威海草莓智慧农业发展探究

田孝威，胡 静，侯丽娟，丁建国*，叶 全，刘增辉

（1.威海市农业科学院，山东威海 264200；2.乳山市白沙滩镇政府，山东威海 264500）

0 引言

农业是关系到国计民生的重要产业，在当前发展的新时代新格局，需要不断拓展增产、增效，不断改进生产经营模式，利用先进的科技生产力、推动农业现代化、实现农业高质量发展。智慧农业在种植模式、生产经营方式和农业产业结构方面进行了颠覆性的变革，对大田生产条件进行了动态监控、高效控制以及精准感知，给农作物种植环境提供科学的分析判断及精准施策，促进农业经营智能化管理，提高了农业产量收益，大力推动了农业现代化。卫星遥感、物联网技术可以有效采集农作物生长过程的各项数据，进行人工智能分析、精准施策，开展精细化栽培，精确了解市场需求、差异化定位，实现农业生产高效发展。物联网技术已经被广泛地应用到农业各个领域中。物联网是继计算机、互联网、电子通信技术之后的第三次信息产业浪潮。物联网、大数据等技术是当今世界的前沿科技，将这些新技术应用到农业生产经营过程中，可以提高农业的现代化、信息化、智能化以及自动化。虽然我国智慧农业方面取得一定研究成果，但是和发达国家相比较，仍然存在很多不足，吸收学习发达国家的先进科技成果推动我国农业智能化成为当前的紧要任务。草莓是对生产条件要求较高的中高档水果，采用智慧农业相关技术，有利于解决草莓市场的供需矛盾，提高草莓品质产量，增加果农收入。

威海气候特点为年均气温12.2℃，平均降水量762.2 mm，平均日照时数2 480.0 h，与草莓生物特性相吻合，是进行草莓示范基地建设的最佳生产区域之一。在威海推动智慧农业发展，具有现实意义。

1 日本智慧农业

日本国土面积狭小、人口稠密，可用耕地面积小、土地贫瘠、自然灾害频发，以往粮食主要依靠进口，同时，日本劳动力紧缺、老龄化问题严重。但是日本是科技发展创新和人才强国，在发展现代农业方面同样重视科技创新和人才培养，经过十余年总结经验，认为只有发展智慧农业，依靠高新技术，才能有效解决本土的农业生产的各种矛盾。目前，日本在智慧农业已经达到国际领先水平。日本农业生产注重“精”“细”两个方面：一方面，生产机器人实现农业生产全程监测，通过监测结果给农户提供下一季种植建议，同时他们还生产很多小型智慧农业装备，在设备上安装了定位系统和各式传感器安全避障、精准耕作。另一方面，农业生产的各个部门都覆盖着智慧农业技术，生产有专门的农业机器人，有智能监测技术，在流通环节也大力地使用了智慧农业技术。日本通过智慧农业实现了劳动生产率的提高，有效降低了农业劳动人口，提高农业生产效率。目前，威海助力推动中日精致农业建设，通过中日合作，把日本最好的草莓无土栽培技术导入中国。

2 草莓种植人工智能技术

草莓是一种营养丰富、果味鲜美，深受消费者喜爱的水果品种，目前具有较好的市场前景。当前草莓栽培模式主要有：露天栽培、冷棚提早栽培、温室大棚栽培，但是草莓市场断档期仍然较长，不能满足人民日益增长的消费需求。因此，采用智慧农业技术进行草莓栽培管理，有效调控草莓生长温湿度、光照等条件推迟或者提早促成草莓结果，可以满足市场需求，为农民增收，具有一定的现实意义。

2.1 智慧农业涉及的主要技术领域

2.1.1 遥感技术。遥感技术是从农业系统获得精准数据的主要来源，可以周期性动态监测农作物生长环境及地面信息包括作物生长动态监测、病虫害动态监控、农作物产量估算等等。采用农业遥感技术，需要进一步规范监测体系的规范与标准，防止因科技或者人为因素出现错误。通过遥感技术应用于草莓种植领域，可以监测草莓种植的各项数据，对草莓生产精准施策。

2.1.2 物联网技术。要推进农业现代化就需要发展物联网技术。农业物联网技术主要包括：前端信息搜集、中端信息传递、终端信息管理和应用。目前，物联网主要应用在农业温室管理、作物生长环境监测、天气监测、水肥管理、植保防护、农产品安全与追溯等一系列方面。

2.1.3 5G技术。5G网络建设是农业企业和农民发展智慧农业所必需的新技术。5G技术应用于农业物联网，可以有效实现农产品信息追溯。同时，5G技术还可以大幅度提高农业机械及无人机的控制精确度，提高农业数据的精确度及分析效率。

2.2 智能系统

2.2.1 智能数据监测系统。主要负责数据采集，通过对草莓生长外界环境（如温湿度、光照情况、土壤酸碱度、水肥浓度等）、草莓本身生长状况（如叶片温度、果实外观等），以及病虫害发生情况进行监测，收集数据传输到数据分析系统。

2.2.2 智能数据分析系统。对数据监测系统传输的数据进行分析整理归纳，主要对草莓生长数据，及相关环境数据进行综合系统分析，建立草莓生长智能化模型，为草莓生产科学管控提供依据，促进草莓增产增收。

2.2.3 智能数据控制系统。该系统主要负责控制温湿系统、水肥一体化系统、卷帘控制系统、光照系统等等，根据数据分析系统传输数据进行标准化、自动化作业。

物联网技术通过多种传感器感知世界，然后通过通信网络手段传递给设备终端，实现对外界的感知。通过对草莓生长环境的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、酸碱度、营养液浓度等情况进行监测，可以自动增温、降温、通风、遮阳、增加光照、调节水肥浓度等操作，调节草莓的生长，促成或者延迟结果，进而满足市场供求平衡。此外，该系统还可以监测病虫害，进而实现科学防控。

3 智慧农业的价值

3.1 改善农业生态

智慧农业可以改善农业生态，传统农业生产过程中，农民依靠自己的经验进行农药化肥的施用，生产效率低下，浪费了大量的人工、物力以及财力，对农业水体和土壤造成了污染，破坏了生态环境。通过智慧农业的大数据、物联网等智能体系，根据作物生长需要精准施策，进行肥料和农药的规范施用，提高农业生产效率，减少环境污染。

3.2 优化农业生产

智慧农业给农业生产销售带来新的机遇；同时，通过互联网、大数据农民可以获得更多的种植信息，获得各类资源，拓展销售渠道，为农户增收提供保障。

3.3 增加农民收入

通过智慧种植方式，可以节省人工、物力，全方位优化农业种植，增加产量、提高品质，降低农药化肥施用量，同时拓宽销售渠道，获得更多的农业信息，为农户创收提供保障。

4 威海智慧农业推广存在问题

1）农户对智慧农业认识不够、意愿不强。很多农户只是听说过智慧农业，但是对智慧农业缺乏深入了解；另外，智慧农业投入高，资金回笼慢，农户普遍接受度不够高。

2）智慧农业相关人才短缺。现在威海当地农户年龄偏大，知识水平有限，缺乏智慧农业生产相关技术知识。国内目前智慧农业相关人才有限，很少来到威海创新创业，人才匮乏，导致智慧农业推广受阻。

3）农业规模化生产程度低。目前，威海本地主要以分散小农户为主，缺乏生产规模较大的农户，小规模生产难以在生产上采用大型机械设备。

4）技术更新缓慢。目前，威海第一产业发展基本处于初级阶段，机械化智能化水平较低，产品品质不高。第二产业加工种类有限，仅仅局限于几个传统的品类，无法满足市场多元化的需求。关于第三产业，威海当地也没有形成特色旅游产业，对本地经济带动作用不强。

5）资本投入不足。乡村及产业振兴离不开资本的投入，目前，由于经济大环境因素，政府对产业振兴的资金支持有限、投入不足。其他组织、企业及金融机构等考虑农产品风险因素，很少有较大投入，农民融资也存在困难，这就影响了智慧农业在产业领域的发展。

6）农业劳动力和土地资源匮乏。农村劳动力流失严重，威海农村劳动力主要为中老年和女性；耕地利用率逐年降低，复种指数低，大片土地处于闲置状态。

5 威海发展智慧农业的举措建议

5.1 推进智慧农业宣传工作

我国目前智慧农业发展尚处于起步阶段，智慧农业在农村地区还没有大规模应用，仅有少量试点。农业从业者受教育水平不高、思维固化、对新事物接受能力较弱，因此需要通过广播、电视、报纸等多种渠道进行宣传智慧农业理论知识，以及欧美日等国家的成功先进经验。

5.2 加强人才培养、培育新型农民

智慧农业推广需要大量具备专业知识的人才，政府、企业、高校等需要联合起来，构建完善的人才培养体系，不断壮大智慧农业专业人才团队。由农业企业对本地农业从业人员进行培训，对在校学生进行智慧农业相关培训，提高农业从业人员的技术水平及实际操作技能。培育新型农民，循序渐进把农业从业者从普通农民培育成新型职业农民。

5.3 加大政府对智慧农业投入力度

智慧农业的发展是一项长期艰巨的工程。在我国现有情况下，政府的财政支持十分重要，占据农业现代化发展的重要部分。政府需要加大科研投入，加大新产品、新设备、新工艺的研发工作；设立智慧农业项目，给企业、种植户以资金技术支持。政府要把握好每笔财政资金的有效输出，每年给予智慧农业一定比例的支持，保障智慧农业在本地的良好、积极向上地发展。

5.4 加快农业信息化建设

农业现代化离不开农业信息化建设，政府需进一步加大农村信息化基础设施建设，确保安全的前提下，进一步培育多元化融资主体，吸引社会资金和国内外风险资金，实现“三网融合”等信息化基础设施建设工程。

6 结语

智慧农业是全程精细化管控，在农业的产前、产中、产后，应用物联网技术、大数据技术、人工智能技术、5G技术等高新科技。通过高新技术与传统农业相结合，完成农产品生产、加工、销售、售后服务等产业全链条的智慧化管理和精细化管理。

威海本地草莓产业存在生产结构单一、技术相对落后、生产规模小、抵抗自然灾害能力较弱、经济管理较差等问题。传统落后的农业生产无法适应农业现代化需要，也不利于新型农业人才的培养。威海乳山地区基本形成了草莓产业聚集区，但是栽培主要采用传统暖棚栽培模式，目前尚缺乏智慧农业的发展设施，需要逐步推进智慧农业生产经验，引进相关项目设施，改进落后的生产方式，采用先进的智慧农业生产模式，智慧农业其在未来威海本地发展潜力和空间巨大。目前，威海本地草莓栽培病虫害发生较为严重，智慧农业在此方面的应用能有效降低人力物力，降低农药的施用量，科学管理、精准施策。总之，智慧农业应用到草莓栽培生产上，将大大提高草莓栽培生产效率，为威海草莓事业提供新鲜血液、提供强大动力。在未来发展建设方面，努力做好草莓品质和质量安全，推动产业智慧化、数字化，向国外先进技术学习，打造现代化的草莓果园。

乡村振兴是当前社会普遍关注的热点话题，智慧农业在农业农村各方面的应用，是乡村振兴战略顺利实现的有效保障。乡村振兴从目前来看还存在很多问题，基于乡村当前实际情况，因地制宜，从规划、人才、技术、资金等各个方面寻找对策，期望智慧农业给威海草莓种植行业带来新的生机。