連片的蔬菜大棚里空無一人,,但種植戶借助手機端的智慧農(nóng)場數(shù)字化信息平臺,可以知道蔬菜何時“渴”了,,何時“餓”了,,然后將調(diào)配好的“營養(yǎng)餐”通過智能控制灌溉施肥機“投喂”給蔬菜,,實現(xiàn)“按需進食”。
這樣智能化的蔬菜種植場景,,得益于我省農(nóng)業(yè)科研工作者研發(fā)的“京津冀蔬菜水肥高效生產(chǎn)及多模式精量管理技術(shù)”,。前不久,這項技術(shù)榮獲2023年度河北省科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎,。
怎樣給蔬菜“投喂”定制“營養(yǎng)餐”,?如何制定精量“營養(yǎng)餐”指標(biāo)?用上新技術(shù)后,,蔬菜的產(chǎn)量,、品質(zhì)和市場怎樣?
走,,到張家口市崇禮區(qū),,看看這項技術(shù)的應(yīng)用效果。
3臺智能“配餐機”
負責(zé)500畝彩椒“用餐”
10月27日,,張家口市崇禮區(qū),,萬家樂蔬菜有限公司。這里是省農(nóng)林科學(xué)院冷涼區(qū)設(shè)施蔬菜信息化管理技術(shù)示范基地,,也是省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系蔬菜創(chuàng)新團隊的重要基地,。
萬家樂的彩椒大棚里,一株株一米多高的彩椒秧上碩果累累,,既有已經(jīng)成熟變色的紅彩椒,、黃彩椒,也有正在生長的綠彩椒,,成熟的彩椒個頭比成年人的拳頭還大,。
萬家樂蔬菜有限公司總經(jīng)理袁進蓮摘下一個黃彩椒,放在電子秤上稱重,,306克,,用刀切開彩椒,測量果肉厚度,,有七八毫米厚,。這樣的彩椒,,是萬家樂的精品果。
每年此時,,是萬家樂彩椒集中上市期,。今年,萬家樂的彩椒不僅果大,、肉厚,,而且產(chǎn)量高,每畝地預(yù)計能收彩椒11000斤到12000斤,,其中精品果可達8500斤以上,。
“和三年前相比,,一畝地精品果能多收1500斤到2000斤,。”袁進蓮說。
品質(zhì)和產(chǎn)量雙提升,,得益于2022年起萬家樂全面引入了省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所推廣的“冀西北冷涼區(qū)蔬菜‘水—肥—光—熱’資源高效利用集成技術(shù)體系”,。
“這一技術(shù)體系,目的是推動崇禮彩椒種植管理從過去以經(jīng)驗為主向科學(xué)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)變,,也實現(xiàn)了崇禮冷涼資源與光照資源的充分利用,。”該研究所副所長、省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系露地蔬菜創(chuàng)新團隊首席專家范鳳翠說,。
記者俯下身,,在一株彩椒的根部附近,看到藏在葉子后面的白色柱形設(shè)備,,設(shè)備一部分插在土里,,露在地上的部分印著兩個字“智墑”。
這是一款探測土壤墑情的智能設(shè)備,,它能夠清晰反映土壤的水分含量,、溫度、電導(dǎo)率等信息,,幫助菜農(nóng)實時精準(zhǔn)掌握菜地土壤狀況,。
不僅土壤里設(shè)有傳感器,抬起頭,,棚內(nèi)還懸吊著一頂白色的“小燈籠”,,這是檢測棚內(nèi)溫度、濕度,、光照等參數(shù)的溫濕光照傳感器,。
這些傳感器采集的數(shù)據(jù),全部接入智慧農(nóng)場數(shù)字化信息平臺,,平臺分析數(shù)據(jù)后,,會自動生成實時水肥管理方案,。
萬家樂的生產(chǎn)經(jīng)理孟軍打開手機上的智慧農(nóng)場數(shù)字化信息平臺,調(diào)出一張反映土壤含水量的實時圖表,,圖表上居中的一條綠線,,顯示著目前大棚內(nèi)地表到地下60厘米處,不同深度土壤含水量,。
綠線左右,,各有一條紅線和藍線。“左邊這條紅線,,是土壤含水量過低的警報線,,右邊這條藍線,是土壤水量足夠的飽和線,。當(dāng)綠線接近紅線時,,就說明彩椒‘渴’了,需要澆水,,澆到接近藍線時,,彩椒就‘喝飽了’,再澆水就浪費了,。”孟軍解釋,。
智能傳感器和嵌入水肥管理模型算法的智能平臺,給出了科學(xué)的水肥管理方案,,但要高效執(zhí)行,,還需要智能精量灌溉施肥設(shè)備。
在大棚外不遠處的彩鋼棚里,,安裝著一臺多棚室智能控制灌溉施肥機,,機器由連體的配肥罐、過濾罐,、輸送泵等組成,,這就是彩椒“營養(yǎng)餐”的“配餐機”。
孟軍在白色的配料罐里調(diào)制好液態(tài)“營養(yǎng)餐”,,在機器的電子屏上調(diào)節(jié)好管道輸送壓力值等參數(shù),,輕點開始鍵,“營養(yǎng)餐”就通過預(yù)埋在地下的輸送管道快速抵達彩椒根部,。
“過去澆地,,我們要先把水抽入四五米高的水塔罐,但水塔里的水壓不夠,,每次澆地需要七八個小時,,還經(jīng)常出現(xiàn)近處秧苗水澆多了,但遠處秧苗水還沒澆夠的情況。”孟軍指指灌溉施肥機上的壓力泵說,,現(xiàn)在有它給水肥輸送管道加壓,,澆一次地只需要兩個小時,而且灌水均勻,。
目前,,萬家樂有3臺多棚室智能控制灌溉施肥機,負責(zé)給500多畝彩椒“配餐送餐”,,孟軍一人就可以輕松管理彩椒日常的澆水,、施肥等工作。
12年持續(xù)觀測
制定精量“營養(yǎng)餐”指標(biāo)
10月26日,,范鳳翠帶領(lǐng)團隊2名博士趕到崇禮,,調(diào)查彩椒生長、棚室環(huán)境狀況及當(dāng)前市場,,檢測彩椒新技術(shù)應(yīng)用效果,。
龐大、詳實的蔬菜生長數(shù)據(jù),,是定制科學(xué)“營養(yǎng)餐”的基礎(chǔ),。
為了這份“營養(yǎng)餐”,過去12年里,,范鳳翠和團隊在做一項持續(xù)試驗——追蹤蔬菜生長過程中水、肥在土壤作物環(huán)境系統(tǒng)中去向和轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)運積累的路徑和量值,。
“我省蔬菜節(jié)水灌溉研究起步晚,,灌溉施肥理論滯后于產(chǎn)業(yè)需要,精量科學(xué)水肥指標(biāo)欠缺,,基層技術(shù)人員在做技術(shù)推廣時,,沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以參照。”范鳳翠說,。
作為省級農(nóng)業(yè)科研單位,,省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所給出了我省茄果類、瓜菜類,、葉菜類3大類共7種主要蔬菜的精量科學(xué)水肥指標(biāo),。
簡單來說,就是揭示出每一方水,、每一種肥的去向,,以及如何在蔬菜生長的過程中發(fā)揮作用。
“我們首次創(chuàng)建了理想環(huán)境植株蒸騰耗水的研究新方法,,并通過大量試驗,,找到了黃瓜、茄子,、番茄,、甜瓜,、芹菜、甘藍等7種蔬菜的動態(tài)蒸騰耗水規(guī)律,。”范鳳翠說,。
比如早春茬番茄,它在花果期,、盛果期,、后期的耗水量是苗期的3倍;早春茬西瓜在膨瓜期耗水量是伸蔓期,、成熟期的2倍,。
有了這個科學(xué)的蔬菜耗水指標(biāo),就能測算出我省主要蔬菜的節(jié)水潛力,,并制定挖潛策略,。
范鳳翠團隊調(diào)研發(fā)現(xiàn),7種蔬菜都不同程度存在過量灌溉問題,,其中早春茬黃瓜的問題最突出,。
“我省早春茬黃瓜種植戶在生產(chǎn)中經(jīng)驗灌水量,每畝高達300多立方米,,而它實際需水量全生育期只有150.77毫米,,折合一畝地約100立方米,節(jié)水潛力很大,。”范鳳翠說,。
按此估算,黃瓜生產(chǎn)中,,約有三分之二的灌溉水都是無效損耗,。蔬菜不會說話,范鳳翠團隊就通過觀測,、試驗,、分析,摸清蔬菜對水的需求,。
通過12年連續(xù)觀測,,范鳳翠團隊探明了負壓滲灌條件下7種蔬菜的動態(tài)需水規(guī)律,明確了土栽條件下節(jié)水,、高產(chǎn),、高效灌溉制度,為我省蔬菜精準(zhǔn)灌溉理論及指標(biāo)體系建立提供了依據(jù),。
不僅要追蹤水分,,還要追蹤養(yǎng)分,后者是供肥指標(biāo)的依據(jù)。
一直以來,,種植戶的蔬菜管理普遍存在大水大肥問題,。其實一種蔬菜,在不同生長階段,,對肥料的吸收速率,、需求量都有差異;不同蔬菜,,養(yǎng)分的高需求時段也各不相同,。
要科學(xué)施肥,就要找到這些差異點,。
“我們發(fā)現(xiàn)按照茄果類,、瓜菜類、葉菜類的傳統(tǒng)分型對蔬菜進行水肥管理,,不如按照‘收獲類型’分類更有規(guī)律可循,。我們找到了一次收獲、多次收獲,、即時收獲的蔬菜水分養(yǎng)分需求規(guī)律,,提出了依據(jù)‘收獲類型’進行水肥同步供給的原則和策略。”范鳳翠說,。
如一次收獲的西瓜,,在開花前養(yǎng)分需求低,膨果期養(yǎng)分需求高,,后期趨中,,所以要特別注意膨果期追肥;而多次收獲的番茄,,前期和后期養(yǎng)分積累比例小、需肥少,,中期積累比例最大,,需肥多,這時充足的養(yǎng)分供應(yīng)是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵,。
蔬菜吸收進體內(nèi)的養(yǎng)分存儲在了哪里,,又是怎樣轉(zhuǎn)移的,也需要摸清,。
目前,,范鳳翠團隊探明了番茄、茄子等多種蔬菜體內(nèi)養(yǎng)分積累和運轉(zhuǎn)規(guī)律,,構(gòu)建起蔬菜養(yǎng)分積累模型,,揭示出不同類型蔬菜養(yǎng)分轉(zhuǎn)移、儲存的差異性。
這些,,只是范鳳翠團隊“京津冀蔬菜水肥高效生產(chǎn)及多模式精量管理技術(shù)”的一小部分,,這一技術(shù)搭建起的是一個全方位多模式的水肥高效生產(chǎn)體系,通過多模式的技術(shù)輸出,,應(yīng)對京津冀蔬菜的多類型需求,,從而推動蔬菜規(guī)模化水肥高效利用進程,。
“我們最重要的目標(biāo),,就是通過‘根—水—肥—苗同位同步’實現(xiàn)水肥高效利用。按蔬菜根的位置供水肥,,根到哪里,,水肥到哪里,不虧不漏,;按作物需求同步供水肥,,作物需要多少供多少,按需供給,。”范鳳翠說,。
這就是“營養(yǎng)餐”追求的精量。
內(nèi)置保溫被助力錯期上市
每畝增收2萬多元
科學(xué)的“營養(yǎng)餐”可以讓蔬菜品質(zhì)好,、產(chǎn)量高,,但真正要讓蔬菜在市場上賣出高價,增產(chǎn)又增收,,才是蔬菜種植戶最大的期盼,。
所以,農(nóng)業(yè)科研工作者不僅要創(chuàng)新技術(shù),,還要分析市場,,讓農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)需求真正融合。范鳳翠團隊就為萬家樂彩椒賣高價,,想出了一個好點子,。
10月27日10點,記者一進大棚,,眼鏡立刻就被一層霧氣蒙住了,。
此時崇禮室外溫度只有8攝氏度,而棚內(nèi)22攝氏度,,到了下午1點,,溫度升高到28攝氏度。白天這樣的溫度對于彩椒生長十分理想,。
棚內(nèi)的溫度能保持如此之高,,是因為彩椒住在雙層保溫棚里,。外層棚,是傳統(tǒng)的冷棚,,覆蓋塑料棚膜,;內(nèi)層棚,除了塑料棚膜,,還有一層黑色保溫被,,它日出后收卷起來,日落后覆蓋上去,。
加蓋一層內(nèi)置保溫被,,是范鳳翠團隊的一項技術(shù)創(chuàng)新,被稱為“冷棚彩椒內(nèi)置保溫被保溫減災(zāi)提質(zhì)增效技術(shù)”,,已經(jīng)獲得發(fā)明專利,。
崇禮每年10月,都會出現(xiàn)幾天突然低溫,,之前,,崇禮彩椒大棚都是冷棚,部分果實還未收獲就遭受凍害,,給農(nóng)民造成一定經(jīng)濟損失,。
范鳳翠看著爛在地里的彩椒,非常心疼,,她決定想辦法為大棚保溫,,幫助彩椒度過低溫這個“坎”。
起初的研究方向,,是在冷棚外加蓋保溫被,,結(jié)果春天的大風(fēng)把被子全吹跑了,給土壤加溫成本又太高,。2021年,,范鳳翠團隊想到內(nèi)置保溫被的方法,在萬家樂設(shè)了3個保溫被試驗棚,。
“我到試驗棚一看,,彩椒長得又大又好,當(dāng)時就心動了,。2022年我們的冷棚全部加裝了內(nèi)置保溫被。”袁進蓮說,,去年11月崇禮一場大雪,,室外降到零下18攝氏度,但棚里的彩椒照樣生長,。
有了這層保溫被,,彩椒棚內(nèi)最低溫度提高4到5攝氏度,,還可以抵御棚外零下十幾攝氏度的暫時低溫,春天彩椒可以提前20天左右定植,,秋季可以延長50天采收期,。
多出來的這兩個多月,就是增收的關(guān)鍵,。
早種晚收,,可以讓每畝地彩椒精品果增收1500斤到2000斤。而且,,崇禮多數(shù)種植戶的彩椒在“十一”之前銷售一空,,萬家樂彩椒錯期在10月5日到11月15日之間上市,正值市場彩椒短缺時期,。
“‘十一’之前,,崇禮彩椒收購價最便宜時只有7毛錢一斤,最高也只有四五元,,但‘十一’后,,彩椒價格一路上漲,這幾天紅彩椒賣到12元一斤,,黃彩椒賣到8元一斤,。”袁進蓮說,一年就可以收回保溫被的投入成本,。
袁進蓮種植彩椒已經(jīng)18年,,過去一直憑經(jīng)驗種植,掙不到太多錢,,也舍不得投入,,種植規(guī)模一直難擴大。但最近3年,,通過引入范鳳翠團隊的一項項新技術(shù),,萬家樂每畝地比過去增收2萬多元,種植規(guī)模翻了一倍,,未來還計劃擴大種植面積,。
2021年萬家樂蔬菜有限公司注冊“奧椒”品牌。2022年初,,崇禮彩椒被國家知識產(chǎn)權(quán)局認定為地理標(biāo)志證明商標(biāo),。如今,在北京新發(fā)地蔬菜批發(fā)市場,,萬家樂供應(yīng)的崇禮越夏彩椒占有很大市場優(yōu)勢,。
“我們真的吃到了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的甜頭兒,現(xiàn)在范老師他們有什么新技術(shù),,我們就先試用,,爭做崇禮智慧農(nóng)業(yè)的領(lǐng)頭羊,。”袁進蓮說。
(記者 李冬云 常方圓)