探讨智慧农业中物联网技术对温室蔬菜种植的推动作用

随着全球人口的不断增长和城市化进程的加快，农业生产面临着前所未有的挑战。在此背景下，智慧农业应运而生，成为推动现代农业升级的重要方向。智慧农业通过信息技术的应用，特别是物联网技术的引入，极大地提升了农业生产的智能化水平。

一、物联网智能温室大棚建设的概念与功能

1、智能温室的概念

智能温室是将现代信息技术、物联网技术与传统温室大棚相结合的新型农业设施。它以物联网技术为基础，集成了环境感知、智能控制、数据分析等多项先进技术，通过对温室内环境因素的精准监测和智能调控，为作物生长创造最适宜的环境条件。智能温室不仅能够提高农业生产的自动化和智能化水平，还可以实现农作物生长全过程的数据化管理，是现代农业发展的重要方向。

2、物联网智能温室的功能

（1）环境精准监测功能

物联网智能温室通过布设多种传感器，构建起全方位的环境监测网络。这些传感器可以实时采集温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境参数，以及土壤温度、水分pH值等生长基质指标。系统还可以监测外部气象条件，包括风速、降雨量、光照强度等。通过这些精确的监测数据，管理者可以全面掌握温室内的环境状况，为科学种植决策提供数据支撑。

（2）自动化控制功能

基于精准的环境监测数据，智能温室可以实现环境因素的自动调控。系统配备了通风、加热、降温、补光、灌溉等自动化设备，能够根据预设的控制策略自动调节温室环境。当监测参数偏离设定范围时，系统会自动启动相应设备进行调节，确保温室内始终保持最适宜的生长环境。这种自动化控制大大减少了人工干预，提高了环境调控的精准度和及时性。

（3）数据管理与分析功能

智能温室系统会持续记录和存储环境监测数据、设备运行数据和作物生长数据，形成完整的数据链。通过大数据分析技术，系统可以深入分析环境参数与作物生长的关系，评估生产效率，预测作物生长趋势和产量。这些分析结果可以帮助管理者优化种植方案，提高资源利用效率，实现精准化管理。系统还可以根据历史数据和分析结果，为种植管理提供科学的决策建议。

（4）远程监控与操作功能

物联网智能温室突破了传统温室的空间限制，实现了远程监控和管理。管理者可以通过手机App或网页随时查看温室的实时状态，包括环境参数、设备运行状况和视频监控画面。当出现异常情况时，系统会及时发送警报信息。管理者可以远程操控各类设备，调整控制参数，设置自动化方案。系统支持多个温室的统一管理，可以统筹调配资源，提高整体效率。

二、物联网智能温室大棚在蔬菜生产中的应用

1、种植前准备工作

通过传感器实时监测温室内的温湿度、光照、土壤湿度等环境参数，为植物生长创造理想条件。对土壤进行检测，分析其pH值、养分含量，确认土壤适合所选蔬莱的种植。根据市场需求、气候特点、温室环境挑选蔬菜品种。需检查温室内的灌溉、通风及加热系统，以确保各项设备正常运作。对传感器和监控设备进行校准，以保证数据的准确性和可靠性。借助物联网技术，建立自动化管理体系，提升管理效率。

2、科学选择蔬菜品种与种植模式

（1）科学选择蔬菜品种

① 黄瓜。选择瓜型整齐、瓜条油亮顺直、产量高的品种。例如，东农815、哈研1号等。

② 番茄。选择抗性强、坐果能力强、精品果率高、丰产性好的品种。例如，宇番3号、东农722等。

③ 辣椒。选择抗病、坐果性好、耐高温、高产优质品种。例如，通研3号、通研5号、哈椒6号、苏椒5号等。

（2）种植模式

① 黄瓜1年2茬种植模式

在育苗阶段，利用智能温湿度传感器实时监测育苗环境，确保苗龄控制在30-40天。同时，通过智能照明系统调节光照时间和强度，特别是在春茬（2月下旬-3月上旬）期间，为黄瓜苗提供充足的光照，促进其健康生长。

在定植准备阶段，配备智能耕作设备进行 3 0-4 0 c m 的深翻作业，以提高土壤透气性。此设备可通过传感器监测土壤状况，确保翻耕深度和质量。此外，物联网系统可自动施入的腐熟农家肥的生物肥和的硫酸钾型复合肥，依据土壤养分状况智能推荐施肥方案。

在土壤消毒环节，系统可监测土壤湿度和温度，确保在定植穴内灌注多菌灵或敌克松水时达到最佳消毒效果。定植时，通过气象传感器监测天气变化，选择冷尾暖头的适宜天气进行定植，确保在最佳时间（如4月20日-4月25日或7月末）进行作业。系统可自动计算并指导定植密度，确保栽植3600-4000株/ ，优化空间利用和作物生长。

② 番茄长季种植模式

播种时间通常安排在4月上旬，日历苗龄控制在30-45天，生理苗龄以4片叶为最佳。通过智能监测系统，实时跟踪气温、湿度和土壤状况，确保在最佳条件下进行播种。在催芽后，使用营养钵进行直播，物联网设备可以监测营养钵的湿度和营养成分，确保苗木健康生长。

在单层大棚中，定植时间一般为4月中旬-5月初。物联网系统可以根据天气预报和土壤温度，智能提醒农户选择最佳定植时机。采用宽畦双行定植方式，畦宽设定为 1 . 4 m ，畦面上进行双行栽培。通过传感器监测土壤湿度和养分，确保定植位置的土壤条件适宜。

在秋季进行深翻时，深度为 2 0-3 0 c m ，智能耕作设备可以自动调整翻耕深度，确保土壤结构良好。定植前1个月，覆盖棚膜进行烤地处理，物联网系统可以监测棚内温度和湿度，确保烤地效果最佳。同时，畦面覆盖黑色地膜，在定植位置用打孔器打孔，株距设定为 4 0 c m ，保苗1800-2000株。

③ 辣椒1年2茬种植模式

7月下旬进行大棚育苗时，通过智能温湿度传感器实时监测大棚内的环境条件，确保苗期内的温度和湿度保持在适宜范围内。特别是在苗期内，大棚需要搭建以遮挡强光并降温的通风和遮光设置，系统可根据光照强度和外界气温自动调整大棚的通风和遮光设置，白天自动覆盖、晚上自动揭开，以保持基质湿润并提供良好的生长环境。

在8月下旬进行定植时，系统可根据土壤传感器数据实时监测土壤温度、湿度和养分情况，确保辣椒定植的最佳时机和最佳环境条件。采用双行定植，行距设定为 4 0-5 0 c m ，株距设定为物联网系统可根据土壤和气候条件优化定植方案，确保每株辣椒生长空间充足，达到最佳的生长密度。在清理前茬作物时，系统可以监测棚内温度，通过闷棚高温有效杀菌，保证土壤环境的卫生。

施肥环节，物联网系统会根据土壤的养分状况和传感器数据自动计算施肥量，推荐施入腐熟的有机肥和复合肥，确保作物获得充分的养分。

在起垄做畦时，智能耕作设备根据传感器数据调整翻土深度和畦宽，确保畦宽设置在 8 0-1 0 0 c m ，沟宽为，以优化根系生长环境。

3、植株管理

（1）整枝打权

① 黄瓜

去除侧枝，黄瓜主要通过主蔓结瓜，需要去掉根部以下的侧枝，减少不必要的养分消耗，养分集中供应给主蔓。疏除过密枝叶，随着植株生长，枝叶茂盛，需要及时疏除过于密集的叶片和重叠的枝条，以增强植株的通风透光性，提高光合作用效率，减少病虫害滋生的可能性。中上部侧枝如生长过于密集，适当疏剪，确保植株整体生长的平衡。

② 番茄

单干整枝，只保留主干，逐步去除所有侧枝。通常在侧枝长到 5 - 7 c m 时即可摘除，使养分集中供给主干的生长，有助于提升果实的品质和产量。双干整枝，保留主干的同时，保留第1花序下的第1侧枝，使其与主干一同生长，形成2个主干，其他侧枝则全部去除。这种修剪方式能够在一定程度上增加果实的数量，但要注意保持2个主干的生长平衡。

③ 辣椒

针对大部分辣椒品种，一般采用留主枝、摘除门椒下方侧枝的方式。所谓门椒，是指辣椒株上最早结出的那批果实，把门椒以下的侧枝去除后，能够使养分更好地供应主枝生长，确保果实的品质和产量。随植株生长，即便是门椒以上位置，如果出现生长过旺、妨碍通风透光的侧枝，也可适当疏除，维持植株整体的良好状态。

（2）搭架绑蔓

① 黄瓜

植株生长到一定高度并开始抽蔓时及时引蔓，将藤蔓按照预定方向牵至支架，以便其能够有序向上生长。最佳引蔓时间为每日下午，植株水分相对较少，茎蔓较为柔软，不易折断。随着藤蔓持续生长，需要每隔一段距离进行绑蔓固定，通常每 3 0-4 0 c m 绑扎1次。使用细绳轻轻将茎蔓绑在支架上，不要绑得过紧，避免勒伤茎蔓，但要确保茎蔓能够牢固地附着在支架上，防止倒伏。

② 番茄

番茄植株生长至 3 0-4 0 c m 时搭架。例如，“人\"字形架的搭建相对简单，在植株两侧斜插竹竿，顶部交叉固定在一起，形成“人\"字形，这种架型具有较好的稳定性。篱架沿行向每隔一定距离立1根竹竿，用横杆连接相邻竹竿，此方式适合种植密集的番茄田。将番茄的茎蔓用布条轻轻绑在支架上，通常每隔 3 0 c m 绑1次。绑蔓时不要绑得过紧，留出一定生长空间，确保茎蔓正常生长。

③ 辣椒

生长较高、易倒伏的品种可用“人\"字形架，稳定性较好。用塑料绳或布条等将辣椒的茎蔓轻轻绑在支架上，通常每隔20-3 0 c m 绑1道。

（3）温度管理

① 黄瓜

物联网系统可以通过温湿度传感器实时监控大棚内的温度变化。白天时，温度应控制在之间，有助于提升光合作用效率和养分积累。晚上，温度应降低至，促进黄瓜的正常生长和养分转化。若遇到天气突变，物联网系统可以快速识别温度变化，自动启动调温措施，或在高温天气时启动通风和遮阳系统，防止温度过高影响植株健康。

② 番茄

白天，物联网系统会通过温湿度传感器确保温度控制在之间，促进光合作用和养分储存。夜间温度应调节至1 5 -1 8 % ，帮助番茄进行有效的养分转化。当遭遇寒流或气温骤降时，系统会根据外部环境的变化自动开启保温措施，如关闭通风口，以避免植株冻伤。若遇到高温天气，系统则会开启大棚通风口或遮阳网，调节温度，减少高温对番茄植株的损害。

③ 辣椒

白天的温度应维持在，这一温度范围能够促进辣椒的光合作用和果实发育。夜间，物联网系统会自动调整温度至，促进植株的养分转化。在温度骤变的情况下，系统会根据外部环境变化，调整棚内的温度，如通过关闭或启动通风系统来维持稳定的温度条件。

三、智慧农业下物联网技术在棚室蔬菜生产中水肥一体化技术的应用

1、农田情况监测

（1）水分监控

① 土壤水分

电容式土壤水分传感器通过监测土壤介电常数的变化来评估土壤的含水量。电阻式传感器则是基于土壤电阻随水分变化的原理进行工作的，当土壤水分增加时，电阻值会相应降低。这些传感器精确地埋设在温室土壤的不同深度和关键位置，全面准确地获取土壤水分数据。

② 空气湿度

通常使用湿敏元件来检测空气中水气含量的变化。这些元件会随着空气湿度的变化而发生改变，将这些变化转化为可被测量的电信号。通过在温室内合理布置空气湿度传感器，可以实时监测棚内空气湿度的变化情况。

（2）病虫害监测

① 虫害监测

安装在棚室内的摄像头，能够实时监测植株上是否出现有害虫。记录其数量和分布情况。物联网设备检测害虫的活动频率、飞行轨迹等信息，帮助种植者识别害虫的种类及其危害程度。当系统发现温室内有大量害虫时，自动发出警报。

② 病害监测

通过传感器监测温室内环境参数，以及植株的生理指标变化，可以及时发现蔬菜是否受到病害的影响。当检测到病害发生时，物联网系统会根据监测数据发出预警，提醒种植者采取措施，防止病害的发生和扩散。

2、自动灌溉

（1）自动灌溉系统的智能运作棚室内设置土壤湿度传感器，持续监测土壤含水量，低于预设阈值时自动触发灌溉系统。中央控制单元整合分析传感器数据，自主判定灌溉时机和用水量，实现智能化管理。借助移动终端或计算机平台，达成远程监控和调节灌溉方案的目的，确保管理的灵活性。

（2）不同灌溉方式及动态调整策略

滴灌系统将水分直接输送至作物根部，最大程度减少水分损耗。喷灌系统适用于大面积灌溉需求，确保水分均匀覆盖。根据作物生长周期和天气状况动态调整灌溉策略，高温天气增加灌溉频次，阴雨天气暂停灌溉。

3、施肥

（1）黄瓜

利用土壤传感器实时监测土壤的氮、磷、钾含量及湿度，确保施肥量的精准。通过物联网设备，自动记录施用的有机肥和复合肥的种类与数量，施用的鸡粪、猪粪、牛粪和的硫酸钾型复合肥，并根据传感器数据调整施肥计划。配备智能耕作设备，自动进行深翻作业，翻耕深度2 0-3 0 c m ，确保肥料与土壤充分混合。

（2）番茄

通过数据分析，结合土壤情况和上茬作物的生长情况，智能推荐施用优质农家肥和其他肥料，同时施用磷酸二铵 2 5 -4 0 k g 、硫酸钾 2 5 k g 左右或15-15-15、17-17-17平衡复合肥 5 0-6 0 k g 。使用传感器监测土壤中的钙、镁、硼、铁、锌等微量元素的含量，确保施肥的科学性和有效性。