2021-08-31 11:03:00
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江蘇大學(xué)毛罕平團(tuán)隊(duì)研發(fā)的作物生長信息和病蟲害無損探測裝備。
和植物“對話”，知道它們的溫飽冷暖，植物們不再被動地接受“照顧”，而是主動講述它的需求……在江蘇大學(xué)的一座玻璃溫室里，農(nóng)業(yè)工程學(xué)院教授毛罕平的研究團(tuán)隊(duì)似乎獲得了一項(xiàng)“特殊能力”。
近日，毛罕平主持的江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備學(xué)部項(xiàng)目“基于與植物對話的設(shè)施環(huán)境智慧管控機(jī)理”順利通過驗(yàn)收，并獲得優(yōu)秀等級，標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)在溫室環(huán)境控制研究方面獲得重大進(jìn)展。
現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)以有效調(diào)節(jié)作物生長環(huán)境的功能見長，毛罕平認(rèn)為，調(diào)控的首要任務(wù)應(yīng)該是了解作物需求。
毛罕平解釋說，“如果不按照植物真實(shí)的動態(tài)需求信息進(jìn)行反饋控制，比如傳統(tǒng)的大水大肥灌溉模式下，作物產(chǎn)量潛力沒有被充分挖掘，不僅不能高產(chǎn)，而且會增加生產(chǎn)成本、能耗，甚至帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。”
讓植物“開口說話”，通俗地講，為的就是真實(shí)感知植物什么時(shí)候餓了、渴了，胖了還是瘦了，之后根據(jù)其生長的實(shí)際需要進(jìn)行精準(zhǔn)控制。
團(tuán)隊(duì)中從事多源光信息的作物長勢監(jiān)測研究的農(nóng)業(yè)工程學(xué)院副研究員張曉東告訴筆者，聽懂植物“語言”，奧秘就在于植物生命信息感知技術(shù)。要想實(shí)現(xiàn)和植物“對話”，首先必須精準(zhǔn)有效地采集影響植物生長的土壤養(yǎng)分、氣象環(huán)境以及植物營養(yǎng)、長勢數(shù)據(jù)等。水分或各類營養(yǎng)元素脅迫下，不同葉片的結(jié)構(gòu)、紋理甚至表面溫度等是發(fā)生變化的。依據(jù)此特性進(jìn)行植物信息檢測是實(shí)驗(yàn)室里的常見方法。
“但在溫室環(huán)境中，即便是頭頂飄來的一片云，都會導(dǎo)致整個檢測信息的變化。”張曉東說，受光照、溫濕度、地面蒸騰以及獲取主體信息時(shí)的其他背景因素的影響，如何克服影響建立相應(yīng)的修正模型才是關(guān)鍵。
為此，團(tuán)隊(duì)采用視覺、光譜、偏振等多源信息融合技術(shù)，突破對溫室作物氮磷鉀營養(yǎng)、水分、植株形態(tài)、品質(zhì)和病蟲害信息的感知，實(shí)現(xiàn)對作物生長信息的全面、實(shí)時(shí)、全程動態(tài)監(jiān)測。
經(jīng)國家法定檢測機(jī)構(gòu)檢測，該技術(shù)對作物氮含量檢測精度達(dá)98.3％，磷鉀水平的檢測相關(guān)系數(shù)為0.9，顯著高于國外先進(jìn)技術(shù)水平；作物冠幅、株高、莖粗和果實(shí)直徑檢測誤差分別為1.3％、1.6％、4.2％、4.7％，國內(nèi)外無同類技術(shù)。
經(jīng)過不懈努力，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)設(shè)施作物營養(yǎng)和長勢信息的在線檢測裝備、水肥精確管理裝備、屋頂全開啟型自適應(yīng)遮陽溫室、半封閉正壓溫室等7種裝備，構(gòu)成的大型綠色溫室和環(huán)境智慧管控裝備，經(jīng)用戶使用，相較于傳統(tǒng)溫室，能耗降低20％，節(jié)藥30％，提高產(chǎn)量25％以上。
團(tuán)隊(duì)多年來積極推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化工作，目前研究成果已進(jìn)行了大規(guī)模推廣應(yīng)用，在全國31個省市都有推廣應(yīng)用和示范點(diǎn)。近兩年新增銷售額21.08億元，新增利潤、稅收和節(jié)支總額6.46億元。
“通過長期攻關(guān)，溫室環(huán)境控制技術(shù)取得了長足進(jìn)步，但要想加快科技成果普及推廣，取得更高水平的成果，依然需要久久為功。”毛罕平的設(shè)想是，未來的智能化溫室能夠幫助更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者實(shí)現(xiàn)“傻瓜式”種植管理，只需一個按鍵即可完成從種子到產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程，使之成為真正高效率、高產(chǎn)出、高質(zhì)量、勞動強(qiáng)度低的智能化生產(chǎn)。 （顏旭）
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