沈佩莉 王艷菊 孫 燦 羅 貞

（上海市閔行區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，上海 閔行 201109）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸，依托于“互聯(lián)網(wǎng)+”的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)［1-2］。面對(duì)人多地少、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，上海農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)依托現(xiàn)有資源，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等農(nóng)業(yè)信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度融合，以促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)的高效發(fā)展，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的整體水平，為全面貫徹落實(shí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略奠定基礎(chǔ)。

上海市閔行區(qū)現(xiàn)有規(guī)模化農(nóng)業(yè)企業(yè)99家，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總面積1 726 hm2。2021年，閔行區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心認(rèn)真貫徹市、區(qū)關(guān)于智慧城市、數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的精神，通過“科技+制度”手段，積極推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用概況、物聯(lián)網(wǎng)推廣過程中存在的問題及促進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的對(duì)策介紹如下。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用概況

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要集成了氣象、土壤、光照等自動(dòng)采集技術(shù)，及水肥管理、病蟲害防治等技術(shù)，不僅可提高精準(zhǔn)、高效、生態(tài)農(nóng)業(yè)的管理水平，還可結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)及合作社生產(chǎn)經(jīng)營的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上鏈，提升農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)增信價(jià)值，為農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體分級(jí)管理提供數(shù)據(jù)支撐。2021年以來，相關(guān)部門在閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)、浦錦街道、吳涇鎮(zhèn)、華漕鎮(zhèn)和馬橋鎮(zhèn)等5 個(gè)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)鎮(zhèn)（街道）的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地推廣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。閔行區(qū)相關(guān)部門以上海方圓生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司、上海綠眾果蔬種植專業(yè)合作社、上海正義園藝有限公司、上海航育種子有限公司、漫田（上海）農(nóng)業(yè)科技有限公司等企業(yè)作為示范主體，以蔬菜、水稻、水產(chǎn)及一些經(jīng)濟(jì)作物為應(yīng)用對(duì)象，建立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范基地33個(gè)，應(yīng)用面積200.7 hm2，占全區(qū)農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖總面積的11.6%。閔行區(qū)主要農(nóng)業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象和面積見表1。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括水肥一體化系統(tǒng)、設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)、土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)、視頻監(jiān)控和視覺分析系統(tǒng)等。

1.2.1 水肥一體化系統(tǒng)

管理人員根據(jù)土壤養(yǎng)分、作物種類及其需肥特點(diǎn)在施肥機(jī)具上設(shè)定程序，水肥一體機(jī)將可溶性固體肥或水溶肥配兌成營養(yǎng)液，由智能灌概機(jī)組自動(dòng)對(duì)灌溉區(qū)域進(jìn)行澆水施肥，使供肥供水實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定量。

1.2.2 設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)

由智能控制模塊將遮陽網(wǎng)、卷簾等設(shè)備連接到智能云終端，供管理人員遠(yuǎn)程控制設(shè)備。自動(dòng)化控制系統(tǒng)可在節(jié)省人力的基礎(chǔ)上精準(zhǔn)調(diào)控設(shè)施環(huán)境，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收。

1.2.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的特色功能，系統(tǒng)可將水質(zhì)采集箱和環(huán)境氣象站獲取的水體參數(shù)（如含氧量、溫度、pH 值等）和現(xiàn)場(chǎng)氣象參數(shù)（以報(bào)表、變化曲線和實(shí)時(shí)圖像形式顯示）傳輸至平臺(tái)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供數(shù)據(jù)服務(wù)。當(dāng)水體溶氧量降低時(shí)，管理人員可遠(yuǎn)程開啟或系統(tǒng)自動(dòng)開啟增氧泵提高水體含氧量。

1.2.4 土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)

土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器、智能適配器、智能農(nóng)業(yè)云終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)組成，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)區(qū)域的土壤狀況（包括土壤溫濕度、電導(dǎo)率，及鉀離子、硝酸根離子和銨離子的含量），可為科學(xué)種植提供數(shù)據(jù)服務(wù)。土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可與水肥一體化系統(tǒng)結(jié)合使用。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用案例

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步形成了各種適合不同農(nóng)作物生長的“遠(yuǎn)程+實(shí)地”生產(chǎn)和管理模式，為農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體提高種養(yǎng)效率及產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)約勞動(dòng)力成本提供了保障。

1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果樹生產(chǎn)中的應(yīng)用

上海綠眾果蔬專業(yè)合作社建造了2.13 hm2的智能化連棟大棚，主要種植紅美人柑橘。紅美人柑橘適宜的生長溫度為10～26 ℃，一般在4月初開花，5月結(jié)果，次年1月采收結(jié)束。智能化設(shè)施系統(tǒng)可自動(dòng)采集大棚內(nèi)的空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)。管理人員通過小程序?qū)⒋笈餃囟仍O(shè)置為10～24 ℃，全自動(dòng)變頻控制柜即根據(jù)設(shè)置溫度遠(yuǎn)程下令開啟或關(guān)閉大棚通風(fēng)窗口、外遮陽膜，給紅美人柑橘提供合適的生長溫度條件。秋冬季為紅美人柑橘的盛果期，光照時(shí)間短、光照強(qiáng)度弱的環(huán)境會(huì)影響紅美人柑橘的結(jié)果率，管理人員可通過變頻控制柜開啟通風(fēng)窗口、關(guān)閉外遮陽膜，以增強(qiáng)棚內(nèi)的光照強(qiáng)度、延長光照時(shí)間，讓樹體最大程度地接受光照，傍晚時(shí)自動(dòng)關(guān)閉通風(fēng)窗口，保證棚內(nèi)溫度為10～26 ℃。紅美人柑橘的開花初期和結(jié)果盛期，管理人員可通過水肥一體化系統(tǒng)澆水施肥，既可節(jié)約水資源，又可保證根系周圍土壤的溫濕度和養(yǎng)分滿足樹體需要。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可精準(zhǔn)控制大棚環(huán)境，保持土壤濕度和肥力，提高紅美人柑橘的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

上海宏春苗木專業(yè)合作社建造了3 hm2的智能化水塘，主要養(yǎng)殖大閘蟹，大閘蟹每667 m2產(chǎn)量75 kg、產(chǎn)值2萬元。大閘蟹生長的適宜水體條件為溫度15～25 ℃、pH 值6～9、溶氧量4～8 mg/L。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可采集水溫、水體溶氧量、水體pH 值等數(shù)據(jù)。當(dāng)溶氧量低于4 mg/L 時(shí)，管理人員可在小程序上啟動(dòng)增氧泵來增加水體含氧量，以降低大閘蟹的死亡率，提高產(chǎn)量。自動(dòng)投餌系統(tǒng)利用無人艇養(yǎng)殖船對(duì)預(yù)設(shè)水域進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，均勻撒施餌料，提升了水產(chǎn)養(yǎng)殖效率。

1.3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用

上海方圓生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司建造了0.8 hm2的智能化玻璃溫室大棚，其中667 m2應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)和水肥一體化系統(tǒng)種植櫻桃番茄。大棚內(nèi)溫度過高或過低均會(huì)影響作物生長發(fā)育，當(dāng)棚內(nèi)傳感器采集到的溫度高于24 ℃時(shí)，管理人員可在小程序上下令開啟玻璃溫室的通風(fēng)窗、外遮陽膜，加速降低棚溫；當(dāng)棚內(nèi)溫度低于18 ℃時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉通風(fēng)窗，確保棚內(nèi)溫度為18～24 ℃。櫻桃番茄需進(jìn)行澆水施肥時(shí)可開啟水肥一體化系統(tǒng)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，管理人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)了解櫻桃番茄的生長情況，并適時(shí)制定相應(yīng)的操作措施，如灌溉、施肥、除草、病蟲害防治、采收等。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用過程中存在的問題

2.1 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成本較高

監(jiān)控設(shè)備、傳感器、神農(nóng)探針、水肥一體化系統(tǒng)、全自動(dòng)控制柜等價(jià)格普遍較高，如pH 值土壤傳感器、六合一神農(nóng)探針的售價(jià)為3 000元左右，1套水肥一體化設(shè)備的售價(jià)為8萬元左右。較高的設(shè)備成本加大了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣難度，目前農(nóng)業(yè)企業(yè)很少自行購買物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，閔行區(qū)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的33 家合作社的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備均由政府資助。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，設(shè)備維護(hù)不及時(shí)

在日常跟蹤維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在上海綠眾果蔬專業(yè)合作社、上海宏春苗木專業(yè)合作社、上海明新水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社采集的土壤和水質(zhì)等數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，管理人員無法準(zhǔn)確判斷作物的生長環(huán)境；因監(jiān)控設(shè)備損壞、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差、誤操作等因素，上海青安農(nóng)產(chǎn)品有限公司、上海陶緣果蔬專業(yè)合作社、上海樂夫蔬果專業(yè)合作社、漫田（上海）農(nóng)業(yè)科技有限公司的監(jiān)控?cái)z像頭時(shí)常掉線。示范基地應(yīng)重視物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的日常巡檢和保養(yǎng)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、及時(shí)維修。

2.3 操作物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)人員短缺，設(shè)備利用率低

目前，在閔行區(qū)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的33 家合作社中，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)人員多為上海本地農(nóng)民和外來務(wù)工人員，人員流動(dòng)性大，且員工文化程度偏低，接受新事物、新技術(shù)的能力不強(qiáng)，不擅長操作土壤監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)的智能設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備利用率低。

3 促進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用的對(duì)策

推動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)、農(nóng)村建設(shè)深度融合，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益，符合農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的要求。

3.1 組織技能培訓(xùn)，強(qiáng)化人才支撐

建立一支高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。企業(yè)內(nèi)部應(yīng)注重選拔優(yōu)秀技術(shù)人才，加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的崗位培訓(xùn)；相關(guān)部門應(yīng)組織技能培訓(xùn)，讓一線生產(chǎn)人員掌握自動(dòng)化、智能化設(shè)備的操作技能，著力培育一批愛農(nóng)業(yè)、懂技術(shù)、善經(jīng)營的新型職業(yè)農(nóng)民，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高端化、個(gè)性化的發(fā)展需求。

3.2 加大財(cái)政扶持力度，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

受物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成本和種植規(guī)模的影響，政府應(yīng)加大對(duì)水肥一體化、設(shè)備自動(dòng)化控制、土壤肥力和重金屬含量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控和視覺分析等設(shè)備購買的財(cái)政補(bǔ)貼力度，加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備維修和保養(yǎng)的財(cái)政支持。