悠悠萬(wàn)事，吃飯為大。2025“把青春華章寫(xiě)在祖國(guó)大地上”網(wǎng)絡(luò)主題采訪采風(fēng)活動(dòng)首站走進(jìn)河海大學(xué)。在科技成果產(chǎn)業(yè)化展示區(qū)，一套主打低成本、小農(nóng)戶也用得起的智慧灌溉系統(tǒng)引起了記者的注意。
“目前，規(guī)模化水稻種植過(guò)程中，耕地、播種、施肥、質(zhì)保、收割等環(huán)節(jié)，均已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化和部分無(wú)人化，標(biāo)志著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)達(dá)到了比較高的現(xiàn)代化水平。然而，在水稻種植全生長(zhǎng)期的用水環(huán)節(jié)，95%以上依然需要使用人工管理。”河海大學(xué)農(nóng)業(yè)用水智能測(cè)控研究所所長(zhǎng)王高鵬介紹，低成本智慧灌溉系統(tǒng)的出現(xiàn)，補(bǔ)齊了國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的短板，并且將價(jià)格打了下來(lái)，平均每畝大約50元，比以前人力田間管水便宜了一半左右。
那么這套智慧灌溉系統(tǒng)為什么能夠?qū)崿F(xiàn)“白菜價(jià)”呢？王高鵬表示，團(tuán)隊(duì)主要從兩個(gè)方面去講成本：一是降低硬件設(shè)備購(gòu)買成本，通過(guò)深入分析農(nóng)業(yè)用水灌溉需求，去除硬件設(shè)備上不必要的功能，減少因無(wú)效冗余功能帶來(lái)的成本增加。如蝶閥是一種關(guān)閉件為圓盤(pán)，圍繞閥軸旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到開(kāi)啟與關(guān)閉的閥，可用于控制水的流動(dòng)，以往用于工業(yè)領(lǐng)域，但要求比較高，團(tuán)隊(duì)將其適農(nóng)化改造成蝶板微，并采用工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)方法，充分降低生產(chǎn)成本。二是減少軟件系統(tǒng)的使用成本，改變傳統(tǒng)軟件收費(fèi)模式，與農(nóng)民增產(chǎn)效益掛鉤并僅占小比例收益。
“與農(nóng)民增產(chǎn)效益掛鉤”九個(gè)字，道出了低成本智慧灌溉系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)——節(jié)水、減排和增產(chǎn)。原來(lái)，傳統(tǒng)灌溉模式的痛點(diǎn)在于“憑感覺(jué)澆水”，農(nóng)戶靠經(jīng)驗(yàn)判斷灌溉時(shí)機(jī)，要么缺水減產(chǎn)，要么漫灌浪費(fèi)。該系統(tǒng)打破了“水稻必須泡在水里生長(zhǎng)”的傳統(tǒng)模式，采用控制灌溉方法，根據(jù)水稻不同生長(zhǎng)期的生理特性，少量多次缺水再灌，絕不淹水。不僅節(jié)約了水資源，而且少花了電費(fèi)、少排了面源污染的退水，還能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，低成本智慧灌溉系統(tǒng)比傳統(tǒng)種植方法節(jié)水30%以上，增產(chǎn)5%以上。
值得一提的是，這套系統(tǒng)并非只用于規(guī)模化種植。“70畝也能用！提到智慧農(nóng)業(yè)，大家都覺(jué)得要1000畝、2000畝以上的規(guī)模化種植才用得起、用得上，但我們這套系統(tǒng)就像汽車，有簡(jiǎn)配、復(fù)雜等不同的配置可以挑選，小農(nóng)戶也可以用。”王高鵬說(shuō)。
采訪中，記者了解到，這套低成本智慧灌溉系統(tǒng)，是團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)四十載攻堅(jiān)、三代人接力才結(jié)出的“科研果實(shí)”——
在河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院的資料室，泛黃的試驗(yàn)記錄本堆疊如山。最早的筆記始于上世紀(jì)八十年代，紙頁(yè)上用紅藍(lán)鉛筆標(biāo)注著水稻不同生育期的需水?dāng)?shù)據(jù)，這是團(tuán)隊(duì)探索低成本智慧灌溉系統(tǒng)的起點(diǎn)。
而在這套低成本智慧灌溉系統(tǒng)中，最核心的技術(shù)是水稻灌溉的控制算法。從實(shí)驗(yàn)室到稻田，這套算法的研發(fā)過(guò)程可謂是“披荊斬棘”。
“水稻一年一熟的生長(zhǎng)周期，決定了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集只能按年累加，每一輪算法迭代都必須等待完整的種植季結(jié)束，時(shí)間成本難以壓縮。”河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院教授徐俊增坦言，更棘手的是，土壤墑情、氣象變化、作物長(zhǎng)勢(shì)等數(shù)據(jù)維度繁雜，動(dòng)輒以百萬(wàn)級(jí)體量涌現(xiàn)，要在其中精準(zhǔn)捕捉規(guī)律，如同在稻浪中尋找特定的稻穗，只能依靠反復(fù)試驗(yàn)與比對(duì)。
為打破這種“時(shí)間緊、數(shù)據(jù)繁”的困局，研究團(tuán)隊(duì)引入AI技術(shù)作為“加速器”。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，原本需要數(shù)年才能完成的規(guī)律回歸過(guò)程被大幅縮短，算法的迭代效率顯著提升，最終讓這套灌溉決策系統(tǒng)既能精準(zhǔn)貼合農(nóng)田實(shí)際，又能跟上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的節(jié)奏變化。
經(jīng)過(guò)三代人的持續(xù)努力，這套系統(tǒng)的灌排控制決策算法入選水利部《第一批數(shù)字孿生灌區(qū)模型推薦清單》，成為行業(yè)標(biāo)桿。從2024年首次推廣至今，低成本智慧灌溉系統(tǒng)已在江蘇、四川、云南、廣西、黑龍江等水稻產(chǎn)區(qū)的12個(gè)示范點(diǎn)落地。
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 洪葉/文 洪葉 王蘇禾/視頻
