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2021年09月14日 星期二 出版 上一期  下一期 返回首页 | 版面概览 | 版面导航 | 标题导航        
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安徽省芜湖:智能算法精准管理千亩稻田

  从“面朝黄土背朝天”劳动力密集的传统农业种植模式,到田间有设备、云端有“大脑”,中国农业的面貌正在高希武这样的新农人见证下悄然转变。

  位于水稻主产区的安徽省芜湖市南陵县三里镇,农场主高希武几乎天天扎根在稻田里,除了盯着田管进度,今年他还多了一个特殊的“工程”需要时刻跟进:一个占地约20平方米的“设备间”。

  “有了这些设备和配套的在地传感器,以及建在云端的智慧平台,8月份起这些稻田就都用‘千里眼、顺风耳’来监测管理了!”高希武兴奋地说。

  稻田有“耳目”

  高希武是南陵县海朋水稻种植家庭农场的当家人,他掌管的农场总面积已经扩展到了3000亩。

  包含了气象站、虫情监测、土壤墒情监测等一系列配套设备,以及在地传感器的“设备间”就设立在这里。它们代替人眼、人手,24小时不间断地监测上传其中500亩、约100个地块的水稻生长主要指标,汇总数据用于精准田管。

  “整套设备8月中旬投入使用。水稻陆续进入孕穗、抽穗、灌浆期,测水、测肥正是最需要准确数据和作业依据的时候。”高希武说。

  数百公里之外,长江南岸支流漳河岸边的千余亩稻田里,有着种植面积达千亩的另一块“大田”。这块被称为“峨桥基地”的稻田,不仅是中联重科旗下子公司中联农业机械股份有限公司在芜湖市的智慧农业示范项目,也是高希武即将使用的设备和技术的源头。

  “峨桥基地总种植面积1043亩,主要用于科研实验和商业示范,把先进的水稻种植技术真正地在田间进行验证,同时也向农户们予以展示,带动数字农业模式的升级和推广。”中联智慧农业公司数字农业研究院院长籍延宝说。

  目前,从峨桥基地输出到海朋农场等农户的田间地头,至少已经有三套较为成熟的技术体系,分别是低成本数据采集体系、农艺算法体系和精准作业体系。与高希武等农户直接面对面接触的是低成本数据采集体系。

  水稻的种植在大田作物中相对复杂。以“烤田”环节为例,需要在适当的时间将田间水排干,土壤从淹水状态变成干旱状态,用“晒田”来增加土壤通透性、提高土壤养分、降低田间湿度以减少病虫害等。

  “如何在最恰当的时间、用最合适的度去调节干湿,必须有精准判断。传感器和观测设备可以取代人的‘目测+经验’,满足精确判断的需要。”高希武说。

  不仅限于田间的传感设备,数字农业数据采集的触角还在向天空无人机、卫星数据、农机数据延伸。

  “一些农机已经可以在作业过程中实现数据采集,未来还需要继续扩大数据采集的范围,提高丰富性、准确度,同时降低数据收集的成本,让不同的数据采集方式互为补充。”籍延宝说。

  云端有“大脑”

  在中联重科副总裁熊焰明看来,数字农业核心即“数字种植+智能农机”,也可以通俗地理解为“智能决策+精准执行”,其中担当“大脑”功能的当属依托于算法的一套决策体系,通过后台研制的模型,在大量数据的基础上实现智能农业决策。

  走进峨桥基地,看得见的气象站、虫情监测仪、土壤墒情仪等设备,已经与看不见的算法深度融合,让承担智能决策的后台“大脑”算力更强、决策更优。

  籍延宝说,中联重科所建立的“中联智农云”已经融合了水稻需水曲线、作物物候期、农事日历、病虫害和杂草防控等一系列相关算法。结合海量数据,云端“大脑”就可以对水稻生长状态、田间管理需要进行分析、提出建议,并“指挥”灌溉等功能远程操作。一些功能逐渐下放至手机APP,让农民和技术人员实现“拿着手机种水稻”。

  对水的调节是影响水稻高产至关重要的因素,而水稻的需水量又跟生长阶段、土壤含水量、自然降雨等参数直接相关,云端“大脑”在这一环节也投入了不少智力。

  “稻田需要多少水,什么时间应该补充或排掉多少水,都可以直接算出来,并且控制自动灌溉系统去自动补充或停止灌溉,这套操作已经流程化,随时可以全自动运转。”籍延宝说。

  看似轻松的数字化、自动化操作背后,是结合了水稻需水规律、气象变化、农事管理甚至杂草影响等因素的一整套算法体系,以及算法本身不断的学习升级,从而提升精准决策能力。

  “不只是利用已有的成熟算法如气象算法,我们还自己开发了不少专门适合数字农业的算法。如通过数据积累和AI算法,进一步提高虫情识别的精度。”籍延宝说,如今,水稻种植中的13个环节、49个决策、10大类算法,都在不断地完善和改进。

  水稻要高产,对地平的要求很高。在平地环节,远在“天外”的导航卫星平地设备成了稻田另一个可靠的“大脑”。

  在播种前整理土地时,导航卫星平地设备由卫星设定海拔高度,自带接收设备的平地机一边听从卫星提供的高程数据,一边设置执行参数进行作业。

  “地块的平整度是数字化的基础。在成熟的导航卫星平地设备技术应用下,20~50亩的田块地平误差能够控制在几厘米之内,这在传统农业种植模式下是不可能做到的。”籍延宝说。

  按图作业未来更可期

  曾在美国、德国多次参观现代化农场、学习农业技术的高希武,最大的愿望就是在中国实现“智慧农业”。今年,包括他在内的40个种粮大户成为了中联芜湖示范项目推广的先行者。

  “传统的水稻种植模式,一块田我需要投入‘1+5’的团队,即一个管理者加五个操作农民;但有了数字农业的支撑体系,农业的管理能力更强、自动化程度更高,未来500亩甚至1000亩的田块可以只投入一个人。”高希武说。

  据统计,2020年,中联蛾桥基地的1043亩稻田中,包括不同品种在内每季常规稻平均增产14.3%,每亩仅农药和化肥就节约成本108元。

  “耕种管收是一个整体,只能实现某一个方面并不是完整的数字农业或智慧农业,最终我们还要有精准作业体系,除了帮助农民还可以布置给机器去作业,甚至完全实现‘按图作业+无人操作’。”籍延宝满怀憧憬地说。

  按照数字农业的标准,按图作业是精准作业体系最大的亮点之一,同时也是数字农业商业化运作的关键点。

  以施肥为例,按图作业将在田间传感器带回的丰富数据库基础上,像绘制地图一样画出整个地块的“肥力地图”,并由机器实现分别作业,在土壤肥力欠缺的地方精准施肥。

  籍延宝说,与传统的测土施肥相比,按图施肥不仅掌握更多数据,还能得到数字“大脑”在算力上的支撑,精准地控制肥料的用量,“效率、准确度,以及对粮食产量和品质的提升都将不可同日而语”。

  代群 马姝瑞

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