科技改变农业,设施农业让植物“开口说话”

文章来源:聚英云农 发布时间: 2023-04-03 10:48:49
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和植物“对话”,懂得它们的“喜怒哀乐”,知道它们的温饱冷暖,植物们不再被动地接受“照顾”,而是主动讲述它的需求……

这听起来似乎天方夜谭的设想正在变为现实,科技改变了农业的旧貌,将不可能变成了可能。当然我们文中所讲的让植物开口说话,并不是真正意义上的“说话”。而是能够实时地感知到植物什么时候需要浇水,什么时候需要除虫施肥,植物的发育状态什么样子的,根据植物的成长,需要进行实时的控制调整。

科技改变农业,设施农业让植物“开口说话”

01让植物“开口说话”

现代设施农业以有效调节作物生长环境的功能见长,调控的首要任务应该是了解作物需求。

如果不按照植物真实的动态需求信息进行反馈控制,比如传统的大水大肥灌溉模式下,作物产量潜力没有被充分挖掘,不仅不能高产,而且会增加生产成本、能耗,甚至带来环境风险。

让植物“开口说话”,通俗地讲,为的就是真实感知植物什么时候饿了、渴了,胖了还是瘦了,之后根据其生长的实际需要进行精准控制。

听懂植物“语言”,奥秘就在于植物生命信息感知技术。要想实现和植物“对话”,首先必须精准有效地采集影响植物生长的土壤养分、气象环境以及植物营养、长势数据等。

应用物联网技术可以采集植物信息,实现对作物生长信息的全面、实时、全程动态监测。通过对所种植产品的氮磷钾营养、水分、植株形态、品质和病虫害信息的感知,来判断何时施肥、何时喷药、何时灌溉以及所需份量,从而避免传统经验式管理的资源浪费和对环境的破坏。

蔬菜它需要什么温度?什么时候要浇水?什么时候要施肥?浇多少水?施多少肥?所有问题一目了然,使大棚内植物所需要的生长环境永远保持在最佳状态。

02设施农业发展需“更上一层楼”

智能温室是设施农业中的高级类型。然而,当下各地兴起的一些智能温室示范基地,更多还是依靠基于设定值的温室环境控制方法。一定程度上这是用计算机代替人手去按开关而已,还不能算作真正意义上的智能化。

首先依据经验设定目标参数(如室内的温湿度、光照等),控制器根据检测到的实时结果与目标参数之间的差距做出决策,通过环境调节装备开闭来达到目标值,这是目前国内温室普遍采用的相对粗放式的智能化管理模式。其蕴含的技术水平、带来的作物产量与荷兰等发达国家相比,都有不小的差距。

以西红柿种植为例,国内一般的温室大棚,西红柿产量每平方米为15公斤左右,但荷兰能到达60至70公斤。

03智能温室的“超级大脑”

智能检测与控制技术是智能化设施农业生产的前端和后端。信息感知后,解决作物“缺啥补啥”的问题是又一关键技术难题。

由于温室环境的控制过程极其复杂,具有变量多、耦合强、干扰大等特点,一套科学适用的智能控制系统如同一个“超级大脑”。

如何建立集作物生长模型、环境控制模型、成本模型等为一体的综合温室调控模型?如何实现营养组分的精确调配?如何实现基于多目标的优化控制?这都是智能控制系统要做到的。

以聚英云农智能大棚控制系统为例,传感器采集植物生长信息、温室内的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳、光照强度等实时环境数据,传输到控制中心,由中心平台系统将最新监测数据与预先设定适合农作物生长的环境参数与进行比较,如发现传感器监测到的数据与预设数值有了偏差,计算机会自动发出指令,智能启动与系统相连接的通风机、遮阳、加湿、浇灌等设备进行工作,直到大棚内环境数据达到系统预设的数据范围之内,相关设备才会停止工作。通过系统远程手机端端大棚实施自动化、无人化管理。

目前,我国温室环境控制技术取得了长足进步,但要想加快科技成果普及推广,取得更高水平的成果,依然需要久久为功。

未来的智能化温室能够帮助更多农业生产者实现“傻瓜式”种植管理,只需一个按键即可完成从种子到产品的生产全过程,使之成为真正高效率、高产出、高质量、劳动强度低的智能化生产。

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