半岛(中国)体育·官方网站广西智慧柑桔技术构成与发展建议

　　柑桔属芸香科植物，果实富含膳食纤维、 有机酸、果胶、糖苷和多种维生素，是我国主 要的水果种类之一。广西由于独特的气候条件和优越的环境条件，成为适宜柑桔种植的生态区，也是全国柑桔重点产区。据国家统计局统计，２０１９年广西全区柑桔栽培面 积达到５４．６ 万ｈｍ２（８１９万亩），总产量达到 １０２２万ｔ（约占全国１／４），产值３７６亿元，其 面积、产量和产值均居全国首位，是广西西部贫困地区脱贫攻坚和乡村振兴的支柱产业。 然而，广西柑桔种植区多处山区，地形复杂， 耕地破碎化程度高，加上农村劳动力出现不同程度的短缺，导致农业面临用工难，成本高 的问题。目前，广西柑桔由于居高不下的 人力成本、落后的生产技术和设施、低下的管理水平，导致产量和品质无法有效提升，病虫害防控低效、果品销售困难、经济效益走低等问题突显，产业链延伸困难，已经严重制约了 产业的发展。随着大数据、人工智能等现代信息技术在农业领域的广泛应用，将逐渐替代以往依靠人脑、劳力、简单机械的生产方 式，逐步实现农业信息智能感知、智慧操控、 远程指导、科学决策、量化精准投入、个性化服务的全新农业生产方式。即，农业机械 化和信息智能化的深度融合，实现柑桔的智 慧化管理，已成为广西柑桔产业升级的重要突破口。鼓励和积极引入现代信息技术，更替老旧传统的经营模式，加快柑桔产业转型升级，也已成为广大果农及农业经营组织的 迫切需求和广西现代特色农业高质量发展的目标。笔者从当前智慧果园的发展现状入手，分析适合广西柑桔产区的现代信息技术理论和技术方法，提出相应的战略举措，以促进广西智慧柑桔的健康发展。

　　自党的以来，我国高度重视农业农村现代化和智能信息化工作。２０１７年中 央１号文件特别指出加快适宜机械化生产； ２０１８年中央１号文件提出“加快发展数字农 业和智慧农业，推进遥感技术应用和物联网 试验示范”；２０１９年中央１号文件要求“加快 突破农业核心技术，推动智慧农业等领域自 主创新”；２０２０年中央１号文件强调要“加强 现代农业设施建设，加快物联网、大数据、人 工智能、区块链、第五代移动通讯网络等现代 信息技术在农业领域应用”；２０２１ 年中央 １ 号文件再次强调“发展智慧农业，建立农业农村大数据体系，推动新一代信息技术与农业 生产经营深度融合”。农业农村部也相继印 发了《数字农业农村发展规划 （２０１９—２０２５ 年）》《“互联网＋”农产品出村进城工程试点 工作方案》等政策，明确了新时期数字农业农 村的建设思路。

　　为加速农业数字化转 型，广西壮族自治区政府专门下发了《自治区 党委、政府关于深入实施大数据战略加快数 字广西建设的意见》（桂发〔２０１８〕１６ 号）、《广西数字经济发展规划（２０１８—２０２５ 年）》（桂 政发〔２０１８〕３９号）、《广西数字农业发展三年 行动计 划 （２０１８—２０２０）》等相关政策，围 绕 “互联网＋现代农业”全面发力，以建设智慧农业为目标，在全国率先建设广西农业大数据中心，打造“广西农业云”，积极推进大数据、云计算、人工智能、物联网、３Ｓ技术等在 农业全产业链的应用。此外，为促进产业转型升级加快推进５Ｇ 发展的总体要求，自治区政府特制定了《广西加快５Ｇ 产业发展行 动计划（２０１９—２０２１ 年）》的通知（桂数广发 〔２０１９〕４号），通知要求“依托５Ｇ 网络等新技 术，推进其与农业生产、经营、管理、服务各环节相互融合，建设５Ｇ 智慧农业产业园区，构建基于５Ｇ 网络的智慧农业互联网”。《广西 壮族自治区人民政府关于加快推进广西现代 特色农业高质量发展的指导意见》中也明确 提出“创新发展智慧农业，深入实施‘互联网 ＋’现代农业工程，推广应用物联网、大数据、 云计算、移动互联等现代信息技术，建设农业 资源一张图”。信息技术代表着当今先进生产力的发展方向，农业信息化已成为引领我 国现代农业发展、创新农业管理服务和破解 农业发展难题的必然选择。

　　为推进产学研一体化，使 科技成果更好地服务于产业发展，２０１９年广 西壮族自治区农业科学院与中国农业科学院，并与广西当地柑桔企业联合开展科技协同创新《广西智慧柑桔产业关键技术研发与集成示范》项目，任务聚焦广西柑桔产业，在 土地资源数字化管理的基础上，以柑桔全产 业链信息管理为经，以肥水一体化智能管理 和机器采摘为纬，充分应用遥感、物联网、人工智能、大数据，机器视觉、数字模型和智能 控制等现代信息技术理论和方法，开展智慧型柑桔生产的关键技术和系统集成创新研究，以期为广西柑桔产业信息化发展提供标准模型。

　　广西智慧柑桔关键技术分为耕地识别与 耕地地块大数据平台构建、水肥一体化智慧 灌溉系统、智慧果园智能采摘及测产系统、全产业链信息管理及电子商务系统、智慧果园系统集成五个部分（见图１）。

　　广 西地势以山地为主，山地丘陵性盆地地貌，耕地碎片化程度高，多云多雨，存在遥感数据保障率低、柑桔地块识别困难等难题。因此，该 技术在传统耕地资源调查与利用时空格局探测的基础上，重点解决耕地地块信息获取难 的问题。一是借助于高分遥感数据、无人机 影像技术、物联网、移动互联网等天空地一体化智能感知技术，全面获取耕地地块的形态、 理化、环境、权属、管理等信息，利用深度学习 等技术，开展耕地与作物分布制图研究，利用 信息熵模型等方法，开展地块边缘信息检测， 实现耕地地块识别与耕地地块大数据平台构 建。二是建立智慧耕地远程控制和服务中 心，在天空地一体化三网融合数据支持下，利 用手机 ＡＰＰ与ｃｒｏｗｄｓｏｕｒｃｉｎｇ技术，开展地 块尺度农户生产决策信息采集，搭建智慧耕 地大数据存储平台与耕地地块精细管理和智能决策调度系统，实现数据驱动的耕种过程 全数字化智慧决策与控制。三是打造标准化 的智慧耕地感知技术、管理平台与应用服务体 系，为智慧耕地数据的获取、分析和决策提供 业务支撑和智能服务。

　　在柑桔的 生产中，传统的灌溉方式（沟灌、漫灌、淋灌） 水资源利用率低、旱涝不均、耗时、费工、费 肥，还会破坏土壤结构，导致杂草和病虫害滋生，不利于柑桔产量和品质的提升。水肥 一体化是在传统管道灌溉方式的基础上发展而来，具有节肥、节水、省力、省工、精准、高效的特点，该项技术可根据土壤营养状况和作物的需水需肥规律和特点，实现水肥同步、 精准、定时、定量、均匀的功能，是目前为止农业生产上最节水节肥的技术之一。目前广西柑桔滴灌水肥一体化在当地应用普遍广泛，但存在着灌溉施肥制度不合理、系统配套 不完善、水肥精准智能管理技术不高等关键 问题，其次，常规的系统灌溉施肥及田间管理 需要大量的人力投入。如何实现柑桔水肥的 精确施用及高效利用，提高智能化管理水平， 已经成为广西柑桔产业急需解决的关键技术 与问题。

　　广西智慧柑桔水肥一体化灌溉系统主要 从３个方面进行构建：一是针对当地柑桔种 植管理模式，借助先进的计算机技术、通讯技 术、传感技术，根据柑桔水肥需求规律，并基 于土壤、柑桔品种、气象信息建立柑桔生育期 水肥数据库，开发多元灌溉信息获取与传输 技术，构建水肥智慧决策模型及灌溉预报系统。二是针对柑桔种植园区，从供水、过滤、 管网、灌水器、田间自控等方面，进行灌溉系统全流程优化配置和产品选型，构建可靠、先 进、抗堵塞地下滴灌灌水器、水肥一体化装备。三是开发水肥信息监测系统，融合水肥 决策技术，研发智能施肥机等关键水肥测控 设备，构建中控平台集中控制、手机 ＡＰＰ 端 移动控制和田间现场控制等水肥管控模式。 三方面共同集成广西柑桔水肥药一体化高效管控技术系统，有效提升柑桔水肥利用效率和 产量的增加，降低成本投入，促进效益提升。

　　广西 柑桔园种植区域广、面积大，柑桔品种多、成 熟及采摘覆盖时间长，且柑桔具有枝叶繁茂、 簇状结果、果实外皮易损等特点，采摘上存在雇工难、雇工贵、人工采摘效率低等难题。作为广西最大宗的水果，柑桔智能采摘系统与 测产系统的构建首先需要基于大数据平台构建柑桔品质自动判别模型、自动测产算法模型，利用可见光的柑桔自动检测和识别模型， 以及配合柑桔自身生长及生长环境，构建柑桔病虫害自动识别与检测系统。此外，将采 摘系统与修剪系统相互结合，在完成果实采摘的同时，也顺便将果树进行了修剪，大大节 约和减轻人力物力。采摘系统利用 ＲＧＢ－Ｄ 的视觉输入、监测设备、ＧＰＳ定位系统等，该 系统首先对果实信息进行采集，然后进行大 数据分析处理，再传到手机端或视频端。有 专用设备对果园内的每棵树进行实时监控， 当果实成熟度达到一定阈值时，自动启用采 摘机器人进行智慧化采摘，并将水果按照分选标准放入指定采收箱内。为避免柑桔病害传播，每个采摘机器人的果剪配有消毒设施，每剪一棵树后均进行消毒处理。

　　目前 农业物联网技术已经应用到农业领域的各个环节，但更多的是集中在环境数据采集、设备 自动控制等，采集的数据尚难以实际用起来， 主要是缺乏与农业专业领域知识的深度融 合。针对广西柑桔果园存在的科学管理不到位、专家技术指导不足、病虫害识别与防控薄 弱、质量安全体系不健全、市场销售风险高以及人工采摘成本居高不下等问题，综合应用 大数据半岛(中国)体育·官方网站广西智慧柑桔技术构成与发展建议、云计算、物联网、传感器等现代信息 技术，构建柑桔果园生长环境自动感知系统、 果园虫情自动诊断与害虫自动识别系统、产品质量安全朔源系统、市场预警与电子商务系统、专家远程诊断系统、农资管理系统和健康柑桔种苗生产系统，利用广西柑桔产业大 数据综合应用平台，全面提升广西柑桔产业 智慧管理水平。

　　根据广西智慧果园生产、经营、管理等关键环节的地块属性、 灌溉管理、采摘测产、种植环境、病虫害测报、 市场流通等多时空、多粒度、多类型的海量数 据，开展智慧果园数据采集、存储、处理、可视 化等进行集成应用，以提升智慧果园全产业链信息感知水平、数据标准化水平和决策支 撑水平。广西智慧柑桔项目的合作示范企业鸣鸣果业完成了全国首张果树“身份证”——— 果树编码数字地图，把果树的种植生长状况、 巡检记录等各种信息与航拍实景相结合，并上线了集种植全产业链的栽培、采收、运输、 仓储、分选、加工、包装、销售为一体的“鸣鸣 果园 ＡＰＰ Ｖ１．０”（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｘｍｍｇｙ． ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ－１６－３５２－１．ｈｔｍｌ），已综合集成了 生产、管理、营销等方面的２３个应用场景。

　　在现代农业发展过程中，从种植到销售， 互联网大数据技术已经深刻融入每一步，但 与发达国家的现代农业相比，依然存在较大 的差距。智慧农业是涉及多部门、多领域、多 学科的交叉和集成应用学科，具有独特的系 统性和复杂性，是信息科学技术与农业的结 合，也是农业信息化发展从数字化到网络化 再到智能化的高级阶段，是农业４．０的重要 内容。广西智慧农业的发展处于刚刚起步 阶段，尚存在四个方面的主要问题：一是基础研究和积累还不够，研究创新存在碎片化，缺 乏系统、深入的探索和有机衔接与整合；二是感知传感器和智能装备研发能力不足，缺乏 成熟、可靠、易用的生产精准监测和环境控制 装备；三是关键核心技术与产品的研发滞后， 特色化的智慧农业技术系统集成与平台搭建 不完善，精准化生产管理标准规范、诊断模型和算法研究仍较落后；四是具有示范带动性 的智慧农业示范区布局和建设还不够健全。 广西作为我国西部偏远山区，区域农业发展 水平参差不齐，尚未具有完善的农业数据库 系统，还很难实现农户生产与农业信息服务系统的有机结合。因此，立足广西当前的农 业现代化与乡村振兴战略的需求目标，通过 突破智慧农业核心技术、垄断壁垒技术、短板 技术与卡脖子技术，实现农业“机器人替代人 力”“电脑替代人脑”“自主创新替代进口”的 三大转变。通过不断提高农业生产智能化 和经营网络化水平，加快便捷的信息化服务 普及，降低生产和应用成本，为广大果农提供 专业、平价、实用的个性化精准信息服务，将 成为广西智慧柑桔近期发展的方向。同时， 在农业产业转型升级的关键时刻，充分利用 好大数据，推进广西智慧农业健康、有序、高 效发展，激发农村活力，助力乡村振兴，可为 广西现代特色农业、绿色农业和高质量农业 发展提供科技支撑。

　　传感 器是智慧农业核心技术，其中土壤养分传感器、土壤墒情传感器、土壤重金属传感器、农药残留传感器、气象预测预报传感器、作物光谱分析传感器、作物营养传感器、农产品品质 传感器、病虫害预测预报与防控识别传感器 以及采摘识别等高端传感器是制约广西智慧 柑桔发展的主要因素。因此，政府应大力支持研发符合广西农业特殊地貌和广泛用途的 低成本、精确可靠、能够适应恶劣环境的农业 物联网专用传感器，以及加快铺设５Ｇ 基站， 解决偏远山区农业物联网的普及与覆盖问 题，让富有广西民族特色的稀有农产品走出 大山走向大众视野具有重要意义。例如： 可利用传感器采集柑桔种植区域内的环境和 气象数据，如当天的温度、空气和土壤湿度、 土壤水分含量、土壤 ｐＨ 值、土壤矿物质含 量、光照强度、风速和风向、降雨量等，通过大 数据 ＡＩ算法评估，立即生成指导生产的数 据输送至可视化视频端或手机端，辅助农事 操作人员更好地实施生产控制。此外，行 业标准是指导行业规范化生产的准则，加快 建立农业物联网行业应用标准体系，用以指 导农业物联网技术应用发展具有重要的意 义。例如信息获取感知标准，包括传感器获取数据的标准半岛(中国)体育·官方网站、分析测试标准、使用规范、接 口标准等；信息服务标准，如农资分类、农产 品分级、标识、溯源数据的格式标准等；以 及信息应用标准，比如相关项目的立项标准、 实施规范、管理程序半岛(中国)体育·官方网站、智能化系统集成与应用 的标准等。

　　智慧农业 涵盖的智能化系统主要涉及智能化传感设备半岛(中国)体育·官方网站、精准的智能定位系统、大数据处理器、数 字化精准化的水肥一体化应用系统以及与物 联网技术相关联的现代化、智能化远程控制 平台。因此，地方政府应进一步加大农业 信息化基础设施的投入力度，通过建立专项 资金扶持，修建村村通公路，特别是果园种植 区修建完善的交通道路网，方便把采收的水果运往全国各地；大范围铺设５Ｇ 基站，实现 网络全覆盖，便于智能设备与电商网络系统 的畅通运行；此外还要在确保产品质量的情 况下让农机设备生产企业降低成本，扩大农机 设备生产规模，增加市场投入量，加快现代农机设备如大载荷农业无人机、高端智能拖拉 机、采收机，以及能承担高劳动强度、适应恶劣作业环境、完成高质量作业要求的农业作业机 器人等进入农田，为促进智慧农业的健康快速发展奠定坚实的物质基础。

　　未来智慧农业的发展，是要求加强农业与信息技术的 高度融合，综合运用农业技术、生物技术、信息技术、工程技术等，实现从生产到消费全过 程高质量、高效率、标准化、专业化的监控和 管理。发展智慧农业，最重要的是培养具有交叉学科、综合素质过硬的复合型人才，归 根结底人才是支撑智慧农业发展的根本保 障。政府应大力引进外来“高、精、尖”人才资 源并加强培养当地农业人才，加大科研院校 相关研究经费的投入力度，鼓励专家带团队、 带项目、带资金到智慧农业试验田创新创业， 通过加大资金投入带动本地智慧农业可持续发展；还应将职业农民培养纳入地方教育培训发展规划，

　　１７５７．６ｈｍ２ 的普通果园的调研中发现，水肥一 体化施肥比通常施肥方式节省氮肥 １２．６７％，节省磷肥３７％，节省钾肥２４．８１％。 推广水肥一体化技术，是化肥减量最有效的措施之一。

　　合理配套使用化肥和有机肥。在生产中 大力提倡增施有机肥，改善根系环境，提高化肥利用率，助力化肥减量和果实提质。

　　合理使用农药，加大农药减量潜力挖掘 力度。在药剂的使用上，杀成虫、杀幼虫、杀 卵的药剂要组合使用，保护性和治疗性杀菌药要组合使用，要抓对用药时机和注重轮换 使用药剂。同时，要注重使用展着剂，以提高 药剂的表面活性、渗透性、粘着力，并降低用药量。在防治方法上，选定主治目标后，要挑治与兼治相结合。