6月9日，第二屆雄安未來之城場景匯系列大賽決賽中，參賽項(xiàng)目“基于VegSyst–DSS水肥智能管控系統(tǒng)”獲得雄安智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用大賽設(shè)施種植技術(shù)賽道一等獎(jiǎng)。

該項(xiàng)目以歐洲先進(jìn)農(nóng)業(yè)科研院校技術(shù)為依托，結(jié)合省農(nóng)林科學(xué)院16年長期定位試驗(yàn)積累的14萬條數(shù)據(jù)，研發(fā)適合華北地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的水肥精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，并搭載智能水肥一體機(jī)推廣應(yīng)用。

水肥精準(zhǔn)管控系統(tǒng)給出的決策方案，和過去的模式相比有什么不同？如何建立適合華北地區(qū)設(shè)施蔬菜的水肥管理大模型？智慧農(nóng)業(yè)將給未來的設(shè)施蔬菜水肥管理帶來哪些變革？記者對(duì)此進(jìn)行了采訪。

保定清苑水潤佳禾農(nóng)業(yè)科技園區(qū)試驗(yàn)站內(nèi)的番茄長勢喜人（攝于2025年4月22日）?！『颖彼疂櫦押剔r(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司供圖

■　讓水肥機(jī)像農(nóng)技專家一樣思考

6月30日，省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所（以下簡稱“省農(nóng)科院資環(huán)所”），一場網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議正在進(jìn)行。

該所研究員王麗英、副研究員史建碩和河北水潤佳禾農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“水潤佳禾”）總經(jīng)理劉朝輝、算法工程師徐亮，正在討論把蔬菜水肥管理技術(shù)“灌輸”給智能水肥一體機(jī)的分階段實(shí)施方案。

雙方共同推動(dòng)的是一個(gè)省重大國際科技合作項(xiàng)目，名為“基于VegSyst–DSS水肥智能管控系統(tǒng)”，項(xiàng)目去年8月立項(xiàng)。6月9日，該項(xiàng)目在第二屆雄安未來之城場景匯系列大賽上，斬獲雄安智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用大賽設(shè)施種植技術(shù)賽道一等獎(jiǎng)。

“當(dāng)前，應(yīng)用在設(shè)施蔬菜水肥管理領(lǐng)域的水肥機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沒問題，但智能化不足?！蓖觖愑⒄f，項(xiàng)目的目標(biāo)就是讓智能水肥一體機(jī)可以像農(nóng)技專家一樣自主分析思考、下達(dá)指令，設(shè)施蔬菜可以按需獲得水分和養(yǎng)分。

6月23日，保定清苑，水潤佳禾農(nóng)業(yè)科技園區(qū)試驗(yàn)站。

在試驗(yàn)站的智能水肥管控中心，高級(jí)農(nóng)藝師朱立保點(diǎn)擊智能水肥一體機(jī)的觸摸屏，給試驗(yàn)站的大棚番茄灌溉施肥。

他選中灌溉區(qū)域，輸入可溶性鹽濃度、灌水時(shí)長、灌水總量等參數(shù)的數(shù)值，水肥機(jī)自動(dòng)計(jì)算出該條件下A、B、C三個(gè)輸肥通道所需肥料母液用量，隨后灌溉程序啟動(dòng)自動(dòng)配肥，水溶肥通過管網(wǎng)輸送到番茄根部土壤中。

“這樣的一臺(tái)水肥機(jī)最多可以管理128個(gè)大棚的灌溉閥門，每天給多少水肥、分幾次給，只需要提前設(shè)置好計(jì)劃，它就可以自動(dòng)執(zhí)行，精準(zhǔn)地把水肥‘喂’給棚里的蔬菜。”朱立保說。

這是水潤佳禾自主研發(fā)的第三代水肥機(jī)，在精準(zhǔn)控制上很出色，但必須有一位像朱立保這樣懂農(nóng)技的農(nóng)藝師輸入指令，它才能工作。

“不是所有的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)都有農(nóng)技人員指導(dǎo)。不靠農(nóng)技人員水肥機(jī)也能工作，才是真正的智能化。”劉朝輝說，這項(xiàng)研究要解決的是未來誰來種地、如何科學(xué)種地的問題。

對(duì)于水潤佳禾，這次合作帶來的將是產(chǎn)品設(shè)備智能化水平的全面提升。而對(duì)于省農(nóng)科院，這意味著農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣模式的重大變革。

僅就蔬菜水肥管理技術(shù)而言，全省蔬菜播種面積620萬畝，菜農(nóng)數(shù)十萬人，技術(shù)怎么推廣落地，執(zhí)行環(huán)節(jié)怎么把控核驗(yàn)，一直是農(nóng)技專家面臨的難題。

“幾十年來，我們通過講課把技術(shù)傳授給基層農(nóng)技人員，把技術(shù)要點(diǎn)印在‘明白紙’上發(fā)到農(nóng)民手里，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳授。但教一百個(gè)菜農(nóng)，有十個(gè)能聽懂就是好的。”王麗英說，長期以來，菜農(nóng)因?yàn)閾?dān)心菜長不好習(xí)慣了大水大肥，這種觀念很難轉(zhuǎn)變。

菜農(nóng)不好教，王麗英團(tuán)隊(duì)決定換一個(gè)思路，把技術(shù)教給水肥機(jī)。

從2024年下半年開始，王麗英團(tuán)隊(duì)開始關(guān)注世界各地蔬菜水肥管控大模型的開發(fā)，引入西班牙研發(fā)的土壤栽培體系養(yǎng)分決策支持系統(tǒng)VegSyst–DSS，對(duì)模型進(jìn)行本地化校驗(yàn)，最終建立適合華北地區(qū)設(shè)施蔬菜水肥精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，并集成到智能水肥一體機(jī)中推廣應(yīng)用。

王麗英團(tuán)隊(duì)預(yù)測，項(xiàng)目落地后，較傳統(tǒng)設(shè)施蔬菜水肥管理模式，水肥利用率提高42%，節(jié)水率達(dá)45%，將實(shí)現(xiàn)設(shè)施種植水肥供應(yīng)精準(zhǔn)調(diào)控與智能化管理。

6月23日，在位于石家莊市鹿泉區(qū)大河村的省農(nóng)科院大河實(shí)驗(yàn)站，省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所副研究員史建碩介紹棚內(nèi)的光照強(qiáng)度測量儀。河北日報(bào)記者　李冬云攝

■　作物需要多少水肥就給多少

6月23日，石家莊市鹿泉區(qū)大河村，省農(nóng)科院大河實(shí)驗(yàn)站。

史建碩正在黃瓜大棚里取樣。他連根拔起一棵黃瓜秧，連同掛在秧上的黃瓜一起裝入試驗(yàn)袋，標(biāo)記好取樣時(shí)間、地點(diǎn)，準(zhǔn)備帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，測定作物的干物重和養(yǎng)分含量。

棚里新加裝的小型氣象站正在工作。它收集的光照、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，史建碩可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)查看。

每半個(gè)月，史建碩就要到棚內(nèi)采集一次植株樣品，測定干物重和養(yǎng)分含量，用來校驗(yàn)作物的生長模型。

光照，是王麗英團(tuán)隊(duì)借鑒西班牙水肥智能管控模型引入的新試驗(yàn)參數(shù)。過去，他們主要關(guān)注土壤和作物養(yǎng)分積累的關(guān)系，缺乏氣象—作物生長—土壤數(shù)據(jù)的融合分析。

光合作用下作物才能積累養(yǎng)分。在給定作物理想的水肥條件下，光照因素就成為作物能夠長多大的決定性因素。

“晴天比陰天，作物能吸收合成更多的養(yǎng)分，所以遇到陰天，水肥機(jī)就可以相比于晴天少給一些肥料，因?yàn)榻o多了作物也‘吃’不了?！笔方ùT說。

除了作物生長模型，王麗英團(tuán)隊(duì)還要校驗(yàn)適合華北本地的水分蒸散模型、有機(jī)肥礦化模型、土壤氮素礦化模型，這些大數(shù)據(jù)模型服務(wù)于一個(gè)共同的目標(biāo)：作物每日需要多少水肥，就給多少，最大限度實(shí)現(xiàn)水肥供需的平衡。

河北目前普遍采用的設(shè)施蔬菜水肥管理模式，是根據(jù)作物生長期分段管理的。如果這個(gè)項(xiàng)目落地，將使蔬菜水肥走向真正的精細(xì)化管理。

“所謂按作物生長期管理，看這個(gè)表格一目了然?！蓖觖愑⒃陔娔X上打開一張圖表，圖中橫軸是黃瓜120天的生長周期，分為幼苗期、生長期、開花期、結(jié)果期、成熟期五段，縱軸是對(duì)應(yīng)五個(gè)時(shí)期的氮肥指導(dǎo)施用量。

每個(gè)時(shí)期大約二三十天，給定一個(gè)施肥總量。至于菜農(nóng)是一次施肥，還是分成幾次，全憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。氮肥施用量指導(dǎo)方案中并沒有細(xì)化。

水肥這樣類似“批發(fā)供給”的管理模式，是基于長期以來蔬菜種植管理的現(xiàn)實(shí)——要考慮用工成本?！拔覀儾荒茏尣宿r(nóng)一天一配肥、一天一澆地，這太繁瑣了，技術(shù)根本推不下去?！蓖觖愑⒄f。

但水肥機(jī)可不嫌繁瑣，這種更像“零售”的水肥管理模式，機(jī)器可以不折不扣地執(zhí)行。

“如果把未來我們輸給水肥機(jī)的水肥智能管控模型呈現(xiàn)在表格上，將不再是傳統(tǒng)的階梯形，而是平滑的曲線?！蓖觖愑⒄f。

其實(shí)，要建立一個(gè)水肥智能管控系統(tǒng)，來自土壤的參數(shù)變量才是最復(fù)雜的。

不過，在土壤肥料研究上，省農(nóng)科院資環(huán)所卻積累了比西班牙的大模型更長期詳實(shí)的數(shù)據(jù)。資環(huán)所在改名之前，就叫土壤肥料研究所。

“土壤是建立大模型的一個(gè)‘干擾’因素，不同地區(qū)土壤肥力不同，就需要對(duì)應(yīng)給出不同的施肥方案?！蓖觖愑⒄f，其中氮肥的供應(yīng)方案，受土壤肥力和灌溉的影響最大。

比起磷、鉀，氮是個(gè)“活躍分子”，它會(huì)隨著土壤灌水淋失，一部分還會(huì)變?yōu)闅鈶B(tài)損失掉。不同土壤肥力下，土壤基礎(chǔ)含氮量不同，同一作物不同茬口氮的需求也不同。溝灌、滴灌不同灌溉方式下，氮的淋失量也不同。

“16年的長期定位試驗(yàn)，我們積累了14萬條養(yǎng)分管理數(shù)據(jù)，這些可以支撐我們把不同條件下土壤的養(yǎng)分供應(yīng)、作物的生長模型、作物的養(yǎng)分吸收等摸清楚?！蓖觖愑⒄f。

目前，王麗英團(tuán)隊(duì)掌握數(shù)據(jù)最多的作物是黃瓜和番茄，也是河北種植面積最大的兩類蔬菜。團(tuán)隊(duì)就先從這兩類蔬菜入手，建立適合華北本地的黃瓜、番茄水肥管理模型。

6月25日，省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所研究員王麗英通過實(shí)驗(yàn)測定蔬菜作物中鉀含量。河北日報(bào)記者李冬云攝

■　從管理蔬菜變?yōu)楣芾硭蕶C(jī)

6月23日，省農(nóng)科院資環(huán)所，王麗英從電腦上調(diào)出2015年做的全省設(shè)施黃瓜、設(shè)施番茄氮、磷、鉀施用量調(diào)查數(shù)據(jù)圖表。

圖表中，無論黃瓜還是番茄，氮磷鉀的施用量都超出實(shí)際需求一倍甚至兩倍以上。

施肥嚴(yán)重超量的情況，在近十年有所改觀，但主要原因除了菜農(nóng)施肥觀念的改變，也受化肥價(jià)格提高的影響。從種菜成本考慮，菜農(nóng)才減少了施用量。

“大部分菜農(nóng)依然是憑感覺澆水、施肥?！蓖觖愑⒄f。

盲目超量施肥，使得河北設(shè)施蔬菜氮磷鉀利用率長期處在一個(gè)低值水平，造成大量的浪費(fèi)。同時(shí)，土壤養(yǎng)分失衡，產(chǎn)生次生鹽漬化。

以氮肥為例，采用溝灌的普通種植戶大棚里，作物氮肥利用率平均只有15%，采用滴灌也只有30%，而省農(nóng)科院的試驗(yàn)田能達(dá)到40%，歐洲的平均水平是55%。

“超量施用的氮肥，造成黃瓜、番茄葉子瘋長，產(chǎn)量卻不增。大部分氮肥隨著水沖走，流到附近河流后，還會(huì)造成水體的富營養(yǎng)化?！蓖觖愑⒄f。

而如果把科學(xué)的水肥管理模式教給智能水肥一體機(jī)，機(jī)器可以按天給出澆水、施肥的推薦值，從根源上減少肥料的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。

同時(shí)，蔬菜種植戶的身份也將發(fā)生轉(zhuǎn)變，從管理種菜變?yōu)楣芾硭蕶C(jī)。

6月23日，水潤佳禾農(nóng)業(yè)科技園區(qū)試驗(yàn)站的番茄大棚里，工人們正在采摘。

在有水肥機(jī)自動(dòng)灌溉的條件下，試驗(yàn)站30多個(gè)大棚，還要長期雇傭十幾個(gè)工人，而在普通蔬菜種植戶家中，菜地就更離不開人。

蔬菜管理需要的時(shí)間精力，遠(yuǎn)大于大田的玉米、小麥。

“小麥、玉米可以一個(gè)月澆一次水，但設(shè)施蔬菜幾乎每天都要澆水。”朱立保說，有了智能水肥一體機(jī)，規(guī)模化的設(shè)施蔬菜種植可以節(jié)省很多人力。

還有一種情況，是種番茄的菜農(nóng)因?yàn)椴欢趺捶N黃瓜，所以年復(fù)一年只種番茄，盡管番茄和黃瓜輪種更科學(xué)。菜農(nóng)因沒有相關(guān)技術(shù)而不敢轉(zhuǎn)型嘗試的顧慮，也可以由水肥機(jī)解決。

“未來種菜將變得很簡單，菜農(nóng)只要輸入作物品種、土壤肥力等基本參數(shù)，大模型自動(dòng)采集氣象、土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，然后生成水肥管理方案，菜農(nóng)只需要按一下執(zhí)行鍵即可?！敝炝⒈Ｕf。

和過去的經(jīng)驗(yàn)方案不同，這是一份實(shí)實(shí)在在“看天種地”的即時(shí)方案。水肥機(jī)會(huì)根據(jù)每日天氣隨機(jī)應(yīng)變。

智能水肥一體機(jī)推廣應(yīng)用后，還將變成大數(shù)據(jù)采集機(jī)，進(jìn)一步反哺蔬菜的水肥管理研究。

在水潤佳禾數(shù)字農(nóng)業(yè)管理平臺(tái)上，聯(lián)網(wǎng)管理著全國各地180余個(gè)設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)、158個(gè)大田項(xiàng)目，接入了986臺(tái)水肥機(jī)、3119套智能控制設(shè)備、643套環(huán)境采集設(shè)備。

“目前，這些農(nóng)業(yè)項(xiàng)目大部分是利用基質(zhì)進(jìn)行無土栽培的，未來水肥機(jī)如果能夠給出土壤栽培的水肥精準(zhǔn)管理方案，普及率一定會(huì)更高?！眲⒊x說。

農(nóng)業(yè)研究，沒有數(shù)據(jù)就像做飯無米下鍋。省農(nóng)科院的試驗(yàn)田面積有限、人手有限，加載了水肥智能管控系統(tǒng)的水肥機(jī)，就成為數(shù)據(jù)收集站。

“海量的數(shù)據(jù)，可以幫助我們進(jìn)一步校驗(yàn)、訓(xùn)練水肥智能管控系統(tǒng)的適用性，讓它更加智能?！蓖觖愑⒄f。（河北日報(bào)記者 李冬云）

河北水潤佳禾農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司開發(fā)的數(shù)字農(nóng)業(yè)管理平臺(tái)，管理員可以通過該平臺(tái)進(jìn)行氣象、土壤等數(shù)據(jù)監(jiān)測，并對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行水肥管控。（攝于2025年6月23日）河北日報(bào)記者李冬云攝

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智慧農(nóng)業(yè)讓種地盡顯“科技范兒”

智慧農(nóng)業(yè)，將在未來展現(xiàn)一幅怎樣的科技圖景？

第二屆雄安未來之城場景匯雄安智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用大賽的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，向我們清晰展現(xiàn)了智慧農(nóng)業(yè)的前沿探索和科技成果。

通過智能設(shè)備，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，降低人力成本，是智慧農(nóng)業(yè)的重要發(fā)力方向。

綠萌科技股份有限公司的參賽項(xiàng)目“果蔬品質(zhì)無損檢測與智能分級(jí)裝備”，獲得大賽農(nóng)業(yè)智能裝備賽道一等獎(jiǎng)。這套裝備主要用于果蔬產(chǎn)品采后品質(zhì)檢測與分選分級(jí)等商品化處理，對(duì)果蔬的重量、大小、色澤、表面瑕疵、糖度、酸度以及內(nèi)部病變等內(nèi)外部指標(biāo)進(jìn)行無損檢測及智能化組合分選。

水果、蔬菜采后商品化分級(jí)處理，是人工依賴度很高的環(huán)節(jié)。這套裝備可以有效提升果蔬采后商品化分級(jí)處理的工作效率、質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺、用工成本高等難題，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于柑橘、蘋果、梨、西瓜、桃、西紅柿等60多種果蔬品種的分級(jí)處理。

智慧農(nóng)業(yè)，帶來的不僅是高效，還有精準(zhǔn)。

針對(duì)新型農(nóng)業(yè)合作主體，河北綠谷信息科技有限公司設(shè)計(jì)的綠谷智慧農(nóng)場平臺(tái)，融合了DeepSeek大模型技術(shù)，將農(nóng)場管理、智能巡檢、智能預(yù)警、智能水肥、智慧農(nóng)機(jī)、智能問診等功能一體化，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控與智能化管理。這一項(xiàng)目應(yīng)用于企業(yè)在邢臺(tái)南和的示范區(qū)，實(shí)現(xiàn)了小麥全周期智能化管理，畝產(chǎn)增長12%。

智慧農(nóng)業(yè)，還將助推農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的改造升級(jí)。

京東科技農(nóng)產(chǎn)品區(qū)塊鏈溯源平臺(tái)及生物資產(chǎn)監(jiān)管平臺(tái)，依托京東集團(tuán)在零售、物流、科技等方面的優(yōu)勢，通過京東農(nóng)業(yè)科技農(nóng)場，將農(nóng)產(chǎn)品原產(chǎn)地生產(chǎn)過程真實(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，打造種植、物流、銷售全程可視化、可溯源的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)體系，推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

保護(hù)和改善資源環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，也是智慧農(nóng)業(yè)肩負(fù)的使命。

江蘇愛園健康科技有限公司的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目“基于農(nóng)業(yè)廢棄物礦基生物炭的產(chǎn)業(yè)化及其在環(huán)境修復(fù)應(yīng)用研究”，聚焦的就是土壤培肥能力提升和農(nóng)業(yè)面源污染治理問題。農(nóng)業(yè)廢棄物礦基生物炭，可以改良因土壤酸性造成的重金屬污染，提升土壤吸水保水率。固廢處理技術(shù)無二次污染產(chǎn)生，節(jié)能綠色、低碳環(huán)保。

智慧農(nóng)業(yè)，正在不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和精準(zhǔn)度，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，讓種地盡顯“科技范兒”。

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來源 | 河北日報(bào)客戶端

編輯 | 趙浩伊 實(shí)習(xí)編輯 | 劉冰