區域實際情況和當地政府的政策建議，整體布局，確定最終發展規劃，針對主導產業鏈做出政策性的安排

4.2 引入社會市場資本，助力智慧農業發展

榆林目前智慧農業發展中建設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，但是發展智慧農業是一個巨大的系統工程， 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業高質量發展。 所以，榆林智慧農業發展必須引入社會市場資本， 政府制定相關優惠政策，加大招商引資力度，鼓勵具有智慧農業技術和服務的企業涉足榆林智慧農業， 解決榆林智慧農業發展的技術和成本問題。

4.3 加強智慧農業示范點建設

加快建設具有一定的示范帶動效應和推廣應用前景，具有可借鑒、可復制、可推廣價值的智慧農業示范點，加強宣傳引導，營造良好的智慧農業發展氛圍。 例如：將溫室智能控制系統應用到榆林市溫室大棚生產當中， 一方面提升了榆林市農業生產信息化水平，加快產業升級，有助于現代農業走上精細化生產的發展道路； 另一方面使大棚種植的更加科學和高效，改變了憑經驗生產的方式。 通過直接調節大棚內的溫、水、光、肥、氣等諸多因素，真正實現了全年高產、穩步的精細化種植，而且省時省力省人工。 同時通過示范推廣， 增強農戶對智慧農業技術的進一步認識， 為指導和引導全市智慧農業的發展起到了良好的示范和帶動作用。

4.4 加強智慧農業人才隊伍建設

培養榆林市智慧農業發展的領軍人才， 政府部門制定智慧農業人才培養和引入計劃， 聯合涉農高校、農業科研院所、農業高新技術企業等，開展智慧農業技術人員培養、技術交流等活動，一方面提升了農技人員有關智慧農業的技術水平， 另一方面強化了智慧農業科研成果的技術轉化應用。 舉辦智慧農業培訓班，加強對農業經營主體培訓，培養愛農業、懂技術、會操作的智慧農業經營主體和人才隊伍。