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灌溉|植物梦工场的硬核“节水经”

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管理人员只要看一眼大屏幕 ， 就知道作物是否需要“喝水”、缺少哪些微量元素、急需施哪种肥；手指轻轻点击遥控装置 ， 水通过遍布田间地头的各式管网输送到种植区 ， 以不同方式给植物“喂水喝”……这一幕不是科幻电影中的画面 ， 而是德清一家“植物梦工场” ， 把“黑科技”运用到作物灌溉上 。
这家集成了整套智能节水灌溉系统的“植物梦工场” ， 就是位于德清洛舍镇的“国家节水灌溉标准化示范区” ， 与传统灌溉模式相比 ， 这里每年能节省30%的灌溉用水 。 今年4月 ， 水利部国际合作与科技司组织中国水利学会、水利部产品质量标准研究所等专家对该示范区进行了现场评审 ， 给出高度评价 。
在这家“国字号”节水灌溉示范区 ， 5G、物联网技术如何助力节水？如何做到人均灌溉300亩农田？近日 ， 采访人员现场探访这一节水增效的全国样板 。
田间地头遍布传感器
5G、物联网实现精准灌溉
来到洛舍镇 ， 穿过几个街区和几片农田 ， 能看到一排玻璃阳光房坐落田间 ， 寥寥几位工作人员脚踩平衡车 ， 在园区道路来回穿梭 。 一块路边指示牌显示 ， 这是一个总面积395亩的示范区 ， 分布着稻油区、果蔬区、水产养殖区、生态水源区、设施农业区五大板块 。
走进玻璃房 ， 我们一眼就看到一块数米宽的显示屏 ， 屏幕上实时更新着土壤湿度、空气温度、光照等数据 。 示范区工程师朱胜吉告诉我们 ， 这是整个园区的“大脑” 。
“这么大的园区 ， 怎么只看到几位工作人员？”我们边参观边提出疑问 。 “因为园区很智能 ， 灌溉变得轻而易举 ， 我们不需要太多劳动力 。 ”说着 ， 朱胜吉指向远处一方清澈的水塘 ， “那是整个园区的生态水源地 ， 它与附近2000余亩的洛舍漾相通 ， 让园区灌溉的水质得到保证 。 ”
“咱们去看看就知道了 。 ”在朱胜吉的带领下 ， 我们看到 ， 水塘边的一座小房子是智能泵站 ， 粗细不一的各种供水管道从这里向外延伸 ， 通向不同的种养板块 。 同时 ， 玻璃房内的“大脑” ， 通过5G及物联网技术与分布在各板块的数百个传感器连接 ， 对各类植物、鱼虾的用水情况进行实时感知和精准计量 。
怎么知道植物什么时候浇水和需要浇多少水呢？朱胜吉带着我们到田间 ， 只见每块田里都矗立着几个带有天线的仪器 。 “你看 ， 深入土壤底部的这个仪器是智能土壤墒情检测仪 ， 能对不同深度的土壤含水量、温度进行动态检测；那是孢子检测仪 ， 能检测空气中的细菌；虫情测试仪 ， 能自动给虫子拍照识别……”朱胜吉边走边介绍着一项项“黑科技” ， 这些仪器相当于给园区装上了神经末梢 ， 能感知周围环境的变化 ， 并通过内置的数据处理模块将信息传送到园区“大脑” ， 管理人员只需要看一眼监测数据 ， 就能有针对性地作出判断 ， 进行灌溉、施肥、除虫等操作 。
“我们只要点点手机 ， 就能让植物精准‘喝水’ 。 ”朱胜吉说着 ， 打开手机上的小程序 ， 看到露天蔬菜区显示：今天灌溉次数0次 。 他点击开关 ， 只见安装了喷灌机的菜地内 ， 机器喷洒出春雨般细密的水雾 ， 均匀洒在菜地上 。
逛了一圈 ， 我们看到不同作物类型和种植模式被施以不同的灌溉方式 。 叶菜为主的抱柱栽培区 ， 采用的是滴灌方式 ， 水管从柱子顶部穿过 ， 通过一个个深入土壤的箭头状插管 ， 直达植物根部；花卉景观区则以喷灌的方式为主 ， 一个个柱状喷头将水均匀喷洒在花瓣上；我们又来到草莓温室大棚内 ， 看到一个个小喷头温柔地给草莓根部“注水”……“私人订制”式的灌溉模式 ， 大大提升了水资源的利用率 。 据测算 ， 在同等面积、相同种养种类的情况下 ， 与传统灌溉模式相比 ， 该园区每年能节省30%的灌溉用水 。
生菜生长周期缩短三分之一
节水同时实现作物增收
夏日的洛舍漾水波潋滟 ， 偶有白鹭低飞嬉戏 。 紧邻漾畔的洛舍镇位于德清东部平原地区 ， 水网纵横、土地肥沃、物产丰饶 。 节水灌溉示范园区为何落户在这个水资源丰富的乡镇？
示范区负责人徐银忠解答了我们的疑惑：江南水乡虽然水资源丰富 ， 但不少地区仍存在水质性缺水的问题 。 多项研究发现 ， 采用传统的灌溉及施肥模式 ， 普遍存在磷、氮肥仅被农作物吸收约30%至40% ， 剩余部分会流入河道 ， 造成一定程度的农业面源污染 ， 对水产养殖的品质和产量造成一定影响 。
我们眼前的国家节水灌溉标准化示范区内 ， 种植水稻、玉米、番茄、辣椒等作物 ， 养殖青鱼、鲈鱼、河虾等水产 ， 正是模拟了江南水乡典型的农业种养类型 ， 它通过智能灌溉系统 ， 探寻节水、护水、增效的科学方法 。
“在设计上 ， 整个园区是一个封闭式的储存灌溉内循环系统 ， 能避免灌溉用水外溢到河道 。 ”徐银忠带我们走到稻田边 ， 这里用的是低压管道灌溉 ， 只见多条水管均匀分布在田间 ， 水流通过管道灌溉到每一片水稻 。 徐银忠轻点手机上的按钮调节 ， 管道口的水流立即变小了 ， 再点开施肥界面 ， 还能精细分配各类养分的补给浓度 。
【灌溉|植物梦工场的硬核“节水经”】智能灌溉除了能够节约用水、保护水环境 ， 也能大大提高经济效益 。 回到示范区“大脑” ， 徐银忠点开大屏幕上的水稻用水数据 ， 给我们算了一笔账：采用传统大水漫灌的方式 ， 洛舍地区一季水稻每亩所需灌溉用水达450吨 ， 而采用智能灌溉模式 ， 每亩仅需350吨 。 以园区种植的60亩“南梗46”水稻为例 ， 每年至少节水6000吨 。 同时 ， 土壤养分传感器能够自动测量土壤的PH值及氮、磷、钾含量 ， 工作人员根据监测数据就可以知道何时施肥及施肥量 。 精准施肥不仅可以节省肥料支出 ， 而且可以减少残留 ， 每年减少化肥用量约28% 。
我们看到蔬菜种植区 ， 大片绿油油的生菜长势喜人 ， 种植蔬菜的管道被一片绿叶包裹 。 高效的滴灌和喷灌技术 ， 让生菜的生长周期缩短了三分之一 。 同样 ， 不远处 ， 一串串红彤彤的小番茄垂挂下来 ， 新型灌溉让瓜果的年产量 ， 由原来的217.6千克/亩提升至495.8千克/亩 。
纵览整个园区 ， 智能节水灌溉系统不仅大幅提高了水资源的利用率 ， 同时也改变了传统的农田管理模式 ， 提升生产效率 ， 降低作业成本 。 徐银忠介绍 ， 智能灌溉使人均农田灌溉面积由原来的45亩提高到了300亩 。
江南种起芒果树
节水灌溉模板可复制到全国
在园区 ， 我们惊喜地看到 ， 芒果树、仙人掌也在江南水乡茁壮成长 。 徐银忠介绍 ， 节水灌溉示范园区不仅在研究江南水乡的智能灌溉系统 ， 同时也在探索国内6种不同地区气候条件下不同植物类型的智能灌溉解决方案 。 在他的指引下 ， 我们参观了玻璃阳光房内一片片不同种类的作物 ， 原来这里是一个集合多种植物、多样气候、多种灌溉和栽培模式的实验室 ， 让不同区域的多种植物住在了一个“房子”里 。
阳光房内种植面积最大的是热带植物 。 “我们通过特殊的灯光和喷灌系统模拟热带地区的气候条件 ， 种植的是番木瓜、柠檬等热带水果 。 ”徐银忠边走边介绍 ， “你看 ， 这里安装了光照灯、喷灌设备等设施 ， 能控制这片区域的光照强度和土壤湿度 。 ”再往里走 ， 眼前出现一片小小的“沙漠” ， 种植着大片仙人掌等植物……阳光房内共有6种不同的气候条件场景 ， 分别采用不同的栽培模式、灌溉模式进行研究 。 同时,这里还是节水灌溉理念教育、节水灌溉技术展示的科普基地 。
实验得到的数据如何最终成为可在不同地区复制推广的节水灌溉模式？回到大屏幕前 ， 徐银忠略显神秘地说:“玄机仍在这里 。 ”
点开大屏 ， 徐银忠介绍 ， 这里搜集了园区每一类植物的全生命周期数据 。 他调出一组水稻的数据：泡田期、返青期等不同阶段适宜的灌溉水位、温度、总灌溉水量等数据都被一一记录下来 。 智能节水灌溉系统的核心功能是将众多作物的生长数据 ， 结合气象参数等进行综合分析 ， 叠加农业专家的宝贵经验 ， 形成数学模型和灌溉方案 ， 然后通过互联网将方案自动下载到智能水肥一体化管理设备 ， 由设备自动控制进行定量灌溉和施肥 。 同时 ， 通过种植结果的反馈 ， 系统能持续对专家模型和方案进行优化和调整 ， 实现可复制可推广 。
“这是数字经济范畴下 ， 用数字化重组方式对传统产业进行变革和升级的典型应用之一 。 ”德清县水利局相关负责人介绍 ， 通过先进节水灌溉技术的应用 ， 可实现农业生产品质高效、省工省料、增产增收 ， 进而大幅提升农业产业链运营效率并优化资源配置效率 。
作者：孟琳
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