基于ONAP的马铃薯区块精准栽培

摘    要： 随着人工智能、大数据、无人机、一体化机械的发展，以及智慧机械、模块化技术不断融合及其在马铃薯生产中的广泛应用，基于ONAP开放管控平台体系，将云计算、区块链、北斗导航、5G传输、智能农机设备与马铃薯现代栽培技术优化融合产生的精准管控模式，是未来马铃薯栽培的发展方向。在甘肃省中部地区和河西走廊地区逐步形成了以气象预报、病虫水肥监测、航化防控、水肥一体化、绿色生产和智能贮藏等区块化的马铃薯智能精准管理体系。综合ONAP开放管理体系下马铃薯耕作、生产和贮运技术特点，在马铃薯栽培智能信息化问题、需求和实现基础上，依据大量调研数据、栽培经验、试验结果及研究成果，提出了区块精准栽培的概念，从技术原理、技术特点、区块作业、趋势与展望等方面阐述了区块精准栽培技术。

关键词： 马铃薯； ONAP； 区块化； 精准栽培

中图分类号： S532 文献标志码： C 文章编号：1 673-2871（2023）08-153-05

Abstract： With the development of artificial intelligence， big data， unmanned aerial vehicle and integrated machinery， the integration of intelligent machinery and modular technology and the wide application in potato production， based on the ONAP open management and control platform system， the precise management and control mode is produced by the optimized fusion of cloud computing， block chain， Beidou Navigation， 5G transmission， intelligent agricultural machinery equipment and modern potato cultivation technology， it is the development direction of potato cultivation in the future. In central Gansu and Hexi Corridor， an intelligent and precise management system for potato has been developed， which consists of meteorological forecast， monitoring of water and fertilizer for diseases and pests， navigation and chemical control， integration of water and fertilizer， green production and intelligent storage. Based on the characteristics of potato cultivation， production， storage and transportation technology under the open management system of ONAP， the problems， needs and realization of potato cultivation intelligence information， a large number of investigation data， cultivation experience， experimental results and research results， the concept of block precision cultivation was put forward， we  expounds the technique of precision cultivation in block from the aspects of technical principle， technical characteristics， block operation， trend and prospect.

Key words： Potato; ONAP; Blockization; Precision cultivation

马铃薯区块精准栽培是基于现代ONAP开放管控平台体系，将云计算、区块链、北斗导航、5G传输、智能农机设备与马铃薯现代栽培技术优化融合产生的精准管控模式，是马铃薯栽培智能信息化的产物[1]。马铃薯区块精准栽培不是指栽培区域的分块化，而是为适应智能信息化栽培流程和智慧管控策略指令的可实践可操作，将现代马铃薯机械栽培中零散、分裂、重复、低效率、复杂、人工密集的技术模式，通过优化、整合，集合成为能够利用智能农机复式作业的特定工作区块。区块精准栽培实现了基于ONAP控制的智慧农机设备进行无人（少人）作业、精准完成马铃薯从生产种植到市场供应的全程化。在马铃薯区块精准栽培中，北斗系统、5G传输、云计算、生物特征识别、机器视觉、人机交互、角度传感等现代工信技术得到广泛应用，并成为马铃薯区块精准栽培实践的基本保障[2-4]，是现代马铃薯产业发展的标杆。笔者结合马铃薯栽培体系智能信息化过程中存在的问题、需求和实现基础，依据大量调研数据、栽培经验、试验结果及研究成果，提出了区块精准栽培概念，从技术原理、技术特点、区块作业、趋势与展望等方面阐述了马铃薯区块精准栽培技术，旨在为现代农业智能信息化发展提供数据支撑与技术导向。

1 马铃薯区块精准栽培技术原理

1.1 区块精准栽培原理

马铃薯区块精准栽培是基于现代ONAP体系，通过高效精确的作物实时生长监测和预测预报系统，将特定时期马铃薯种植区域的气候、气象、土壤、品种、水肥、生长、病虫害等测定数据传输到ONAP平台，然后将这些实时信息与种植特点、经验和研究成果等数据要素归纳、整理、分析处理，形成区块化的生产策略和指令，由指令和导航系统制导智能生产端的农业机械或设备精准作业（图1）。在基于ONAP的马铃薯区块精准栽培中，从事机械或设备操作的人工及作业辅助人员被数字指令替代，智能机械设备与栽培技术流程融合的方式也随之变化，为便利农机设备的高效作业，将传统机械栽培中零散、分裂、重复、低效率、复杂、人工密集的技术流程进行优化整合，创建了适合现代马铃薯智能信息化作业的区块栽培技术[3]。与马铃薯全程机械化栽培相比，马铃薯区块精准栽培的特征是区块化、精准化、信息化、智能化、少人化（无人化）和集约化，区块精准栽培是马铃薯全程机械化在人工智能和信息化基础上高度发展的必然产物。

1.2 区块精准栽培的特点

区块化：马铃薯区块精准栽培是结合现代农业技术信息化和机械设备智能化作业需要，对现代机械化栽培流程的优化发展，对繁杂、低效、分散和碎片化的流程及可同期一体化操作的流程进行合并简化，根据当时的智能机械化水平而集约整合成不同的管理区块，便于ONAP平台指令智能农机进行复式作业。

精准化：区块精准作业指令依据地域、气候、气象、土壤、品种、水肥、生长、病虫预警预报、种植参数、生产经验、研究成果等大量数据归纳、整理、聚类、分析，形成精准指令，其执行时间确定、操作参数确定、工作流程确定，使整个栽培流程精准化。

信息化：基于ONAP的马铃薯栽培体系，将气象参数、生长环境、生长情况、病虫预测、土壤水肥等数据监测与收集通过传感、遥感技术获取并快速传输到数据中心，ONAP中心依据收集的信息综合分析形成管控策略[3]，即区块精准栽培指令的形成过程是信息化的过程。

智能化：智能化机械与设备是区块精准栽培的关键，北斗定位、机械视觉、人机交互、边轮定位、遥感与传感等现代智能技术在马铃薯种植机械中的应用，使马铃薯栽培操作在很小的误差范围内进行[6-7]。区块栽培实现了智能机械进行自主复式作业、北斗定位与机械视角制导的农业机械路径自主化。

少人化：马铃薯栽培智能信息化是ONAP平台代替机械设备操作工人、AI机械代替田间作业的农民和农机具的过程，由北斗制导机械路径、WIFE传输操作指令、机器传感器控制作业工艺精度，在区块化精准栽培中，从事体力劳动的人工基本被完全替代，从事机械操作或栽培技术控制的人工也被逐步取代，使马铃薯种植生产过程实现无人化或少人化[8-9]。

集约化：随着新型合作社的发展，优质高效低成本成为马铃薯行业竞争的核心，区块精准栽培在保持马铃薯栽培标准的基础上进行生产优化、智能管控、人工替代，是马铃薯产业降低成本的现代化高效模式，是规模种植和农场种植可持续发展的必然选择。

2 马铃薯区块精准栽培技术流程

马铃薯区块精准栽培分为三大区块（图2），耕作区块、生产区块、贮运区块。

2.1 耕作区块

土壤清理：马铃薯覆盖垄作栽培中，残膜会严重污染土壤，破坏土壤生态，马铃薯秸秆大量残留，引起有害杂菌大量繁殖，造成翌年病害流行[1]。因此，马铃薯收获后，必须清理土壤中残留的秸秆与地膜，减少农田污染，提高土壤质量。土壤清理用1MFJS-125A 耙齿式地膜清理机，地膜清理可与立式深耕同期一体完成。

立式深耕：立式深耕技术是完成土壤休整与修复的重要方式，是适应马铃薯集约化生产、提高土壤可持续利用的保障[10]。深耕用1GZL-220 B履带自走式铧式犁，实现智能化无人操作。时间设定在土壤封冻前期，深度设定40 cm以上，深耕使土块立体分层越冬，经过冻融交替，优化土壤。

旋耕耙耱：春季土壤解冻后，旋耕耙耱，使立式深耕产生的土块细化，土地平整。旋耕深度设定为28 cm，旋耕耙耱采用1GZ-180履带自走式旋耕机，旋耕耙耱一体化完成。

2.2 生产区块

播种：区块精准栽培中，马铃薯播种用GL34KG全悬挂种植机或UP3760型种植机，一体完成开沟、起垄、施药、施肥、播种和覆土。播期依据ONAP收集的土壤温度参数（≥5 ℃）设定，设定播深10 cm，密度60 000株·hm-2，边轮距125 cm，垄高25 cm，覆土3 cm。播期施肥施药为多菌灵与盐酸马胍酮质量比2∶1复混，20 kg·hm-2；基础肥料N、P2O5、K2O、有机肥、微量元素、生物菌肥按质量比20∶10∶15∶60∶1∶2比例复混，3000 kg·hm-2[11]。

灌溉：区块精准栽培中，应用YN-BXE智能水肥一体滴灌系统，将水溶性肥料和农药在专用装置注入、搅拌、增压、过滤后随水滴灌，实现灌溉、施肥与防控的一体化，也适用垄膜下滴灌栽培模式。具体操作与控制主要依据ONAP平台指令，参数设定一般为：现蕾期水肥药一体灌溉1次，灌水量为200 m3·hm-2，灌施肥料量为90.0 kg·hm-2（N、P2O5、K2O质量比例1.0∶0.8∶1.2），农药灌溉防治参考量为58%甲霜灵·锰锌3.0 kg·hm-2+40%菌核净4.5 kg·hm-2+60%氨基寡糖素4.5 kg·hm-2混合复配；块茎膨大期水肥一体灌溉1次，灌水量为300 m3·hm-2，灌溉肥料量为120.0 kg·hm-2；淀粉积累期水肥一体灌溉1次，灌水量为150 m3·hm-2，灌溉肥料量为90.0 kg·hm-2。

中耕：中耕是马铃薯区块精准栽培中防治草害发生的关键措施，中耕用1GZ-180履带自走式中耕机，中耕培土厚度6 cm，时间设置在现铃期。中耕使行间杂草机械化清除，加强垄上黑膜对杂草的抑制与生长，使其在培土后黄化腐烂。