張家口市崇禮區(qū)：蔬菜吃上精量“營養(yǎng)餐”

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　　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，得益于河北省農(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？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)的應用效果。

　　10月27日，張家口市崇禮區(qū)萬家樂蔬菜有限公司彩椒大棚內(nèi)，彩椒長勢良好。河北日報記者 李冬云攝

　　3臺智能“配餐機”

　　負責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?！痹M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)驗為主向科學精準轉(zhuǎn)變，也實現(xiàn)了崇禮冷涼資源與光照資源的充分利用?！痹撗芯克彼L、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、電導率等信息，幫助菜農(nóng)實時精準掌握菜地土壤狀況。

　　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?！泵宪娊忉?。

　　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?！泵宪娭钢腹喔仁┓蕶C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。

　　10月27日，在張家口市崇禮區(qū)萬家樂蔬菜有限公司大棚內(nèi)，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（右）與種植戶交流。 河北日報記者 李冬云攝

　　12年持續(xù)觀測

　　制定精量“營養(yǎng)餐”指標

　　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)境狀況及當前市場，檢測彩椒新技術(shù)應用效果。

　　龐大、詳實的蔬菜生長數(shù)據(jù)，是定制科學“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。

　　“河北省蔬菜節(jié)水灌溉研究起步晚，灌溉施肥理論滯后于產(chǎn)業(yè)需要，精量科學水肥指標欠缺，基層技術(shù)人員在做技術(shù)推廣時，沒有統(tǒng)一的標準可以參照?！狈而P翠說。

　　作為省級農(nóng)業(yè)科研單位，省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所給出了河北省茄果類、瓜菜類、葉菜類3大類共7種主要蔬菜的精量科學水肥指標。

　　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?！狈而P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。

　　有了這個科學的蔬菜耗水指標，就能測算出河北省主要蔬菜的節(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。

　　“河北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?！狈而P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，為河北省蔬菜精準灌溉理論及指標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?！狈而P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，應對京津冀蔬菜的多類型需求，從而推動蔬菜規(guī)?；矢咝Ю眠M程。

　　“我們最重要的目標，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。

　　9月24日，省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所大河試驗地番茄試驗棚內(nèi)，正在進行土壤、水分及環(huán)境監(jiān)測。賈宋楠攝

　　內(nèi)置保溫被助力錯期上市

　　每畝增收2萬多元

　　科學的“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，當時就心動了。2022年我們的冷棚全部加裝了內(nèi)置保溫被?！痹M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?！痹M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)局認定為地理標志證明商標。如今，在北京新發(fā)地蔬菜批發(fā)市場，萬家樂供應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?！痹M蓮說。（河北日報記者 李冬云 常方圓）

　　記者觀察

　　“農(nóng)業(yè)+大模型”，打開智慧農(nóng)業(yè)新空間

　　蔬菜逐日精準灌溉預測決策模型、蔬菜水分敏感指數(shù)模型、蒸散量預測估算模型、養(yǎng)分積累模型……

　　在2023年度河北省科學技術(shù)進步獎一等獎“京津冀蔬菜水肥高效生產(chǎn)及多模式精量管理技術(shù)”的內(nèi)容介紹中，“模型”這個詞頻繁出現(xiàn)了40多次。

　　農(nóng)業(yè)模型，指的是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)要素內(nèi)及要素間關(guān)系的定量化表達。

　　“農(nóng)業(yè)+大模型”，是新質(zhì)生產(chǎn)力的體現(xiàn)，是實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)力量。它通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，賦能智慧農(nóng)業(yè)信息感知、信息傳輸、信息處理與控制全過程，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、精準化水平，從而創(chuàng)造新的價值和效率。

　　河北是農(nóng)業(yè)大省，需要高度重視農(nóng)業(yè)模型的研究開發(fā)，這是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎和機遇。

　　僅從蔬菜產(chǎn)業(yè)來說，河北是蔬菜種植大省，蔬菜種植面積1200多萬畝，種類多、茬口多、規(guī)模類型多、立地生態(tài)類型多樣。但河北從事蔬菜種植的小農(nóng)戶比例大，經(jīng)濟附加值較低的露地蔬菜種植比例高，占70%以上，種植戶蔬菜管理方式相對滯后，耗水量較大。

　　所以，無論從產(chǎn)業(yè)升級的需要，還是生態(tài)發(fā)展的需求，河北蔬菜種植管理模式都需要向精量、精準跨越，需要針對不同地域、不同蔬菜品種，開發(fā)多樣化、個性化的農(nóng)業(yè)模型。

　　跳出蔬菜產(chǎn)業(yè)，“農(nóng)業(yè)+大模型”還能給河北現(xiàn)代農(nóng)業(yè)眾多領(lǐng)域提供豐富想象空間。

　　育種領(lǐng)域，大模型可以分析大量遺傳數(shù)據(jù)和生長數(shù)據(jù)，幫助科學家和育種專家進行更準確的品種選育。

　　養(yǎng)殖領(lǐng)域，大模型可以監(jiān)測和分析動物的生理和行為數(shù)據(jù)，為養(yǎng)殖戶提供精確的飼養(yǎng)方案，提高養(yǎng)殖效率，降低疾病風險。

　　農(nóng)產(chǎn)品市場分析領(lǐng)域，大模型可以分析市場數(shù)據(jù)，為農(nóng)產(chǎn)品定價、市場趨勢預測提供依據(jù)，幫助農(nóng)民和企業(yè)做出決策。

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　　不過，農(nóng)業(yè)場景復雜多變，“農(nóng)業(yè)+大模型”在實際落地過程中并不輕松，需要進行數(shù)據(jù)收集與整合、模型定制化開發(fā)、算法與模型創(chuàng)新、技術(shù)集成與平臺建設(shè)，還包括用戶教育與市場推廣、政策與資金支持、法規(guī)與標準制定等諸多層面形成合力。

　　河北發(fā)展“農(nóng)業(yè)+大模型”，需要通盤考量，從體制機制到平臺建設(shè)、人才儲備等各個層面做足準備，以適應農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。

　　文/河北日報記者 李冬云