保定清苑的农业科技园区内，番茄生长得十分旺盛，（照片拍摄于2025年4月22日）。 这张图片由河北水润佳禾农业集团股份有限公司提供。

6月23日，记者跟随李冬云来到石家庄市鹿泉区大河村，探访了省农科院大河实验站。在这里，省农林科学院农业资源环境研究所的副研究员史建硕向记者展示了棚内使用的光照强度测量设备。

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6月9日，在第二届雄安未来之城场景汇系列大赛的决赛上，参赛项目“基于-DSS水肥智能管控系统”脱颖而出，荣获雄安智慧农业技术应用大赛设施种植技术赛道的一等奖。

该项目依托于欧洲前沿的农业科研院校技术，融合了省农林科学院历经16年定位试验所积累的14万条宝贵数据，致力于研发适用于华北地区设施蔬菜种植的精准水肥管理技术，同时配备智能水肥一体化设备，广泛推广和应用。

水肥精准管控系统所提供的决策方案，与以往的模式有何差异？在华北地区，如何构建一个适宜设施蔬菜的水肥管理大型模型？智慧农业在设施蔬菜的水肥管理领域，又将带来哪些革命性的变化？针对这些问题，记者进行了深入采访。

让水肥机像农技专家一样思考

6月30日，位于省农林科学院的农业资源环境研究所（简称省农科院资环所），一场网络视频会议正在进行中。

该研究所的王丽英研究员、史建硕副研究员，以及河北水润佳禾农业集团股份有限公司（简称“水润佳禾”）的刘朝辉总经理和徐亮算法工程师，正就如何将蔬菜水肥管理技术逐步融入智能水肥一体机的实施计划进行深入探讨。

双方协作推进的是一项省级层面的关键国际科技合作计划，该计划被称为“基于-DSS的水肥智能管理系统”，并已于去年八月正式开始实施。在6月9日举办的第二届雄安未来之城场景汇系列大赛中，该计划荣获了雄安智慧农业技术应用大赛设施种植技术领域的最高奖项——一等奖。

目前，在设施蔬菜水肥管理中使用的灌溉施肥设备，虽然自动化程度较高，但智能化方面仍有欠缺。王丽英表示，项目旨在打造出能够像农业技术专家那样独立进行思考和下达命令的智能灌溉施肥一体机，以便设施蔬菜能够根据实际需求获取适量的水分和营养。

6月23日，保定清苑，水润佳禾农业科技园区试验站。

在试验站的智能水肥管控中心，高级农艺师朱立保轻触智能水肥一体机的触控屏幕，为试验站的大棚番茄进行灌溉与施肥操作。

他确定了灌溉区域，随后输入了可溶性盐的浓度、灌溉的时长以及总量的相关数值。水肥机据此自动计算出了在该条件下，A、B、C三个输肥通道所需的肥料母液的具体用量。紧接着，灌溉程序自动启动，开始进行配肥。最后，水溶肥通过管网被输送到番茄的根部土壤中。

这台水肥机具备管理高达128个大棚灌溉阀门的强大功能，每天灌溉的水肥量以及灌溉次数，都可以通过事先设定的计划来控制。只需一次设置，机器便能自动运行，精确地将水肥供给大棚内的蔬菜。朱立保如此介绍道。

这款水肥机系水润佳禾公司自主研制的第三代产品，其在精准控制方面表现卓越；然而，它的工作离不开一位如朱立保般精通农业技术的农艺师输入操作指令。

并非所有设施蔬菜的种植都由农技人员来指导。即便没有农技人员的协助，依靠水肥机也能正常运作，这才称得上真正的智能化。刘朝辉指出，这项研究旨在解决未来由谁来耕种土地以及如何进行科学耕作的问题。

水润佳禾此次合作将带来产品与设备智能化水平的显著提升，这无疑对省农科院而言，预示着农业技术推广方式将经历一场深刻的变革。

在蔬菜水肥管理技术方面，全省蔬菜种植面积达620万亩，菜农数量众多，达到数十万之众。如何有效地推广这项技术，以及如何确保执行过程中的质量把控和核验，这始终是农业技术专家们所面临的一大挑战。

几十年来，我们一直通过授课的方式向基层农技人员传授技术，同时将技术要点印制在“明白纸”上，分发给农民，实现一对一的教学。然而，即便如此，在教授一百名菜农时，能理解其中的十个就已经是相当不错的成绩了。王丽英表示，长期以来，菜农们由于担心蔬菜生长不良，普遍倾向于使用大量水和肥料，这种观念的转变相当困难。

菜农不好教，王丽英团队决定换一个思路，把技术教给水肥机。

自2024年下半年起，王丽英团队着手研究全球蔬菜水肥管控大模型的构建。他们采纳了西班牙研发的土壤栽培体系养分决策支持系统——DSS，对模型进行了针对性的校验。经过努力，团队成功打造了适用于华北地区设施蔬菜的精准水肥管控系统，并将其整合至智能水肥一体机中，以便于推广应用。

王丽英团队预测，项目一旦实施，与传统蔬菜种植的水肥管理方式相比，水肥的利用效率将提升42%，节水效果可以达到45%，并且能够实现设施种植中水肥供应的精确调控和智能化管理。

作物需要多少水肥就给多少

6月23日，石家庄市鹿泉区大河村，省农科院大河实验站。

史建硕正在黄瓜种植棚内进行取样工作。他小心翼翼地将一株黄瓜植株连同其上悬挂的黄瓜一同拔起，并将它们放入试验专用的袋子中。随后，他对取样时间与地点进行了详细记录，并计划将这些样本带回实验室进行烘干处理。最终，他将通过测定，得出作物干物质重量及其养分含量的具体数值。

棚内新安装的小型气象监测设备正在运行，它能捕捉到光照、气温、湿度等关键数据，而史建硕则能通过手机实时浏览这些信息。

史建硕每隔半个月便需进入棚内，采集植株样本，测量其干物质重量及营养成分，此过程旨在对作物生长模型进行验证。

王丽英团队在研究中引入了西班牙的水肥智能管控模型，并以此为基础新增了光照这一试验参数。在此之前，他们的研究重点主要在于土壤与作物养分之间的相互关系，而忽略了气象、作物生长以及土壤数据之间的综合分析。

作物在光合作用的作用下才能储存营养。只有当作物处于理想的水分和肥料供应状态时，光照条件才会变成决定其生长规模的关键要素。

史建硕指出，在晴朗的天气条件下，作物能够吸收并合成更多的养分。因此，当天气转为阴沉时，水肥机的施肥量可以适当减少，因为过多的肥料作物是无法吸收的。

王丽英团队在作物生长模型的基础上，还需对适用于华北地区的土壤水分蒸发模型、有机肥料分解模型以及土壤氮素转化模型进行验证。这些大数据模型共同服务于一个宗旨，即根据作物每日所需的水分和肥料量，精确供给，以最大程度地达到水分和肥料供应与需求的平衡。

河北省现行的设施蔬菜灌溉施肥方式，系依据作物生长的不同阶段进行分阶段管理的。若该方案得以实施，必将推动蔬菜灌溉施肥迈向更为精细化的管理模式。

所谓作物生长周期管理，从这张表格中可以直观地看出。王丽英在电脑上展示了一张图表，其中横坐标标示了黄瓜从播种到收获的120天生长过程，划分为幼苗、成长、开花、结果和成熟五个阶段，而纵坐标则显示了每个阶段所需的氮肥推荐用量。

每个阶段持续约二十至三十天，需确定一个总的施肥量。至于菜农是选择一次性施肥，还是分批次进行，这完全取决于他们的个人经验。而在氮肥施用量的指导方案中，并没有对此进行详细的说明。

水肥的这种类似于“批量供应”的管理方式，源自于蔬菜种植管理长期以来的实际情况——必须考虑到劳动力成本。王丽英表示：“我们无法让菜农每天都要配制肥料、每天都要灌溉土地，这样过于繁琐，技术根本无法推广。”

然而，水肥机并不觉得流程复杂，这种类似于“零售”的水肥管理方式，机器能够毫无保留地严格执行。

若将我们与水肥机所竞争的未来水肥智能管控模型以表格形式展现，其形态将不再遵循传统的阶梯式分布，而将呈现出一条流畅的曲线。王丽英如此陈述。

实际上，若欲构建一套水肥智能管理系统，土壤所提供的参数变量无疑构成了最为复杂的部分。

尽管如此，在土壤肥料领域的研究方面，我国省农科院资环所已经累积了比西班牙的大规模模型更为长久和详尽的资料。在更名之前，该研究所的名称便是土壤肥料研究所。

王丽英指出，土壤作为构建大型模型的一个影响因素，各地土壤肥沃程度各异，因此必须制定相应的施肥策略。特别是氮肥的供应策略，其受土壤肥力和灌溉条件的影响尤为显著。

氮元素相较于磷和钾而言，表现得更为活跃，它不仅会随着土壤灌溉水的流失而消失，而且其中一部分还会转变为气态而散失。土壤的肥沃程度不同，其基础含氮量自然各异，而同一作物在不同生长阶段对氮的需求亦有所区别。在沟灌和滴灌等不同的灌溉方式中，氮元素的流失量亦呈现出差异。

经过16年的持续定位研究，我们收集了总计14万条养分管理相关数据，这些数据有助于我们深入了解不同环境条件下土壤养分的供给情况、作物生长的模型以及作物对养分的吸收能力。王丽英这样表示。

王丽英团队目前所掌握数据量最大的作物为黄瓜与番茄，这两种蔬菜在河北的种植面积亦居首位。因此，团队决定首先针对黄瓜和番茄进行研究，旨在构建适合华北地区特点的黄瓜与番茄水肥管理模型。

从管理蔬菜变为管理水肥机

6月23日，在省农科院资环所，王丽英通过电脑查阅了2015年度全省设施黄瓜、设施番茄的氮、磷、钾施用量相关调查数据图表。

在图表中，不论是黄瓜还是番茄，其氮磷钾的施用量均显著超过了实际所需，有的甚至达到了需求量的两倍或更多。

近年来，施肥过量的问题得到了一定程度的改善，这主要得益于菜农施肥理念的转变，同时，化肥价格上涨也是一个不可忽视的因素。鉴于种植蔬菜的成本考量，菜农们开始减少施肥量。

“大部分菜农依然是凭感觉浇水、施肥。”王丽英说。

过度施肥，导致河北省的设施蔬菜在氮、磷、钾的利用效率上长期维持在较低水平，从而引发了严重的资源浪费。此外，土壤中的养分比例失调，还引发了次生盐渍化的问题。

以氮肥施用为例，在普遍采用沟灌方式的种植户大棚中，作物的氮肥利用率普遍仅为15%，即便是采用滴灌技术，这一比例也仅能提升至30%。然而，省农科院的试验田中，氮肥的利用率却能达到40%，而欧洲地区的平均水平更是高达55%。

过量使用氮肥导致黄瓜和番茄叶片过度生长，但并未提升产量。大量氮肥随水流流失，流入邻近河流后，进一步引发了水体富营养化问题。王丽英这样指出。

若将科学的灌溉施肥方法传授给智能灌溉施肥设备，该设备便能够每日提供适宜的灌溉和施肥建议，从而从根本上降低肥料损耗并减轻对环境的负担。

蔬菜种植者的角色亦将经历变革，他们将由负责照料蔬菜转向操控水肥设备。

6月23日，在位于水润佳禾农业科技园区的试验站内，番茄大棚内工人们正忙碌地采摘着果实。

在有水肥一体化灌溉设备的辅助下，该试验站即便拥有三十余座大棚，仍需持续聘请十几名工人进行管理；相较之下，一般蔬菜种植户的菜园更是离不开人工照料。

蔬菜管理需要的时间精力，远大于大田的玉米、小麦。

朱立保指出，小麦和玉米仅需每月灌溉一次，然而，对于设施蔬菜而言，这一需求几乎每日不可或缺。借助智能水肥一体化设备，大规模的设施蔬菜栽培得以大幅减少人力投入。

有些菜农种植番茄，却因缺乏种植黄瓜的知识，长期仅限于番茄的种植，尽管交替种植番茄和黄瓜更为合理。他们因担忧缺乏必要技术而不敢尝试转型，这种顾虑可以通过使用水肥机来消除。

在不久的将来，种植蔬菜的过程将变得异常简便。菜农仅需输入作物的种类和土壤的肥沃程度等基本信息，大型的模型便会自动搜集气象和土壤的相关数据，进行深入的分析和计算，进而制定出适宜的水肥管理计划。随后，菜农只需轻点执行按钮，便可轻松完成操作。朱立保如此阐述。

与以往的经验性方案有所区别，这份方案是实实在在基于“顺应天时”的即时措施。水分和肥料的使用会依据每日的天气情况进行灵活调整。

智能水肥一体化设备在广泛使用之后，将转变成为数据收集的工具，进而对蔬菜种植中的水肥管理研究提供更多支持。

水润佳禾数字农业管理平台联网管理着遍布全国各地的180多个设施农业园区，以及158个大田项目。该平台还接入了986台水肥机、3119套智能控制设备，以及643套环境采集设备。

目前，这些农业项目普遍采用基质进行无土栽培。刘朝辉表示，若未来水肥机能提供土壤栽培的精确水肥管理策略，其应用范围必将得到更广泛的推广。

农业研究若缺乏数据支撑，就如同烹饪时锅中无米。在省农科院，由于试验田规模不大且人力有限，那些配备了水肥智能管控系统的水肥机，便转化为了数据搜集的重要平台。

丰富的数据资源有助于我们深化验证和锻炼水肥智能管理系统的适应性，使其智能化水平得到显著提升，王丽英如此表述。

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