用“智慧土肥”添彩農業未來

三農 經濟日報 2015年12月21日 08:50 A-A+
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　　土肥技術員王崇旺（左一）正在指導農民配置草莓專用配方肥。

　　近年來，北京市土肥工作站按照都市型現代農業發展的需要，提出了“用智慧土肥創造農業未來”的策略，隨之以數字化、智慧化、信息化為主要內容的“智慧土肥”科技創新活動在北京土肥系統迅速興起，形成了一大批高效、生態、安全型技術和技術産品，並在京津冀地區迅速推廣應用。

　　那麼，究竟何為智慧土肥？智慧土肥有哪些好處？對保障我國糧食安全將起到哪些作用？記者近日走訪了北京市土肥工作站和京郊多處農業合作社一探究竟。

　　農戶不出屋 便知田間事

　　當前，我國農業生産面臨的環境壓力增大，土壤及地下水亟待保護。在一些優質農田區，因長期墾殖、開採以及大量使用化肥和農藥，造成土壤有機質含量下降，土壤或酸化或鹽漬化加重，耕地微生物系統惡化，土壤板結，耕地質量呈下降態勢，土壤健康度呈“亞健康”狀態。

　　在此背景下，調整肥料結構與施用方法，不斷提高肥料利用率，減少肥料尤其是化學肥料殘留與積累，讓土地不僅科學合理地“缺什麼補什麼”，而且“健康、健壯”地“生産勞動”顯得尤為重要。

　　在北京市房山區韓村河村種糧大戶杜新家，記者看到他熟練地打開電腦，點擊進入北京市土肥信息網，打開測土配方施肥欄目，很快在農戶田地信息中找到了自己的名字。杜新按照系統提示，將自家800畝耕地土壤養分含量、目標産量等數據輸入到相應的表格內確認後，電腦屏幕上隨即顯示出相應作物測土配方施肥技術，並在線與區土肥站訂購了專用配方肥，整個過程不到3分鐘。

　　“自從用了這套系統，施肥比以前方便多了，知道自家地裏缺什麼，該補什麼，也知道什麼作物該用什麼肥料，農作物産量有了很大提高。”杜新告訴記者。

　　杜新之所以能在短短幾分鐘內就獲取到作物的“電子處方”，這都仰仗著北京市土肥數據庫。提起這個數據庫，北京市土肥工作站站長趙永志頗有些自豪，這是北京市土肥工作站和中國農業大學共同開發研究，歷時6年時間建立起來的。

　　那麼，這是怎樣一個數據庫呢？它都為農民帶來哪些便利？

　　趙永志介紹説，數據庫內存儲著北京市土壤空間分佈的規律、類型和面積數量等海量信息，以及土壤的有機質、pH值、全氮、全磷、全鉀等各種土壤屬性數據，參照相關標準以50畝地塊為土壤單元，把土壤屬性數據庫中的不同屬性數據有機連接起來，使數據庫覆蓋全北京周邊的耕地和土壤。

　　查詢時，用戶只需輸入土壤單元編碼或行政村名，即了解到相應的耕地土壤信息，以及相關點位的耕地和土壤信息，且信息和數據隨時更新。

　　此外，數據庫還儲存著北京郊區土壤邊界、土壤類型、地形地貌、排灌水系統、30多年的土壤測試結果、化肥使用情況以及歷年産量結果。土肥專家們通過對歷年産量圖分析田間産量變異情況找出作物不同産量區域，通過産量圖與其他相關因素圖層再進行比較分析，計算出影響作物生長的主要限制因素，在此基礎上制定出該地塊所種植作物的精準施肥技術。

　　具體過程是，將土壤養分含量及供應能力、不同作物需肥規律、目標産量所需氮、磷、鉀及中、微量元素等養分數量的數據，輸入土肥數據庫內進行分析，制定出某一地塊或地區種植的某一作物施肥技術，實現土壤缺什麼元素就補充什麼元素，作物需要多少就補多少，將肥料投入控制在科學合理的範圍內，實現各種養分平衡供應，滿足作物需要。

　　“土肥數據庫是智慧土肥中很重要的一個組成部分。”趙永志告訴記者，所謂智慧土肥，實際上就是集移動互聯網、雲計算和物聯網技術為一體，依託部署在農業生産現場的各種傳感節點和無線通信網絡，實現土肥生産環境的智慧感知、智慧預警、智慧分析、專家在線指導，為土肥生産提供精準化服務、可視化管理以及智慧化決策，從而達到減少化肥用量，提高作物産量，改善農産品品質和保持土壤生態健康和可持續利用的目的。

　　有了新技術 節水又節肥

　　在北京昌平區興壽鎮鑫城緣果品專業合作社溫室循環式水肥一體化栽培技術模式試驗區內，理事長崔維國仔細查看著田間試驗記錄。

　　“真讓我意外，這種循環式水肥一體化栽培技術，比以前滴灌式栽培技術每畝用水量竟然少了將近80噸、用肥量少了10多公斤。”崔維國感嘆道。

　　據介紹，草莓每年8月底栽植，第二年5月下旬拉秧，生長期長達9個多月。

　　過去，草莓追肥用的是傳統“水壓肥”方法，即將化肥撒在田裏，然後澆水，使化肥溶解在水中並隨之滲入地下。而澆水時採取的是微噴技術。這樣下來，每畝草莓用水量高達200多方、化肥用量近百公斤。

　　“其實，我們知道草莓生長根本用不了這麼多的水和肥，但當時沒有更好的辦法。”崔維國回憶説。

　　趙永志的話也印證了崔維國的感受：傳統的“水壓肥”方法，施肥時不管草莓是否缺水都要澆水，費水又費肥；而微噴技術只是將傳統的大水漫灌改變為噴水漫灌，並沒有對灌溉方式産生質的變化。這樣的施水施肥方式不能實現真正的節約資源。而循環式水肥一體化就不一樣了，該技術的最大特點在於循環。

　　據介紹，循環式水肥一體化技術模式由控制系統、澆灌系統、栽植系統三部分組成。栽植系統由PVC管道和固定架等構成，PVC管道臥式固定在固定架上。在PVC管道上方鑽出等距離圓孔，用於栽植草莓秧苗。澆灌系統由營養液存儲裝置、循環裝置等部分組成。

　　存儲罐內存放的營養液體，是根據草莓生長髮育不同階段所需營養元素及比例專門配製而成的，可以完全滿足草莓不同生長髮育時期對各種養分的需要。草莓秧苗栽植後，控制系統會按照設定的時間段，啟動、關閉澆灌系統。澆灌系統啟動後，一定時間段內營養液體在循環裝置的控制下，不間斷地從PVC管的前端流向末端，再流回到存儲裝置內。草莓也在營養液體循環過程中，吸收到水分和養分。

　　“用戶只需在大棚外的控制室就可以完成一切操作過程，並且能實時監控觀看作物的生長狀況。遇到問題還有土肥專家在線全程指導，徹底改變了以往單純依靠經驗進行農業生産的模式。”昌平區土肥站副站長徐明澤告訴記者。

　　據測算，循環式水肥一體化栽培技術模式栽培草莓，每畝用水僅為40.9噸，用肥45.5公斤；與滴灌式水肥一體化栽培技術模式相比，每畝節水近90噸，節省化肥14.5公斤。

　　果品不理想 土肥來幫忙

　　記者了解到，土壤情況直接關係到作物的口感。拿草莓來説，生長前期，需要植株健壯，根係發展，所以需要施好底肥，不僅要施有機肥，還應適當補充氮磷肥；到了開花期，需要補充中微量元素；到果實開始坐果膨大以及到了後期，加強草莓的糖分需要補充鉀肥。因此，什麼時間施什麼樣的肥相當關鍵，如果摸不清作物生長中的需求，很容易前功盡棄。

　　過去，京郊農業在生産中存在著重化肥、輕有機肥，重氮磷肥、輕鉀肥的現象，在提高果蔬産量和生長速度的同時，也造成了口味下降。

　　昌平區興壽鎮香屯村天成種植園經理陳慶金從2005年起經營草莓採摘園，可草莓口味總是偏酸，採摘的人很少。後來，他請北京市土肥工作站的技術人員來“把脈診斷”，通過抽取土樣和草莓樣本檢測發現，溫室內土壤養分氮元素多、鉀元素偏少，這導致草莓變酸。技術人員為陳慶金家的草莓量身制定出一套施肥方案和施肥技術，並調節出偏酸、偏甜、酸甜適中3種口味。

　　此後，陳慶金家的草莓便一炮打響，很多周邊地區的遊客都慕名前來採摘。那一年，陳慶金家草莓的效益增加了三成多，每畝收入10多萬元。

　　説起運用土肥技術改變農作物品質，趙永志又回憶起另外一段經歷。上世紀，京東黃桃曾被譽為北京大桃珍品中的珍品。而近十幾年來，品質逐年走下坡路，歪果、裂果率較大，口感變差。後來，隨著北京市場上不斷引進新的鮮桃品種，京東黃桃幾乎絕跡。

　　為使這一桃中珍品流傳下來，北京市土肥工作站技術人員來到京東黃桃故鄉——通州區漷縣鎮，經過半個月的土樣、水質檢測，終於找出京東黃桃品質變差的“病根”：土壤鹼性太大，土壤生物系統很差，同時地力不高，不僅氮、磷、鉀主要營養元素明顯不足，而且鈣、鐵、硼等中微量元素更是缺乏。

　　隨後，土肥專家們將相關信息輸入土肥數據庫內進行分析，並專門定制出土壤生物改良和土壤培肥技術方案，針對京東黃桃營養需求規律配置了專用配方肥和配套施肥技術。經過不斷調理平衡施肥，幾年後，京東黃桃不僅恢復了以往的品質，而且果實碩大端正，顏色鮮亮，口味更加地道純正。如今在市場上，一個黃桃的價格要在10多元錢，而且供不應求。

　　趙永志説，有“智慧土肥”的支撐，京郊農産品開始優質高端起來，這些優質高端農産品不僅為農民帶來了實實在在的利益，而且讓市民大飽口福。

　　土肥一體化 還需合力抓

　　前不久，京津冀三地土壤肥料系統攜手創建了土肥水協同發展創新聯盟，開展“智慧土肥”建設，推廣水肥一體化高效灌溉施肥、污染土壤修復技術、土肥水資源高效利用、物聯網應用等一批創新技術。

　　“這是京津冀‘智慧土肥’一體化進程中的重要一步。”趙永志認為，京津冀在地質、氣候、土壤及生物群落等方面是一個完整的地域系統。在國家發展京津冀一體化的大背景下，土肥工作也應該順應這一發展趨勢，實現京津冀地區土肥一體化發展。

　　北運河是我國南北大運河北段，自通州區至天津入海河處，長186公里，承擔著流域內90%的排水任務。同時，北運河流域是京郊以及北京周邊地區農産品的主要産區，在穩定首都農産品市場特別是農産品的應急供應中發揮著重要作用。

　　“北運河也是北京遭受污染較為嚴重的河道。流域範圍內每年向北運河排放的COD總量高達約9萬噸。其中，化肥是北運河流域的重要污染源。”趙永志告訴記者。

　　那麼，如何解決北運河流域農業面臨的“兩難”問題？做到既治理，又保證農業可持續發展？

　　“化肥無害，錯在人為。將化肥投入控制在科學的範圍內，是北運河流域農業面源污染治理過程中的關鍵；而農民使用配方肥料，則是破解‘兩難’的難點和落腳點。”趙永志説。

　　為讓農民用上與北運河流域農業面源污染治理工程要求相一致的配方肥，土肥系統通過創新土肥技術推廣服務方式，將有形肥料和無形技術融合在一起送到農民手中。在配方肥生産和配送過程中，市土肥站根據治理工程要求制定配方肥生産標準，通過招標選定企業生産配方肥生産資格；區縣土肥站從中標企業選定本區縣配方肥生産企業；被選定的肥料生産企業按照土肥站提供的配方肥標準、數量和品種進行生産，並將配方肥配送到區縣總店；總店根據分店所需數量和品種，將配方肥配送到分店；分店根據農戶需求數量和品種配送到戶，同時負責使用配方肥的指導和宣傳，了解農民的需求等工作。

　　2014年，土肥系統在北運河流域治理示範區域內，累計推廣以有機肥、配方肥、緩釋肥和農業生産廢棄物循環利用為主要內容的綜合治理技術88.7萬畝，節肥1537噸，增收節支5656萬元，化肥利用率提高3至5個百分點。北運河流域推廣土肥綜合治理技術以來，共計減排3.11萬噸。

　　北運河污染治理是京津冀地區土肥科學利用促進增産增收的一個縮影。目前，三地土肥部門正共同編制《京津冀土肥水科技發展規劃》，通過規劃引領、資源整合、信息共享、合作共贏的機制，積極推動科技創新與技術成果轉化落地，共同打造推介一批土肥水高效利用示範園區、一批土肥水企業、一批土肥水技術産品。