2021-08-31 15:24:00
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江蘇大學毛罕平團隊研發(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……在江蘇大學的一座玻璃溫室里，農業(yè)工程學院教授毛罕平的研究團隊似乎獲得了一項“特殊能力”。
近日，毛罕平主持的江蘇大學農業(yè)裝備學部項目“基于與植物對話的設施環(huán)境智慧管控機理”順利通過驗收，并獲得優(yōu)秀等級，標志著該團隊在溫室環(huán)境控制研究方面獲得重大進展。
現(xiàn)代設施農業(yè)以有效調節(jié)作物生長環(huán)境的功能見長，毛罕平認為，調控的首要任務應該是了解作物需求。
毛罕平解釋說，“如果不按照植物真實的動態(tài)需求信息進行反饋控制，比如傳統(tǒng)的大水大肥灌溉模式下，作物產量潛力沒有被充分挖掘，不僅不能高產，而且會增加生產成本、能耗，甚至帶來環(huán)境風險。”
讓植物“開口說話”，通俗地講，為的就是真實感知植物什么時候餓了、渴了，胖了還是瘦了，之后根據其生長的實際需要進行精準控制。
團隊中從事多源光信息的作物長勢監(jiān)測研究的農業(yè)工程學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。要想實現(xiàn)和植物“對話”，首先必須精準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)據等。水分或各類營養(yǎng)元素脅迫下，不同葉片的結構、紋理甚至表面溫度等是發(fā)生變化的。依據此特性進行植物信息檢測是實驗室里的常見方法。
“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的其他背景因素的影響，如何克服影響建立相應的修正模型才是關鍵。
為此，團隊采用視覺、光譜、偏振等多源信息融合技術，突破對溫室作物氮磷鉀營養(yǎng)、水分、植株形態(tài)、品質和病蟲害信息的感知，實現(xiàn)對作物生長信息的全面、實時、全程動態(tài)監(jiān)測。
經國家法定檢測機構檢測，該技術對作物氮含量檢測精度達98.3％，磷鉀水平的檢測相關系數(shù)為0.9，顯著高于國外先進技術水平；作物冠幅、株高、莖粗和果實直徑檢測誤差分別為1.3％、1.6％、4.2％、4.7％，國內外無同類技術。
經過不懈努力，團隊創(chuàng)新研發(fā)設施作物營養(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遮陽溫室、半封閉正壓溫室等7種裝備，構成的大型綠色溫室和環(huán)境智慧管控裝備，經用戶使用，相較于傳統(tǒng)溫室，能耗降低20％，節(jié)藥30％，提高產量25％以上。
團隊多年來積極推進成果轉化工作，目前研究成果已進行了大規(guī)模推廣應用，在全國31個省市都有推廣應用和示范點。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，溫室環(huán)境控制技術取得了長足進步，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。”毛罕平的設想是，未來的智能化溫室能夠幫助更多農業(yè)生產者實現(xiàn)“傻瓜式”種植管理，只需一個按鍵即可完成從種子到產品的生產全過程，使之成為真正高效率、高產出、高質量、勞動強度低的智能化生產。 （顏旭）
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