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?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?!白筮呥@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。”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?!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。
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(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(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。
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,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(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?!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(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,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?!狈而P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。”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?!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(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?!痹M蓮說。
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