雄安未来之城场景汇丨智能管控，让种菜变得简单

6月9日，第二届雄安未来之城场景汇系列大赛决赛中，参赛项目“基于(jīyú)VegSyst–DSS水肥智能管控系统”获得雄安智慧农业(nóngyè)技术(jìshù)应用大赛设施种植技术赛道一等奖。

该项目以欧洲先进农业科研院校技术(jìshù)为依托，结合省农林科学院16年长期定位试验积累的14万条(wàntiáo)数据，研发适合华北地区设施蔬菜生产的水肥精准管控系统，并(bìng)搭载智能水肥一体机推广应用。

水肥精准管控系统给出的决策方案，和过去(guòqù)的模式相比有什么不同？如何建立适合(shìhé)华北地区设施蔬菜(shūcài)的水肥管理大模型？智慧农业将给未来的设施蔬菜水肥管理带来哪些变革？记者对此进行了采访。

保定清苑(qīngyuàn)水润佳禾农业科技园区试验站内的番茄长势喜人（摄于2025年4月(yuè)22日）。　河北水润佳禾农业集团股份有限公司供图

让水肥机像(jīxiàng)农技专家一样思考

6月30日，省农林科学院农业资源环境(huánjìng)研究所（以下简称“省农科院资环所”），一场网络视频会议(shìpínhuìyì)正在进行。

该所研究员王丽英、副研究员(fùyánjiūyuán)史建硕和河北水润佳禾农业(nóngyè)集团股份有限公司（以下简称“水润佳禾”）总经理刘朝辉、算法工程师(gōngchéngshī)徐亮，正在讨论把蔬菜水肥管理技术“灌输”给智能水肥一体机的分阶段(fēnjiēduàn)实施方案。

双方共同(gòngtóng)推动的是一个省重大国际科技合作项目，名为“基于(jīyú)VegSyst–DSS水肥智能管控系统(xìtǒng)”，项目去年8月立项。6月9日，该(gāi)项目在第二届雄安未来之城场景汇系列大赛上，斩获雄安智慧农业技术应用大赛设施种植技术赛道一等奖。

“当前，应用在设施蔬菜水肥管理(guǎnlǐ)领域的水肥机，实现自动化没问题，但智能化不足。”王丽英说，项目的目标就是让智能水肥一体机可以像农技专家一样自主分析思考(sīkǎo)、下达指令(zhǐlìng)，设施蔬菜可以按需获得水分(shuǐfèn)和养分。

6月23日，保定清苑，水润佳(shuǐrùnjiā)禾农业科技园区试验站。

在试验站(shìyànzhàn)的智能水肥管控中心，高级农艺师朱立保(zhūlìbǎo)点击智能水肥一体机的触摸屏，给试验站的大棚番茄灌溉施肥。

他选中灌溉(guàngài)(guàngài)区域，输入可溶性盐浓度、灌水时长、灌水总量等参数的数值，水肥机自动计算出该条件下A、B、C三个输肥通道所(suǒ)需肥料母液用量，随后灌溉程序启动自动配肥(pèiféi)，水溶肥通过管网输送到番茄根部土壤中。

“这样的(de)一台水肥机最多可以(kěyǐ)管理128个大棚的灌溉阀门，每天给多少水肥、分几次给，只需要提前设置好计划，它就可以自动执行，精准地把水肥‘喂’给棚里的蔬菜。”朱立(zhūlì)保说。

这是水润佳禾(hé)自主研发的第三代水肥机，在精准控制上很出色，但必须有一位像朱立保这样懂农技的农艺师输入(shūrù)指令，它才能工作。

“不是所有的设施蔬菜生产都有农技人员指导。不靠农技人员水肥机也能工作，才是真正(zhēnzhèng)的智能化。”刘朝辉说，这项研究要解决的是未来(lái)谁来种地(zhòngdì)、如何科学种地的问题。

对于水润佳禾，这次合作带来的将是产品设备智能化水平的全面提升。而对于省农科院(shěngnóngkēyuàn)，这意味着农业技术推广模式(móshì)的重大变革。

仅就蔬菜水肥管理技术而言，全省蔬菜播种面积620万亩，菜农(càinóng)数十万人，技术怎么推广(tuīguǎng)落地，执行环节怎么把控(kòng)核验，一直是农技专家面临的难题。

“几十年来，我们通过讲课把(bǎ)技术传授给基层农技人员，把技术要点印在‘明白纸(míngbáizhǐ)’上发到农民手里(shǒulǐ)，点对点传授。但教一百个菜农，有十个能听懂就是好的(de)。”王丽英说，长期以来，菜农因为担心菜长不好习惯了大水大肥，这种观念很难转变。

菜农不好教，王丽英团队决定换一个思路，把技术教给(jiāogěi)水肥机。

从2024年下半年开始(kāishǐ)，王丽英团队开始关注世界各地(shìjiègèdì)蔬菜水肥管控(guǎnkòng)大模型的开发，引入西班牙研发的土壤栽培体系(tǐxì)养分决策支持系统VegSyst–DSS，对模型进行(jìnxíng)本地化校验，最终建立适合华北地区设施蔬菜水肥精准管控系统，并集成到智能水肥一体机中推广应用。

王丽英团队预测，项目落地后，较传统设施蔬菜水肥管理模式，水肥利用率提高(tígāo)42%，节水率达45%，将实现设施种植(zhòngzhí)水肥供应精准调控与智能化(zhìnénghuà)管理。

6月23日，在位于石家庄市鹿泉区大河村的(de)省农科院大河实验站，省农林科学院农业资源环境研究所副研究员史建硕(shǐjiànshuò)介绍棚内的光照强度(guāngzhàoqiángdù)测量仪。河北日报记者　李冬云摄

作物需要(xūyào)多少水肥就给多少

6月(yuè)23日，石家庄市鹿泉区大河村，省农科院大河实验站。

史建硕(shǐjiànshuò)正在黄瓜大棚里取样。他连根拔起一棵黄瓜秧(huángguāyāng)，连同挂在秧上的黄瓜一起装入试验袋，标记好取样时间、地点，准备(zhǔnbèi)带回实验室烘干，测定作物的干物重和养分含量。

棚里新加装的小型气象站正在工作。它(tā)收集的光照、温度、湿度等数据，史建硕可以(kěyǐ)通过手机实时查看。

每半个(bàngè)月，史建硕就要到(dào)棚内采集一次植株样品，测定干物重和养分含量，用来校验作物的生长模型。

光照，是王丽英团队借鉴西班牙水肥智能管控模型(móxíng)引入的新试验参数。过去，他们主要关注土壤和作物(zuòwù)养分(yǎngfèn)积累的关系，缺乏气象—作物生长—土壤数据的融合分析。

光合作用下作物才能积累养分。在给定作物理想的水肥(shuǐféi)条件下，光照因素就成为作物能够(nénggòu)长多大的决定性因素。

“晴天比阴天，作物(zuòwù)能吸收合成更多(duō)的养分，所以遇到(yùdào)阴天，水肥机就可以相比于晴天少给一些肥料，因为给多了作物也‘吃’不了。”史建硕说。

除了(chúle)作物(zuòwù)生长模型，王丽英团队还要校验适合华北本地的水分蒸散模型、有机肥矿化模型、土壤氮素矿化模型，这些大数据模型服务于一个(yígè)共同的目标：作物每日需要多少水肥，就给多少，最大限度(xiàndù)实现水肥供需的平衡。

河北目前普遍采用的设施蔬菜水肥管理模式，是根据作物生长期分段管理的。如果这个项目落地，将使蔬菜水肥走向(zǒuxiàng)真正的精细化(jīngxìhuà)管理。

“所谓按作物生长期管理，看这个表格一目了然。”王丽英在电脑上(shàng)打开一张图表，图中横轴是(shì)黄瓜120天的生长周期，分为(fēnwéi)幼苗期、生长期、开花期、结果期、成熟期五段，纵轴(zòngzhóu)是对应五个时期的氮肥指导施用量。

每个时期大约二三十天，给定一个施肥总量。至于菜农是(shì)一次施肥，还是分成几次，全凭个人经验。氮肥施用量指导方案中并(bìng)没有细化。

水肥这样类似“批发(pīfā)供给”的管理模式(guǎnlǐmóshì)，是基于长期以来蔬菜种植管理的现实——要考虑用工成本。“我们不(bù)能让菜农一天一配肥、一天一浇地，这太繁琐了，技术根本推不下去。”王丽英说。

但水肥机可不嫌繁琐(fánsuǒ)，这种更像“零售”的水肥管理模式，机器可以不折不扣地(dì)执行。

“如果把未来(wèilái)我们输给水肥机的水肥智能管控模型(móxíng)呈现在表格上，将不再是传统的阶梯形，而是平滑的曲线。”王丽英说。

其实，要建立一个水肥智能管控系统，来自土壤的参数变量(biànliàng)才是(shì)最复杂的。

不过，在(zài)土壤肥料研究上，省农科院资环(zīhuán)所却积累了比西班牙的大模型更长期详实的数据。资环所在改名之前，就叫土壤肥料研究所。

“土壤是建立大模型的(de)(de)一个‘干扰’因素，不同地区土壤肥力不同，就需要对应给出不同的施肥方案(fāngàn)。”王丽英说，其中氮肥的供应方案，受土壤肥力和灌溉的影响最大。

比起磷、钾，氮是个“活跃分子”，它会随着土壤灌水淋失(línshī)，一部分(yībùfèn)还会变为气态损失掉。不同土壤肥力(tǔrǎngféilì)下，土壤基础含氮量(liàng)不同，同一作物不同茬口氮的需求也不同。沟灌、滴灌不同灌溉方式下，氮的淋失量也不同。

“16年的长期定位试验，我们(wǒmen)积累了14万条养分管理数据，这些可以支撑我们把(bǎ)不同条件下土壤的养分供应、作物的生长模型、作物的养分吸收等摸清楚。”王丽英(wánglìyīng)说。

目前(mùqián)，王丽英团队掌握数据最多的(de)作物是黄瓜和番茄，也是河北种植面积最大的两类蔬菜(shūcài)。团队就先从这两类蔬菜入手，建立适合华北本地的黄瓜、番茄水肥管理模型。

6月25日，省农林科学院农业资源环境研究所研究员王丽英通过实验(shíyàn)测定蔬菜作物(zuòwù)中钾含量。河北日报记者李冬云摄

从管理蔬菜变为管理水肥(shuǐféi)机

6月23日，省农科院资环所，王丽英从电脑上调出2015年做(zuò)的全省设施黄瓜、设施番茄氮、磷、钾施用量调查数据(shùjù)图表。

图表中，无论黄瓜还是番茄，氮磷钾的施用量都超出(chāochū)实际需求一倍甚至两倍以上(yǐshàng)。

施肥严重超量的情况(qíngkuàng)，在近十年(jìnshínián)有所改观，但主要原因除了菜农施肥观念的改变，也受化肥价格提高的影响。从(cóng)种菜成本考虑，菜农才减少了施用量。

“大部分菜农依然是(shì)凭感觉浇水、施肥。”王丽英说。

盲目超量施肥，使得河北设施蔬菜氮磷钾利用率长期处在一个低值水平，造成大量(dàliàng)的(de)浪费。同时，土壤养分失衡，产生次生盐渍化。

以氮肥为例，采用沟灌的普通种植(zhòngzhí)户大棚里，作物氮肥利用率平均只有(zhǐyǒu)15%，采用滴灌也只有30%，而省农科院的试验田能达到40%，欧洲的平均水平(píngjūnshuǐpíng)是55%。

“超量施用的氮肥(dànféi)，造成黄瓜、番茄叶子疯长，产量却(què)不增。大部分氮肥随着水冲走，流到附近河流后，还会造成水体的富营养化。”王丽英说(shuō)。

而如果把科学的水肥管理模式教给智能水肥一体机，机器可以(kěyǐ)按天给出浇水、施肥的推荐值，从根源上(shàng)减少肥料的浪费和对环境的污染。

同时，蔬菜种植户的(de)身份也将发生转变，从管理种菜变为管理水肥机(jī)。

6月23日，水润佳禾农业科技园区试验站的番茄大(dà)棚里，工人们正在(zhèngzài)采摘。

在有水肥机自动灌溉的条件下，试验站30多个大棚，还要长期(chángqī)雇佣十几个工人，而在普通蔬菜种植(zhòngzhí)户家中，菜地就更离不开人。

蔬菜管理需要(xūyào)的时间精力，远大于大田的玉米、小麦。

“小麦、玉米可以一个月浇一次水，但设施蔬菜(shūcài)几乎每天都要浇水。”朱立保说，有了智能(zhìnéng)水肥一体机，规模化的设施蔬菜种植可以节省(jiéshěng)很多人力。

还有一种情况，是种番茄的菜农因为不懂怎么种黄瓜，所以年复一年只种番茄，尽管番茄和黄瓜轮种更科学。菜农因没有相关(xiāngguān)技术而不敢转型尝试(chángshì)的顾虑，也可以由水肥机解决(jiějué)。

“未来种菜将变得很简单，菜农只要输入(shūrù)作物品种、土壤肥力等基本参数，大模型自动采集气象、土壤数据进行分析运算，然后生成水肥管理方案，菜农只需要按(àn)一下执行键即可(jíkě)。”朱立保说。

和过去(guòqù)的经验方案不同，这是一份实实在在“看天种地(zhòngdì)”的即时方案。水肥机会根据每日天气随机应变。

智能水肥一体机推广应用后(hòu)，还将变成大(dà)数据采集机，进一步反哺蔬菜的水肥管理研究。

在水润佳禾数字农业管理平台上(shàng)，联网管理着全国各地180余个设施农业园区、158个大田项目，接入了986台水肥机(jī)、3119套(tào)智能控制设备、643套环境采集设备。

“目前，这些(zhèxiē)农业项目大部分是利用基质进行无土栽培的，未来(wèilái)水肥机如果能够给出土壤栽培的水肥精准管理方案，普及率(pǔjílǜ)一定会更高。”刘朝辉说。

农业研究，没有数据就像做饭无米下锅。省农科院的试验田(shìyàntián)面积有限、人手有限，加载了水肥智能管控(guǎnkòng)系统的水肥机，就成为(chéngwéi)数据收集站。

“海量的数据，可以帮助我们进一步校验、训练水肥智能管控系统(xìtǒng)的适用性，让它更加智能。”王丽英说(shuō)。

河北水润佳禾农业集团股份有限公司开发(kāifā)的数字农业管理平台(píngtái)，管理员可以通过该平台进行(jìnxíng)气象、土壤等数据监测，并对农作物进行水肥管控。（摄于2025年6月23日）河北日报记者李冬云摄

智慧农业让种地尽显“科技(kējì)范儿”

智慧(zhìhuì)农业，将在未来展现一幅怎样的科技图景？

第二届雄安未来之城场景汇雄安智慧农业技术应用大赛的获奖项目，向(xiàng)我们清晰展现了智慧农业的前沿(qiányán)探索和科技成果。

通过智能设备，提高农业生产效率，降低人力成本，是智慧农业的(de)重要(zhòngyào)发力方向。

绿萌科技股份(kējìgǔfèn)有限公司的参赛项目“果蔬品质无损(wúsǔn)检测与智能分级装备”，获得大赛农业智能装备赛道一等奖。这套装备主要用于果蔬产品采后品质检测与分选分级等商品化处理，对果蔬的重量、大小(dàxiǎo)、色泽、表面(biǎomiàn)瑕疵、糖度、酸度以及(yǐjí)内部病变等内外部指标进行无损检测及智能化组合分选。

水果、蔬菜采后商品化(shāngpǐnhuà)(shāngpǐnhuà)分级(fēnjí)处理，是人工依赖度很高的环节。这套装备可以有效提升果蔬采后商品化分级处理的工作效率、质量及标准化水平，降低劳动强度，解决农业生产(shēngchǎn)劳动力短缺、用工成本高等难题，目前已经被广泛应用(guǎngfànyìngyòng)于柑橘、苹果、梨、西瓜、桃、西红柿等60多种果蔬品种的分级处理。

智慧(zhìhuì)农业，带来的不仅是高效，还有精准。

针对新型农业合作主体，河北绿谷信息科技(kējì)有限公司设计的绿谷智慧农场平台，融合了(le)DeepSeek大模型技术，将农场管理、智能巡检、智能预警(yùjǐng)、智能水肥、智慧农机、智能问诊等功能一体化，对农业生产进行精准监控与智能化(zhìnénghuà)管理。这一项目应用于企业在邢台南和的示范区，实现了小麦全周期智能化管理，亩产增长(zēngzhǎng)12%。

智慧农业，还将助推农业产业链(chǎnyèliàn)的改造升级。

京东科技农产品区块(qūkuài)链溯源平台(píngtái)及生物资产监管平台，依托京东集团在零售、物流、科技等方面的优势，通过京东农业科技农场，将农产品原产地生产过程真实数据实时记录，打造种植(zhòngzhí)、物流、销售全程可视化、可溯源的农产品供应体系，推动(tuīdòng)农业数字化转型。

保护和改善资源(zīyuán)环境，实现农业可持续发展，也是智慧农业肩负的(de)使命。

江苏(jiāngsū)爱园健康科技有限公司的获奖项目“基于(jīyú)农业废弃物矿基生物炭的产业化及其在环境修复应用研究”，聚焦的就是土壤(tǔrǎng)培肥能力(nénglì)提升和农业面源污染治理问题。农业废弃物矿基生物炭，可以改良因土壤酸性造成的重金属污染，提升土壤吸水保水率。固废处理技术无二次污染产生，节能绿色、低碳(dītàn)环保。

智慧农业，正在不断提高(tígāo)农业生产的效率和精准度，推动农业现代化，让种地尽显“科技范儿(fànér)”。（记者 李冬云）

来源丨河北日报(rìbào)客户端

编辑 王亚伟 实习编辑 张文曦(zhāngwénxī) | 校对 张亚微