悠悠万事,吃饭为大。2025“把青春华章写在祖国大地上”网络主题采访采风活动首站走进河海大学。在科技成果产业化展示区,一套主打低成本、小农户也用得起的智慧灌溉系统引起了记者的注意。
“目前,规模化水稻种植过程中,耕地、播种、施肥、质保、收割等环节,均已实现机械化、自动化和部分无人化,标志着我国农业生产达到了比较高的现代化水平。然而,在水稻种植全生长期的用水环节,95%以上依然需要使用人工管理。”河海大学农业用水智能测控研究所所长王高鹏介绍,低成本智慧灌溉系统的出现,补齐了国内农业现代化的短板,并且将价格打了下来,平均每亩大约50元,比以前人力田间管水便宜了一半左右。
那么这套智慧灌溉系统为什么能够实现“白菜价”呢?王高鹏表示,团队主要从两个方面去讲成本:一是降低硬件设备购买成本,通过深入分析农业用水灌溉需求,去除硬件设备上不必要的功能,减少因无效冗余功能带来的成本增加。如蝶阀是一种关闭件为圆盘,围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的阀,可用于控制水的流动,以往用于工业领域,但要求比较高,团队将其适农化改造成蝶板微,并采用工业化规模生产方法,充分降低生产成本。二是减少软件系统的使用成本,改变传统软件收费模式,与农民增产效益挂钩并仅占小比例收益。
“与农民增产效益挂钩”九个字,道出了低成本智慧灌溉系统的优势——节水、减排和增产。原来,传统灌溉模式的痛点在于“凭感觉浇水”,农户靠经验判断灌溉时机,要么缺水减产,要么漫灌浪费。该系统打破了“水稻必须泡在水里生长”的传统模式,采用控制灌溉方法,根据水稻不同生长期的生理特性,少量多次缺水再灌,绝不淹水。不仅节约了水资源,而且少花了电费、少排了面源污染的退水,还能实现增产增收。实测数据显示,低成本智慧灌溉系统比传统种植方法节水30%以上,增产5%以上。
值得一提的是,这套系统并非只用于规模化种植。“70亩也能用!提到智慧农业,大家都觉得要1000亩、2000亩以上的规模化种植才用得起、用得上,但我们这套系统就像汽车,有简配、复杂等不同的配置可以挑选,小农户也可以用。”王高鹏说。
采访中,记者了解到,这套低成本智慧灌溉系统,是团队历经四十载攻坚、三代人接力才结出的“科研果实”——
在河海大学农业科学与工程学院的资料室,泛黄的试验记录本堆叠如山。最早的笔记始于上世纪八十年代,纸页上用红蓝铅笔标注着水稻不同生育期的需水数据,这是团队探索低成本智慧灌溉系统的起点。
而在这套低成本智慧灌溉系统中,最核心的技术是水稻灌溉的控制算法。从实验室到稻田,这套算法的研发过程可谓是“披荆斩棘”。
“水稻一年一熟的生长周期,决定了基础数据的采集只能按年累加,每一轮算法迭代都必须等待完整的种植季结束,时间成本难以压缩。”河海大学农业科学与工程学院教授徐俊增坦言,更棘手的是,土壤墒情、气象变化、作物长势等数据维度繁杂,动辄以百万级体量涌现,要在其中精准捕捉规律,如同在稻浪中寻找特定的稻穗,只能依靠反复试验与比对。
为打破这种“时间紧、数据繁”的困局,研究团队引入AI技术作为“加速器”。通过机器学习对历史数据进行深度挖掘,原本需要数年才能完成的规律回归过程被大幅缩短,算法的迭代效率显著提升,最终让这套灌溉决策系统既能精准贴合农田实际,又能跟上农业生产的节奏变化。
经过三代人的持续努力,这套系统的灌排控制决策算法入选水利部《第一批数字孪生灌区模型推荐清单》,成为行业标杆。从2024年首次推广至今,低成本智慧灌溉系统已在江苏、四川、云南、广西、黑龙江等水稻产区的12个示范点落地。
新华日报·交汇点记者 洪叶/文 洪叶 王苏禾/视频