李耀星

[提要] 蔬菜大棚是支撐農(nóng)業(yè)發(fā)展的一條重要途徑。本文以青島市為例，通過調(diào)研近幾年蔬菜大棚發(fā)展現(xiàn)狀，指出目前蔬菜大棚智能化程度低、效益差等缺點(diǎn)，然后在對智能蔬菜大棚可行性分析基礎(chǔ)上，從企業(yè)、農(nóng)戶以及政府等方面，提出發(fā)展青島地區(qū)智能蔬菜大棚的建議。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；智能蔬菜大棚；應(yīng)用推廣

本文獲得2014年國家級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目以及青島農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目資助；指導(dǎo)教師：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院龔麗

中圖分類號：F32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2017年12月3日

一、青島市蔬菜大棚發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

（一）青島市蔬菜大棚發(fā)展現(xiàn)狀。青島既是一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海開放城市，也是一個(gè)“三農(nóng)”比重大的城市。近年來，青島市依托連南貫北的區(qū)位優(yōu)勢，大力發(fā)展特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，蔬菜大棚業(yè)務(wù)發(fā)展也較為迅速。截至2014年，全市大棚蔬菜栽培面積468公頃，大棚蔬菜平均單產(chǎn)量每公頃61，770公斤，單產(chǎn)值為每公頃81，060元，總產(chǎn)值44億元，占蔬菜總產(chǎn)值的43%，占蔬菜種植面積20%的蔬菜大棚的產(chǎn)出效益約占蔬菜總產(chǎn)值的40%，日光溫室蔬菜最高單產(chǎn)值達(dá)到每公頃525，000元，是普通大田蔬菜的10倍以上。全市除黃島、嶗山兩區(qū)蔬菜種植面積較小，其他五市一區(qū)蔬菜播種面積均超過69.68公頃，平度、萊西、膠州超過346公頃，成為蔬菜大市，對當(dāng)?shù)匕l(fā)展出口、運(yùn)銷、加工等產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了強(qiáng)有力的支撐作用。蔬菜大棚作為青島市種植業(yè)中效益最好的產(chǎn)業(yè)之一，具有廣闊的發(fā)展前景。

青島市蔬菜大棚已形成集群化、規(guī)?；陌l(fā)展模式，部分已經(jīng)形成了具有特色和規(guī)模的蔬菜生產(chǎn)基地。如，青島平度馬家溝芹菜是青島著名的地方農(nóng)產(chǎn)品，其種植基地距今已有一千多年的栽培歷史，近兩年其種植面積由700畝擴(kuò)大到1，200畝；膠南市海青鎮(zhèn)西紅柿種植基地是溫室大棚無公害西紅柿的主產(chǎn)地，有溫室大棚3，000多個(gè)，有十余年的西紅柿種植歷史。山東青島即墨蔬菜生產(chǎn)基地的大工棚總面積10，000余畝，露天菜區(qū)30，000余畝，同時(shí)和周邊三大蔬菜基地相連接，蔬菜種植總面積高達(dá)300，000畝。這些蔬菜基地的規(guī)模發(fā)展都為引進(jìn)高科技含量的蔬菜大棚提供了必要的條件。

（二）青島市蔬菜大棚發(fā)展存在的問題。青島市蔬菜大棚雖然發(fā)展迅速并形成了一定的規(guī)模，但是仍然存在一些問題。

1、蔬菜大棚科技含量低，裝備水平落后。據(jù)調(diào)查，青島地區(qū)農(nóng)戶采用的溫室大棚主要還是以舊的“薄膜+竹竿”式的嶗山棚為主。這類大棚的整體特點(diǎn)為低矮、簡陋、立柱多、采光少、升溫慢。大棚里面幾乎沒有任何自動(dòng)化設(shè)施，大棚內(nèi)的溫度和濕度完全靠人工控制，因而投入較低、檔次較差，采光、保溫等設(shè)計(jì)及建造不合理，創(chuàng)新、技術(shù)等較為落后。

2、非智能化管理造成蔬菜產(chǎn)量低、收益差。青島地區(qū)農(nóng)戶由于缺乏先進(jìn)的大棚管理技術(shù)，只能通過憑著多年的種植經(jīng)驗(yàn)來對蔬菜大棚進(jìn)行管理和調(diào)控，但有時(shí)候經(jīng)驗(yàn)并不能夠解決大棚中由于土壤溫濕度、光照、氣體等自然因素造成的損失。塑料大棚雖在人工控制下，可以對大棚內(nèi)的溫度、光照、濕度、氣體等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是外界自然因素對大棚也有一定的影響，外界氣候的變化易造成農(nóng)民不能及時(shí)采取解決措施，從而直接影響大棚蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量，關(guān)系到農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)效益。

3、分戶經(jīng)營導(dǎo)致規(guī)模小、效益低。大部分農(nóng)民只是擁有一個(gè)或者幾個(gè)大棚，不能形成大種植規(guī)模，“小而全”的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，吸引不了大客戶，相較于集群化管理，收益低下。農(nóng)民所生產(chǎn)的蔬菜種類、規(guī)模不同，不能形成品牌競爭優(yōu)勢。因此，青島市蔬菜大棚在市場上并沒有優(yōu)勢，賣不出較高的價(jià)格，導(dǎo)致各家各戶效益低下。

4、政府對農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣重視程度不夠。首先，政府對農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作不夠重視，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣經(jīng)費(fèi)緊缺，制約著推廣服務(wù)功能的進(jìn)一步增強(qiáng)。很多農(nóng)業(yè)科技的推廣都必須以政府的推動(dòng)作為動(dòng)力，這就導(dǎo)致農(nóng)業(yè)科研成果不能為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)；其次，推廣隊(duì)伍缺乏激勵(lì)機(jī)制，沒有注意對高新技術(shù)的引進(jìn)，農(nóng)業(yè)科技不能有效地轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用成果。

二、ZigBee技術(shù)智能蔬菜大棚設(shè)計(jì)原理及優(yōu)勢

（一）ZigBee技術(shù)智能蔬菜大棚設(shè)計(jì)原理?；赯igBee技術(shù)的智能蔬菜大棚控制系統(tǒng)是由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)小組自行研發(fā)的一套監(jiān)控蔬菜大棚信息的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以CPU芯片作為系統(tǒng)的主控制器，采用流行的ZigBee技術(shù)作為通信媒介，根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)造和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，能夠自動(dòng)監(jiān)控大棚室內(nèi)溫濕度、土壤溫濕度、光照等，并控制農(nóng)業(yè)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操作作業(yè)。該系統(tǒng)著眼于農(nóng)業(yè)信息化的智能控制方向，不僅能實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)種植，還能節(jié)省人力、物力、財(cái)力，從而有效地提高生產(chǎn)質(zhì)量。本設(shè)計(jì)旨在將人力從艱苦的大棚勞動(dòng)中解放出來，大棚只需雇傭1名管理員面對1臺(tái)PC設(shè)備，便可對大棚中的作物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。同時(shí)，大棚所有者可以通過手持設(shè)備查看大棚種作物的詳盡信息并控制大棚中的傳感器。該系統(tǒng)對于改善傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中低效、浪費(fèi)等一系列問題，推進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精細(xì)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展，大幅度節(jié)省農(nóng)業(yè)人力及資源成本，改善農(nóng)業(yè)發(fā)展中落后的生產(chǎn)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。

（二）ZigBee技術(shù)智能蔬菜大棚的優(yōu)勢。采用ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚控制系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、合理施用化肥，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染?；赯igBee技術(shù)的智能蔬菜大棚根據(jù)各個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)對于土壤、農(nóng)作物和時(shí)間等因素的監(jiān)控和分析，能夠全面、合理地給出施肥建議，完全顛覆了傳統(tǒng)的蔬菜大棚根據(jù)經(jīng)驗(yàn)施肥而導(dǎo)致的化肥多，有機(jī)肥少，氮、磷、鉀比例失調(diào)的狀況，所以有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

2、減少和節(jié)約水資源。傳統(tǒng)的蔬菜大棚主要以洪水灌溉和溝渠滲灌，水分利用率僅為40%左右。智能蔬菜大棚蔬菜采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)，定時(shí)定量供水，可通過滴灌微灌等一系列澆灌方式和方法，使用水量降到最小，在這基礎(chǔ)上獲得盡可能高的產(chǎn)量。

3、節(jié)本增效，省工省時(shí)，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。智能蔬菜大棚蔬菜采用精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)收獲技術(shù)與精準(zhǔn)播種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使農(nóng)業(yè)的低消耗、高質(zhì)量、高效率成為現(xiàn)實(shí)。在這種情況下，精密準(zhǔn)確的播種技術(shù)比傳統(tǒng)的播種方式更加得節(jié)省時(shí)間，增加產(chǎn)量在18%～30%。

4、自動(dòng)化控制，節(jié)省人力成本。使用ZigBee系統(tǒng)的智能蔬菜大棚，只需雇用會(huì)使用電腦設(shè)備的管理員，通過控制終端或者客戶端，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就可以對大棚作物的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，用來檢測大棚的溫度、濕度、光信息，并控制農(nóng)業(yè)設(shè)備，進(jìn)行自動(dòng)養(yǎng)殖等操作，使人力完全解放出來。

三、青島市推行ZigBee技術(shù)智能蔬菜大棚可行性分析

（一）政府對于農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的重視。青島市政府根據(jù)《中華人民共和國農(nóng)村土地承包法》、《山東省實(shí)施〈中華人民共和國農(nóng)村土地承包法〉辦法》等法律法規(guī)的規(guī)定，結(jié)合青島市實(shí)際，出臺(tái)了《青島市人民政府關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)村土地適度規(guī)模經(jīng)營的意見》來進(jìn)一步完善農(nóng)村基本經(jīng)營制度，加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式，大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

（二）依托青島市蔬菜產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展。青島市目前已經(jīng)建成了膠州大白菜、馬家溝芹菜、馬蓮莊甜瓜等30多個(gè)蔬菜基地，形成了蔬菜產(chǎn)業(yè)集群化、規(guī)?；l(fā)展的趨勢。通過引入基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚，可以實(shí)現(xiàn)可控條件下高效益的集約化生產(chǎn)經(jīng)營方式。這樣就可以依托專業(yè)批發(fā)市場，使菜農(nóng)生產(chǎn)的蔬菜在菜頭就能全部銷售，不僅節(jié)約了運(yùn)輸、保鮮和庫存的成本，而且節(jié)省了菜農(nóng)尋找客戶的時(shí)間和費(fèi)用。由于集群的產(chǎn)生，蔬菜生產(chǎn)基地的規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大。

（三）農(nóng)民對于現(xiàn)代化新型技術(shù)的渴望。青島市通過入戶培訓(xùn)，推廣“四新技術(shù)”，通過面對面、手把手的方式進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，示范戶的學(xué)習(xí)接受能力、自我發(fā)展能力、輻射帶動(dòng)能力大幅度提高，他們帶頭廣泛應(yīng)用新技術(shù)，蔬菜生產(chǎn)效益大幅度提高。許多農(nóng)民看到現(xiàn)代化新興技術(shù)帶來的好處以后，從自身消除了對新型技術(shù)的質(zhì)疑，并對現(xiàn)代化新型技術(shù)抱有強(qiáng)烈的好奇心和渴望。

四、青島市推廣ZigBee技術(shù)智能蔬菜大棚的建議

（一）以政府為主導(dǎo)的推廣發(fā)展模式。政府應(yīng)當(dāng)以公益性推廣為主，其他方式為輔的推廣手段，兩者互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)?；赯igBee技術(shù)的智能蔬菜大棚投入大、周期長而見效緩慢，需要政府給予一定的投入。同時(shí)，政府也需要給予更多的關(guān)注和補(bǔ)貼，來激發(fā)農(nóng)民對應(yīng)用基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的熱情?；赯igBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的應(yīng)用可能涉及到農(nóng)業(yè)部門、科技部門、行政村，這就需要政府進(jìn)行系統(tǒng)管理和全面控制，對推廣參與主體、推廣對象在各個(gè)方面和環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌管理。

1、加大資金扶持力度。一是加大對基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的資金投入。政府應(yīng)多渠道籌集建設(shè)資金，設(shè)立技術(shù)部門根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況對大棚進(jìn)行改良、蔬菜品種引入推廣、病蟲害綜合防治；二是對使用基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的農(nóng)戶進(jìn)行補(bǔ)助，使其更有信心發(fā)展智能蔬菜大棚；三是設(shè)立專門的獎(jiǎng)勵(lì)制度，對使用基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的農(nóng)戶在產(chǎn)量、個(gè)頭、質(zhì)量等有所突出的方面進(jìn)行表彰。

2、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)帶動(dòng)模式。青島市農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)應(yīng)帶動(dòng)蔬菜產(chǎn)業(yè)，打造青島市蔬菜品牌，走科學(xué)種植、高品質(zhì)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。對重視發(fā)展智能蔬菜大棚的龍頭企業(yè)要從土地、稅收等方面給予傾斜，鼓勵(lì)企業(yè)通過與使用智能蔬菜大棚的農(nóng)戶簽訂合同，帶領(lǐng)農(nóng)民一起面對國內(nèi)外市場，參與市場競爭。國家補(bǔ)貼資金也通過發(fā)揮龍頭企業(yè)的“傳遞機(jī)制”和“放大效應(yīng)”，帶動(dòng)農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（二）應(yīng)進(jìn)行蔬菜產(chǎn)業(yè)集群化、大規(guī)模發(fā)展。青島市應(yīng)以調(diào)優(yōu)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入為目的，以設(shè)施蔬菜建設(shè)為切入點(diǎn)，按照“因村制宜、合理分布、集中連片、規(guī)模經(jīng)營”的思路，積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大規(guī)模發(fā)展蔬菜大棚。隨著青島市的設(shè)施水平與檔次有了新的提高，我們可以結(jié)合青島市優(yōu)質(zhì)蔬菜示范區(qū)建設(shè)項(xiàng)目，大力推廣基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚，將菜農(nóng)的小規(guī)模大棚集結(jié)在一起，發(fā)展大規(guī)模蔬菜大棚，調(diào)整青島市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使其成為青島市基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚在農(nóng)村的輻射點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代文明在農(nóng)村的傳播點(diǎn)。

（三）加強(qiáng)對農(nóng)戶的教育培訓(xùn)工作。當(dāng)今，在創(chuàng)新大流的環(huán)境下，大多數(shù)的農(nóng)民已經(jīng)轉(zhuǎn)變舊思想，愿意接受新的科技事物，漸漸意識(shí)到新型科學(xué)技術(shù)帶來的效益，因此涌現(xiàn)出一大批致富能人。這些先行致富農(nóng)民的經(jīng)驗(yàn)為周圍農(nóng)民競相學(xué)習(xí)，其所用的技術(shù)也將成為當(dāng)?shù)厥卟思夹g(shù)示范點(diǎn)活典型。所以，政府部門和各級技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)的組織安排，加強(qiáng)對農(nóng)民的思想教育，提高農(nóng)民意識(shí)，加強(qiáng)農(nóng)民的種植水平，把農(nóng)民的思想上的轉(zhuǎn)變變成真實(shí)可行的政策方案，從根本上提高農(nóng)民的收益。

（四）利用社會(huì)力量廣泛參與技術(shù)推廣。當(dāng)今社會(huì)生活節(jié)奏越來越快，對生活品質(zhì)的要求也越來越高。蔬菜大棚可以解決不同時(shí)節(jié)對不同蔬菜的需求問題，將不應(yīng)季蔬菜變?yōu)閼?yīng)季蔬菜，滿足了消費(fèi)者對蔬菜多方面、多品種、高品質(zhì)的要求。這也就體現(xiàn)了蔬菜大棚在當(dāng)今社會(huì)的重要性，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，蔬菜大棚已經(jīng)成為中國社會(huì)上不可或缺的一部分。可以利用廣播、電視等新聞媒體，廣泛宣傳推廣基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚對青島蔬菜生產(chǎn)的重要意義。按照農(nóng)業(yè)部《基層農(nóng)技推廣體系示范縣建設(shè)實(shí)施方案》的要求，密切結(jié)合青島市實(shí)際，組織科技人員深入鄉(xiāng)村調(diào)查研究，了解全市生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及全年蔬菜布局安排，傾聽廣大農(nóng)戶和基層干部對基于ZigBee技術(shù)的智能蔬菜大棚的意見和建議，根據(jù)實(shí)際情況確定實(shí)施范圍與任務(wù)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容與工作措施。

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