智能農(nóng)業(yè)在城市園藝中的應(yīng)用

DOI：10.16627/j.cnki.cn22-1215/s.2024.03.157

摘 要：在城市園藝中采用智能農(nóng)業(yè)標(biāo)志著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)踐的重大進(jìn)步，這種方法整合了物聯(lián)網(wǎng)傳感器、人工智能驅(qū)動(dòng)的分析和自動(dòng)化系統(tǒng)等尖端技術(shù)，以優(yōu)化植物生長(zhǎng)、資源利用和環(huán)境可持續(xù)性。主要應(yīng)用包括智能水管理、土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)、氣候控制系統(tǒng)和植物生長(zhǎng)分析，每項(xiàng)應(yīng)用都有助于提高城市農(nóng)業(yè)環(huán)境的效率和生產(chǎn)力，這些創(chuàng)新解決了城市農(nóng)業(yè)面臨的獨(dú)特挑戰(zhàn)，如有限的空間和多變的城市條件，提高了糧食安全，促進(jìn)了城市生物多樣性。城市環(huán)境中的智能農(nóng)業(yè)不僅是實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)的一種手段，也是邁向更具復(fù)原力和生態(tài)友好型城市生態(tài)系統(tǒng)的變革性一步。

關(guān)鍵詞：智能農(nóng)業(yè)；城市園藝；園藝應(yīng)用

智能農(nóng)業(yè)是城市園藝的一種變革性方法，它利用先進(jìn)技術(shù)來(lái)優(yōu)化城市環(huán)境中的植物生長(zhǎng)和資源效率。在空間有限的城市環(huán)境中，這一概念至關(guān)重要，而人們對(duì)可持續(xù)的本地種植農(nóng)產(chǎn)品的需求也在不斷增加。智能農(nóng)業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器、人工智能驅(qū)動(dòng)的分析和自動(dòng)化系統(tǒng)等工具來(lái)監(jiān)控和調(diào)整環(huán)境條件，確保植物健康達(dá)到最佳狀態(tài)。

1 智能農(nóng)業(yè)在城市園藝中應(yīng)用的概述

城市園藝中的智能農(nóng)業(yè)標(biāo)志著向更高效、更可持續(xù)的城市農(nóng)業(yè)實(shí)踐的重大轉(zhuǎn)變，通過(guò)整合物聯(lián)網(wǎng)傳感器、人工智能和自動(dòng)化系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，這種方法能夠精確監(jiān)測(cè)和管理植物環(huán)境，優(yōu)化生長(zhǎng)條件。這在城市地區(qū)尤為重要，因?yàn)槟抢锏目臻g非常有限，而且對(duì)本地種植的可持續(xù)農(nóng)產(chǎn)品的需求也在不斷增加。智能農(nóng)業(yè)可以對(duì)土壤成分、用水和光照等因素進(jìn)行精細(xì)控制，從而提高產(chǎn)量和節(jié)約資源，這不僅有助于城市食品安全，還能促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在城市花園和屋頂采用智能農(nóng)業(yè)，讓自然回歸城市景觀，為城市社區(qū)和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的福祉做出貢獻(xiàn)。

2 智能農(nóng)業(yè)在城市園藝中應(yīng)用

2.1 智能水分管理

在城市園藝中，智能水管理的應(yīng)用是高效和可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的基石，這種方法利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤濕度，確保植物獲得最佳生長(zhǎng)所需的精確水量。通過(guò)將這些傳感器與自動(dòng)灌溉系統(tǒng)相結(jié)合，可以有效地分配水資源，減少浪費(fèi)并保護(hù)這一重要資源，這在城市地區(qū)尤為重要，因?yàn)楣?jié)水是城市地區(qū)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。智能水管理不僅能確保植物既不會(huì)澆水過(guò)多，也不會(huì)澆水不足，還有助于保持理想的土壤水分平衡，這對(duì)植物的健康生長(zhǎng)至關(guān)重要，這項(xiàng)技術(shù)使城市園藝師和農(nóng)民能夠根據(jù)不同植物的具體需求和不斷變化的環(huán)境條件，就澆水計(jì)劃做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策。

2.2 土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)

在城市園藝領(lǐng)域，土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)是智能農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，在確保最佳植物健康和產(chǎn)量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這項(xiàng)技術(shù)涉及使用先進(jìn)的傳感器和分析技術(shù)來(lái)持續(xù)評(píng)估土壤條件，包括氧化還原水平、養(yǎng)分水平、pH 值平衡、含水量和溫度。通過(guò)提供有關(guān)這些參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，城市農(nóng)民可以對(duì)土壤管理做出明智的決策，并根據(jù)不同植物物種的具體需求調(diào)整他們的方法。這一點(diǎn)在城市環(huán)境中尤為重要，因?yàn)樵诔鞘协h(huán)境中，由于污染和空間有限等因素，土壤條件可能會(huì)發(fā)生很大變化。智能土壤監(jiān)測(cè)有助于及早發(fā)現(xiàn)不足或失衡，從而及時(shí)采取干預(yù)措施，如調(diào)整施肥或灌溉方法，這種積極主動(dòng)的方法不僅能促進(jìn)植物生長(zhǎng)和提高生產(chǎn)力，還能最大限度地減少水和肥料等資源的浪費(fèi)。

2.3 氣候控制系統(tǒng)

在城市園藝中，氣候控制系統(tǒng)的應(yīng)用代表了智能農(nóng)業(yè)帶來(lái)的重大進(jìn)步，這些系統(tǒng)綜合利用傳感器、自動(dòng)控制和先進(jìn)算法，在城市農(nóng)業(yè)環(huán)境中創(chuàng)造并維持植物生長(zhǎng)所需的最佳微氣候。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)溫度、濕度和二氧化碳含量等環(huán)境因素，這些系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保植物在理想的條件下生長(zhǎng)，這對(duì)城市地區(qū)尤為有益，因?yàn)槟抢锏耐獠繗夂驐l件難以預(yù)測(cè)，往往不是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的理想條件。有了氣候控制技術(shù)，城市花園和溫室就可以不受外部氣候條件的影響，全年培育各種植物，這不僅能最大限度地提高產(chǎn)量和效率，還有助于穩(wěn)定供應(yīng)當(dāng)?shù)胤N植的新鮮農(nóng)產(chǎn)品。

2.4 植物生長(zhǎng)分析

在城市園藝中，智能農(nóng)業(yè)中植物生長(zhǎng)分析的應(yīng)用在優(yōu)化作物產(chǎn)量和確保植物健康方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這種創(chuàng)新方法包括使用先進(jìn)的傳感器和成像技術(shù)密切監(jiān)測(cè)植物的各種生長(zhǎng)參數(shù)，如葉面積、高度、生物量和顏色。通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，可以深入了解植物的健康狀況和生長(zhǎng)模式，從而及早發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分不足、疾病或水脅迫等潛在問(wèn)題。通過(guò)了解這些生長(zhǎng)指標(biāo)，城市農(nóng)民可以對(duì)其栽培實(shí)踐進(jìn)行精確調(diào)整，如修改營(yíng)養(yǎng)配方、調(diào)整光照或改變澆水計(jì)劃，這種有針對(duì)性的方法可確保植物準(zhǔn)確獲得最佳生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，從而使作物更健康、產(chǎn)量更高。此外，通過(guò)植物生長(zhǎng)分析，還可以不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)城市農(nóng)業(yè)技術(shù)，從而提高城市農(nóng)業(yè)實(shí)踐的效率和可持續(xù)性。這項(xiàng)技術(shù)在狹窄的城市空間中尤其具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谶@些空間中，最大限度地提高每一平方英寸的生產(chǎn)率至關(guān)重要。

2.5 自動(dòng)施肥裝置

在城市園藝中，自動(dòng)施肥系統(tǒng)采用先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化植物的養(yǎng)分輸送，確保精確高效的施肥，這些系統(tǒng)通常采用傳感器來(lái)測(cè)量土壤濕度、養(yǎng)分水平和其他環(huán)境條件。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)這些參數(shù)，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確確定每種植物所需肥料的最佳施肥時(shí)間和數(shù)量。例如，當(dāng)土壤傳感器檢測(cè)到養(yǎng)分含量下降時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)滴管或噴頭網(wǎng)絡(luò)釋放預(yù)定的肥料，這種有針對(duì)性的方法可以減少浪費(fèi)，防止過(guò)度施肥，并確保植物獲得茁壯成長(zhǎng)所需的確切養(yǎng)分。與此同時(shí)，自動(dòng)施肥系統(tǒng)還可以與智能灌溉技術(shù)相結(jié)合，這些系統(tǒng)通常與灌溉控制器相連，后者可根據(jù)土壤傳感器提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整澆水計(jì)劃。通過(guò)同步灌溉施肥，植物可以以協(xié)調(diào)的方式獲得養(yǎng)分，從而提高植物的吸收效率。此外，自動(dòng)施肥系統(tǒng)還可根據(jù)每個(gè)植物品種的具體要求進(jìn)行編程，在不同的生長(zhǎng)階段施用不同類型的肥料，這種定制化程度有助于強(qiáng)化植物的生長(zhǎng)。城市園丁可以使用智能手機(jī)應(yīng)用程序遠(yuǎn)程管理這些系統(tǒng)，方便地隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。

2.6 智能溫室控制

通過(guò)對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行精確的自動(dòng)化管理，智能溫室控制系統(tǒng)正在徹底改變城市園藝業(yè)，這些系統(tǒng)利用傳感器、執(zhí)行器和控制算法的組合來(lái)維持溫室內(nèi)的最佳生長(zhǎng)條件。溫度、濕度、光照和二氧化碳含量等關(guān)鍵參數(shù)由遍布整個(gè)溫室的傳感器持續(xù)監(jiān)控。一旦檢測(cè)到偏離所需的設(shè)定值，控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)，如加熱、通風(fēng)和照明。例如，如果溫度上升超過(guò)最佳范圍，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)風(fēng)扇或打開通風(fēng)口，給溫室降溫。反之，在溫度較低時(shí)，智能溫室控制系統(tǒng)可啟動(dòng)加熱元件以保持穩(wěn)定的溫度，確保植物不會(huì)因環(huán)境波動(dòng)而受到影響。除了基本的氣候控制外，智能溫室系統(tǒng)通常還包括自動(dòng)遮陽(yáng)和灌溉等先進(jìn)功能。遮陽(yáng)系統(tǒng)包括可伸縮的屏幕或可調(diào)節(jié)的百葉窗，用于管理光照強(qiáng)度，保護(hù)植物免受過(guò)度陽(yáng)光照射。設(shè)計(jì)師可以對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行編程，根據(jù)實(shí)時(shí)光照測(cè)量結(jié)果調(diào)整遮陽(yáng)，確保植物獲得最佳光照量進(jìn)行光合作用，而不會(huì)受到有害輻射水平的影響。同樣，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)也可根據(jù)土壤濕度需求提供精確的澆水計(jì)劃。通過(guò)使用噴霧系統(tǒng)，可將水直接輸送到植物根部，從而減少浪費(fèi)并提高用水效率，這些先進(jìn)的控制措施不僅能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，還能最大限度地減少資源消耗，降低溫室運(yùn)行對(duì)環(huán)境的影響，從而促進(jìn)城市園藝的可持續(xù)發(fā)展。此外，智能溫室控制系統(tǒng)可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，為城市園藝師提供了靈活性。通過(guò)這些平臺(tái)，用戶可以在任何有互聯(lián)網(wǎng)連接的地方監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、接收警報(bào)并進(jìn)行調(diào)整。此外，智能溫室控制系統(tǒng)還可以分析控制系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，以確定趨勢(shì)并優(yōu)化長(zhǎng)期的生長(zhǎng)條件。通過(guò)利用這些技術(shù)，城市園藝師可以獲得更高的產(chǎn)量、更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，使智能溫室控制成為現(xiàn)代城市農(nóng)業(yè)的基石。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，智能農(nóng)業(yè)技術(shù)與城市園藝的融合正在徹底改變我們處理城市農(nóng)業(yè)的方式，將可持續(xù)性、效率和創(chuàng)新推向前沿。通過(guò)利用先進(jìn)傳感器、人工智能分析和自動(dòng)化系統(tǒng)的力量，城市農(nóng)業(yè)不僅克服了空間和資源的限制，還為當(dāng)?shù)氐募Z食安全和環(huán)境可持續(xù)性做出了巨大貢獻(xiàn)。這種現(xiàn)代化的耕作方式證明了人類的聰明才智，以及我們?yōu)樽訉O后代創(chuàng)造更加綠色、更加自給自足的城市景觀的承諾。

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