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智慧农业助力蓝莓种植:生产管理智能化与决策优化路径探索
摘要:智慧农业在蓝莓种植中的应用推动了其生产管理智能化的飞跃。本文首先对蓝莓产业智能化现状进行了透彻的分析,进而探讨了无线传感网络、大数据分析、图像识别等关键技术如何在蓝莓生长各阶段实现精准监控与决策优化,重点论述了环境因子的实时监测、病虫害的多时段精准预警及防治建议的高效传达,旨在研讨一套适用于蓝莓生产全周期的智能管理模型,以期为农业现代化发展提供可行性参考。
关键词:智慧农业;蓝莓;种植;生产管理;智能化
引言:从早期的机械化生产到当前的数字化、智能化转型,智慧农业不断演进,引领着现代农业发展的新方向。随着全球蓝莓产业的快速发展,如何高效、精准地管理蓝莓种植成为亟待解决的问题。在此背景下,对智慧农业技术在蓝莓种植中的应用进行深入探讨,不仅有助于提升蓝莓种植的科学化水平,更对推动农业现代化进程具有重要意义。
一、智能化布局:蓝莓产业智能化发展现状
自2000年以来,我国的农业生产发展路线逐步走向信息化与智能化。2015年发布的《国家大数据发展战略纲要》明确提出“推进大数据在农业领域的应用”,到2017年《乡村振兴战略规划(2018-2022年)》明确要求推动农业生产的现代化,“智慧农业”在国内逐渐得到政府支持。2020年发布的《“十四五”现代化农业发展规划》更是明确指出,要加强农业生产的数字化、智能化改革,并推广智能农业管理系统,推动农业现代化(我国农业发展规划如图1所示)。虽然从1906年美国植物学家FrederickV.Coville对野生蓝莓开展选种工作,1937年对选拔出的15个品种进行人工商业性栽培到现在,蓝莓的栽培史还不足一个世纪。但是自2003年我国首个蓝莓基地落成到如今,我国的蓝莓产业已进入成熟发展阶段。2023年底,我国的蓝莓生产基地已经扩大到27个,全国蓝莓种植面积达到7.36万公顷,年产量34.89万吨。随着蓝莓产业版图的持续扩展,智慧农业管理系统的需求日益增强。
二、数据化管控:蓝莓生长环境智能化监测
蓝莓被誉为“浆果之王”,其生长环境的要求极为严苛。北高丛蓝莓、兔眼蓝莓和南高丛蓝莓等不同品种的蓝莓,对生长条件的具体要求各不相同,总体上均对土壤pH值、温湿度、光照度以及土壤肥力等环境因素高度敏感(如表1所示)。例如,北高丛蓝莓最适宜的土壤pH值范围在4.3至4.8之间,而兔眼蓝莓则能容忍稍高的pH值,大约在4.0至5.5之间。土壤温湿度方面,蓝莓偏好湿润但排水良好的土壤环境,空气相对湿度保持在60%至70%之间最为适宜。光照度方面,蓝莓是喜光植物,每日至少需要6至8小时的直射光照以促进光合作用和果实发育。此外,土壤肥力也是影响蓝莓生长的重要因素,包括铵态氮、速效磷、有效钾以及电导率(EC值)等指标均需保持在适宜范围内。
为精准捕捉这些生长因子,现代蓝莓种植业可引入智慧农业技术,通过搭建无线传感网络(WSN)实现蓝莓种植园区的全面覆盖。WSN采用5G+数字化技术,能够实时采集土壤温湿度、pH值、铵态氮、速效磷、有效钾、EC值以及空气温湿度、光照度、氧气浓度等多维度数据,并通过广域网上传至服务器进行集中分析处理。信息采集系统所采用的传感器均为Modbus总线,采用三线制设计,外挂串接各类传感器,确保数据传输的稳定性。同时,ZigBee技术因其短距离、低功耗且对传输速率要求不高的特点,成为实现传感器间无线通信的理想选择。在MESH组网方式下,消息可通过多级跳的方式传递,子节点深度最大可达255,理论通信距离可达数十公里,完全满足蓝莓种植园区的覆盖需求。在具体实践中,可通过智慧农业管理软件,比如山东园艺学会开发的“蓝莓病虫害预警预报操作演示系统”、峡山丰年年农业科技推出的“蓝莓全生命周期生长模型”以及天津幻彩科技有限公司开发的“蓝莓智慧种植管理平台”,实现对蓝莓生长环境的智能化监测管理。这些软件平台不仅能够实时展示各项生长因子数据,还能根据预设阈值自动发出预警信息,提醒种植者及时采取措施调整环境参数,通过智能灌溉系统调节土壤湿度,或通过智能温控系统调整大棚内温度与光照度,以创造最适宜蓝莓生长的环境条件。
表1 不同品种蓝莓对生长条件的具体需求
三、精准化决策:各时段病虫害的精准管理
蓝莓常见的病虫害包括蓝莓炭疽病、灰霉病、根腐病、叶斑病、果蝇、蚜虫等,不同品种的蓝莓在不同的生长期会遭遇不同类型的病虫害,而智慧农业技术依托多种传感器设备、实时数据采集和处理系统、图像识别和云端计算技术,可以为有效监控与防治病虫害提供科学手段。园区内布设的物联网装置,通过Modbus、ZigBee等通讯协议,将各类数据整合传输至中央数据平台。智慧农业系统通过大数据分析与机器学习算法,实现多维度数据的实时分析,提前预测潜在的病虫害风险。此外,通过与历史数据的对比分析,智能系统还能够持续优化病虫害预测模型,使监测结果更加准确,防治措施更加科学。
结束语:智慧农业在蓝莓种植中的应用,实现了生产管理的高度智能化与决策精准化。通过集成无线传感网络、大数据分析及智能决策支持系统,有效监测并调控蓝莓生长环境,同时精准预测并防控病虫害,显著提升了蓝莓种植效率与收成品质。随着技术的不断成熟,智慧农业将为蓝莓产业带来更加稳定、高效的发展路径,推动农业现代化进程。
参考文献:
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