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深耕智慧农业赋能乡村振兴“85”后博士扎根田间十二载

文章来源:数字技术与工程学院 文章作者:甬派 发布时间:2023.04.07

        农业专家张育斌坐在宁波财经学院办公室,点点手机,远在100多公里外的象山县高泥村20亩共享农田就可自主灌溉。

这是智慧农田的小切口。倘若跟随记者来到他的智能节水灌溉实验室,对于未来农业的想象远超灌溉,还有大数据、人工智能加持下的农田监控、决策、水肥气温全自动智能化操作系统。一句话,未来农业就像无人驾驶,智能精准、按需生产。
手机看墒情,点点屏幕就可远程灌溉
走进张育斌在宁财院的智能节水灌溉实验室,一套水肥一体灌溉系统呈现在眼前。“这个是控制系统,屏幕上点一下,你看这个沙盘,我们模拟不同地形,不同灌溉方式,滴灌、喷灌这些都开始工作了。”张育斌语速飞快。
水肥一体化技术,是借助压力系统把可溶性固体或者液体肥料,按照土壤养分含量和作物种类的需肥规律,配兑成肥液和灌溉水一起施作于农作物。简单讲,就是水肥混合通过灌溉系统作用于农田。
这个技术的关键在于不同地形如何实现智能灌溉。
沙盘呈现了农田、果园、丘陵、温室大棚不同的灌溉系统。大面积平整土地采用喷灌;丘陵地带分层加压,把水一层一层喷淋作用于山野,也可以通过无人机淋灌作业;温室大棚可以采用土下埋管滴灌,让水肥直接作用于植物根部。
“我们还在地块插入水肥监测传感器,做到土壤墒情实时检测,我们把这些数据传上云端,一方面可以根据墒情、气象条件和植物生长规律,按需作业。另一方面当引入AI系统,那么这些外在数据,结合植物生长数据模型,AI系统不断学习就能发展出自我决策系统,农业也就进入了人工智能、无人驾驶时代了。”张育斌说。
张育斌的这套水肥一体系统已经在宁波江北、余姚、象山等30余处农田或种植基地运行。他点点手机屏幕,100多公里外的象山县黄避岙乡高泥村20亩共享农田的土壤墒情数据一目了然:土温:16.1℃,土湿:57.2%
据了解,与传统的灌溉与施肥措施相比,水肥一体化优势明显。经过测算,水肥一体化设备投用后,亩均可实现节水约45%,节肥约35%,节省人力80%以上。“我们还可以把氧气打进水里,增加灌溉水的含氧量,提高作物产量和改善品质。如果应用太阳能板光伏供电还可以节能,同性能的水肥一体节能型灌溉设备,我们的价格比国外便宜一半。”张育斌说。
为了搞研究,他承包土地当农民
“85后”专家张育斌是宁波财经学院副教授,也是宁波市农田建设专家库专家。
和实验室专家不一样的是,张育斌的实验室在农田、滩涂和高山,他要解决的不是学术问题,而是用科技解决小到水渠水量测算,大到智慧农田管理系统的实际问题。
虽然是高校教师,但张育斌一年有三分之一的时间在乡野。“最忙的就是七八月份,最热的时候,我要带着团队到农田看设备运行。节水灌溉设备大多也集中在夏季施工,吃住在野外,团队小伙子、小姑娘顶不牢,中暑是常事。”张育斌告诉记者,他不光要查看农田灌溉设备。作为宁波市水利局专家,他还要巡访全市水站。
这些水站位于偏远山区,汽车不能到达的地方,张育斌要爬山查看架在山顶的水站。“只能趁周末、假期去看水站,最远的一次刷了3万多步,到家沾上枕头就睡着了。”张育斌了解宁波的水资源,也亲眼看到夏季枯水期,山区老太走上几公里挑水吃。
这更坚定了他要把聪明才智用在节水灌溉领域的决心。他的硕博研究方向也是为了解决农田水利的实际问题去深造。“我本科读的是通信技术,硕士研究生读控制技术,这两个专业搞搞设备、开发软件够用了,但是农田水利很多问题光有技术也不行,工作之后我又去读了智能灌溉的博士。现在我和团队在学习流体力学,就是想办法把水肥混合后怎样搅拌地更均匀。”张育斌聊到他的农田灌溉,充满激情,随手拿起一根塑料管给记者做演示。“你看,如果我把这个水管管壁做成螺旋状的,水肥一体施压进来,螺旋搅拌后喷出来的水肥是不是更均匀?”张育斌痴迷于做一个“问题终结者”。
研究需要设备,他自掏腰包十多万买器材;灌溉设备需要与工厂合作定制,他就去找企业;设备做好了需要实验田,他就自掏腰包租赁土地搞研究……正是十余年如一日的忘我钻研,张育斌和他的团队终于做成了一套自己的水肥一体化设备。
小发明解决大问题,他的快乐在田间地头
张育斌的研究奔着“解决问题”去,他成了乡亲们喜欢的“专家”。
“手机通讯录里一大半是农业合作社负责人,农技站的工作人员。一个电话
过来,我就去给他们想办法。”张育斌有这样的兴趣,也有这样的自信。
“喷淋灌溉的管子架设到农作物上方,然后再插孔沿着管子流下来。之前一直是插孔,时间长了孔洞松动漏水,要经常更换。这个事我就琢磨很久,我就把它设计成螺纹口,像瓶盖一样的这么个小东西,一头拧在主管道上,一头接水管实现喷淋,既不会松动漏水,也不会影响末端水压,用个十几年不会坏。”张育斌说,这么一个个小小改动,就解决了农田水利灌溉中“滴冒跑漏”的问题。
讲到这些,记者深切感受到:他的热爱、他的得意、他的快乐,全在这些不起眼,但非常实用的设计中。他也把他的钻研、他的热爱,传递给学生。“我的学生跟着我,一起往乡下跑,一起做研究。在解决实际问题中,他们的能力发展很快。好多我带的学生毕业从事的就是农田水利工作,因为熟悉情况,又有解决问题的能力,一上岗就能工作。”
张育斌十几年都在与农业打交道,乐此不疲,”你为乡亲解决一个小问题,他们打心眼里感谢你。乡亲们的一句感谢是我做研究最大的动力。”
对于农业的未来发展,张育斌也有着自己的憧憬,“现在的控制系统,专业人员能看懂,老百姓看不懂。我正在做的数字孪生和智能灌溉技术研究,就是把终端做成VR一样,是农田生产的虚拟镜像,老百姓一看就明白就能操作。如果再加上人工智能,未来农业就是精准操控、按需生产,你想要尺寸多大、甜度多少的草莓,就可以私人定制。”张育斌说,未来农业是有待创造的星辰大海,而他只是万千人中的小小拓荒者。通讯员:王冬晓