近年來，北京市土肥工作站按照都市型現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的需要，提出了“用智慧土肥創(chuàng)造農業(yè)未來”的策略，隨之以數(shù)字化、智能化、信息化為主要內容的“智慧土肥”科技創(chuàng)新活動在北京土肥系統(tǒng)迅速興起，形成了一大批高效、生態(tài)、安全型技術和技術產品，并在京津冀地區(qū)迅速推廣應用。
那么，究竟何為智慧土肥？智慧土肥有哪些好處？對保障我國糧食安全將起到哪些作用？記者近日走訪了北京市土肥工作站和京郊多處農業(yè)合作社一探究竟。
農戶不出屋 便知田間事 當前，我國農業(yè)生產面臨的環(huán)境壓力增大，土壤及地下水亟待保護。在一些優(yōu)質農田區(qū)，因長期墾殖、開采以及大量使用
化肥和
農藥，造成土壤有機質含量下降，土壤或酸化或鹽漬化加重，耕地微生物系統(tǒng)惡化，土壤板結，耕地質量呈下降態(tài)勢，土壤健康度呈“亞健康”狀態(tài)。
在此背景下，調整肥料結構與施用方法，不斷提高肥料利用率，減少肥料尤其是化學肥料殘留與積累，讓土地不僅科學合理地“缺什么補什么”，而且“健康、健壯”地“生產勞動”顯得尤為重要。
在北京市房山區(qū)韓村河村種糧大戶杜新家，記者看到他熟練地打開電腦，點擊進入北京市土肥信息網，打開測土配方施肥欄目，很快在農戶田地信息中找到了自己的名字。杜新按照系統(tǒng)提示，將自家800畝耕地土壤養(yǎng)分含量、目標產量等數(shù)據輸入到相應的表格內確認后，電腦屏幕上隨即顯示出相應作物測土配方施肥技術，并在線與區(qū)土肥站訂購了專用配方肥，整個過程不到3分鐘。
“自從用了這套系統(tǒng)，施肥比以前方便多了，知道自家地里缺什么，該補什么，也知道什么作物該用什么肥料，農作物產量有了很大提高。”杜新告訴記者。
杜新之所以能在短短幾分鐘內就獲取到作物的“電子處方”，這都仰仗著北京市土肥數(shù)據庫。提起這個數(shù)據庫，北京市土肥工作站站長趙永志頗有些自豪，這是北京市土肥工作站和中國農業(yè)大學共同開發(fā)研究，歷時6年時間建立起來的。
那么，這是怎樣一個數(shù)據庫呢？它都為農民帶來哪些便利？
趙永志介紹說，數(shù)據庫內存儲著北京市土壤空間分布的規(guī)律、類型和面積數(shù)量等海量信息，以及土壤的有機質、pH值、全氮、全磷、全鉀等各種土壤屬性數(shù)據，參照相關標準以50畝地塊為土壤單元，把土壤屬性數(shù)據庫中的不同屬性數(shù)據有機連接起來，使數(shù)據庫覆蓋全北京周邊的耕地和土壤。
查詢時，用戶只需輸入土壤單元編碼或行政村名，即了解到相應的耕地土壤信息，以及相關點位的耕地和土壤信息，且信息和數(shù)據隨時更新。
此外，數(shù)據庫還儲存著北京郊區(qū)土壤邊界、土壤類型、地形地貌、排灌水系統(tǒng)、30多年的土壤測試結果、化肥使用情況以及歷年產量結果。土肥專家們通過對歷年產量圖分析田間產量變異情況找出作物不同產量區(qū)域，通過產量圖與其他相關因素圖層再進行比較分析，計算出影響作物生長的主要限制因素，在此基礎上制定出該地塊所種植作物的精準施肥技術。
具體過程是，將土壤養(yǎng)分含量及供應能力、不同作物需肥規(guī)律、目標產量所需氮、磷、鉀及中、微量元素等養(yǎng)分數(shù)量的數(shù)據，輸入土肥數(shù)據庫內進行分析，制定出某一地塊或地區(qū)種植的某一作物施肥技術，實現(xiàn)土壤缺什么元素就補充什么元素，作物需要多少就補多少，將肥料投入控制在科學合理的范圍內，實現(xiàn)各種養(yǎng)分平衡供應，滿足作物需要。
“土肥數(shù)據庫是智慧土肥中很重要的一個組成部分。”趙永志告訴記者，所謂智慧土肥，實際上就是集移動互聯(lián)網、云計算和物聯(lián)網技術為一體，依托部署在農業(yè)生產現(xiàn)場的各種傳感節(jié)點和無線通信網絡，實現(xiàn)土肥生產環(huán)境的智能感知、智能預警、智能分析、專家在線指導，為土肥生產提供精準化服務、可視化管理以及智能化決策，從而達到減少化肥用量，提高作物產量，改善農產品品質和保持土壤生態(tài)健康和可持續(xù)利用的目的。
有了新技術 節(jié)水又節(jié)肥 在北京昌平區(qū)興壽鎮(zhèn)鑫城緣果品專業(yè)合作社溫室循環(huán)式水肥一體化栽培技術模式試驗區(qū)內，理事長崔維國仔細查看著田間試驗記錄。
“真讓我意外，這種循環(huán)式水肥一體化栽培技術，比以前滴灌式栽培技術每畝用水量竟然少了將近80噸、用肥量少了10多公斤。”崔維國感嘆道。
據介紹，草莓每年8月底栽植，第二年5月下旬拉秧，生長期長達9個多月。
過去，草莓追肥用的是傳統(tǒng)“水壓肥”方法，即將化肥撒在田里，然后澆水，使化肥溶解在水中并隨之滲入地下。而澆水時采取的是微噴技術。這樣下來，每畝草莓用水量高達200多方、化肥用量近百公斤。
“其實，我們知道草莓生長根本用不了這么多的水和肥，但當時沒有更好的辦法。”崔維國回憶說。
趙永志的話也印證了崔維國的感受：傳統(tǒng)的“水壓肥”方法，施肥時不管草莓是否缺水都要澆水，費水又費肥；而微噴技術只是將傳統(tǒng)的大水漫灌改變?yōu)閲娝啵]有對灌溉方式產生質的變化。這樣的施水施肥方式不能實現(xiàn)真正的節(jié)約資源。而循環(huán)式水肥一體化就不一樣了，該技術的最大特點在于循環(huán)。
據介紹，循環(huán)式水肥一體化技術模式由控制系統(tǒng)、澆灌系統(tǒng)、栽植系統(tǒng)三部分組成。栽植系統(tǒng)由PVC管道和固定架等構成，PVC管道臥式固定在固定架上。在PVC管道上方鉆出等距離圓孔，用于栽植草莓秧苗。澆灌系統(tǒng)由營養(yǎng)液存儲裝置、循環(huán)裝置等部分組成。
存儲罐內存放的營養(yǎng)液體，是根據草莓生長發(fā)育不同階段所需營養(yǎng)元素及比例專門配制而成的，可以完全滿足草莓不同生長發(fā)育時期對各種養(yǎng)分的需要。草莓秧苗栽植后，控制系統(tǒng)會按照設定的時間段，啟動、關閉澆灌系統(tǒng)。澆灌系統(tǒng)啟動后，一定時間段內營養(yǎng)液體在循環(huán)裝置的控制下，不間斷地從PVC管的前端流向末端，再流回到存儲裝置內。草莓也在營養(yǎng)液體循環(huán)過程中，吸收到水分和養(yǎng)分。
“用戶只需在大棚外的控制室就可以完成一切操作過程，并且能實時監(jiān)控觀看作物的生長狀況。遇到問題還有土肥專家在線全程指導，徹底改變了以往單純依靠經驗進行農業(yè)生產的模式。”昌平區(qū)土肥站副站長徐明澤告訴記者。
據測算，循環(huán)式水肥一體化栽培技術模式栽培草莓，每畝用水僅為40.9噸，用肥45.5公斤；與滴灌式水肥一體化栽培技術模式相比，每畝節(jié)水近90噸，節(jié)省化肥14.5公斤。
果品不理想 土肥來幫忙 記者了解到，土壤情況直接關系到作物的口感。拿草莓來說，生長前期，需要植株健壯，根系發(fā)展，所以需要施好底肥，不僅要施有機肥，還應適當補充氮
磷肥；到了開花期，需要補充中微量元素；到果實開始坐果膨大以及到了后期，加強草莓的糖分需要補充
鉀肥。因此，什么時間施什么樣的肥相當關鍵，如果摸不清作物生長中的需求，很容易前功盡棄。
過去，京郊農業(yè)在生產中存在著重化肥、輕有機肥，重氮磷肥、輕鉀肥的現(xiàn)象，在提高果蔬產量和生長速度的同時，也造成了口味下降。
昌平區(qū)興壽鎮(zhèn)香屯村天成種植園經理陳慶金從2005年起經營草莓采摘園，可草莓口味總是偏酸，采摘的人很少。后來，他請北京市土肥工作站的技術人員來 “把脈診斷”，通過抽取土樣和草莓樣本檢測發(fā)現(xiàn)，溫室內土壤養(yǎng)分氮元素多、鉀元素偏少，這導致草莓變酸。技術人員為陳慶金家的草莓量身制定出一套施肥方案和施肥技術，并調節(jié)出偏酸、偏甜、酸甜適中3種口味。
此后，陳慶金家的草莓便一炮打響，很多周邊地區(qū)的游客都慕名前來采摘。那一年，陳慶金家草莓的效益增加了三成多，每畝收入10多萬元。
說起運用土肥技術改變農作物品質，趙永志又回憶起另外一段經歷。上世紀，京東黃桃曾被譽為北京大桃珍品中的珍品。而近十幾年來，品質逐年走下坡路，歪果、裂果率較大，口感變差。后來，隨著北京市場上不斷引進新的鮮桃品種，京東黃桃?guī)缀踅^跡。
為使這一桃中珍品流傳下來，北京市土肥工作站技術人員來到京東黃桃故鄉(xiāng)——通州區(qū)漷縣鎮(zhèn)，經過半個月的土樣、水質檢測，終于找出京東黃桃品質變差的 “病根”：土壤堿性太大，土壤生物系統(tǒng)很差，同時地力不高，不僅氮、磷、鉀主要營養(yǎng)元素明顯不足，而且鈣、鐵、硼等中微量元素更是缺乏。
隨后，土肥專家們將相關信息輸入土肥數(shù)據庫內進行分析，并專門定制出土壤生物改良和土壤培肥技術方案，針對京東黃桃營養(yǎng)需求規(guī)律配置了專用配方肥和配套施肥技術。經過不斷調理平衡施肥，幾年后，京東黃桃不僅恢復了以往的品質，而且果實碩大端正，顏色鮮亮，口味更加地道純正。如今在市場上，一個黃桃的價格要在10多元錢，而且供不應求。
趙永志說，有“智慧土肥”的支撐，京郊農產品開始優(yōu)質高端起來，這些優(yōu)質高端農產品不僅為農民帶來了實實在在的利益，而且讓市民大飽口福。
土肥一體化 還需合力抓 前不久，京津冀三地土壤肥料系統(tǒng)攜手創(chuàng)建了土肥水協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新聯(lián)盟，開展“智慧土肥”建設，推廣水肥一體化高效灌溉施肥、污染土壤修復技術、土肥水資源高效利用、物聯(lián)網應用等一批創(chuàng)新技術。
“這是京津冀‘智慧土肥’一體化進程中的重要一步。”趙永志認為，京津冀在地質、氣候、土壤及生物群落等方面是一個完整的地域系統(tǒng)。在國家發(fā)展京津冀一體化的大背景下，土肥工作也應該順應這一發(fā)展趨勢，實現(xiàn)京津冀地區(qū)土肥一體化發(fā)展。
北運河是我國南北大運河北段，自通州區(qū)至天津入海河處，長186公里，承擔著流域內90%的排水任務。同時，北運河流域是京郊以及北京周邊地區(qū)農產品的主要產區(qū)，在穩(wěn)定首都農產品市場特別是農產品的應急供應中發(fā)揮著重要作用。
“北運河也是北京遭受污染較為嚴重的河道。流域范圍內每年向北運河排放的COD總量高達約9萬噸。其中，化肥是北運河流域的重要污染源。”趙永志告訴記者。
那么，如何解決北運河流域農業(yè)面臨的“兩難”問題？做到既治理，又保證農業(yè)可持續(xù)發(fā)展？
“化肥無害，錯在人為。將化肥投入控制在科學的范圍內，是北運河流域農業(yè)面源污染治理過程中的關鍵；而農民使用配方肥料，則是破解‘兩難’的難點和落腳點。”趙永志說。
為讓農民用上與北運河流域農業(yè)面源污染治理工程要求相一致的配方肥，土肥系統(tǒng)通過創(chuàng)新土肥技術推廣服務方式，將有形肥料和無形技術融合在一起送到農民手中。在配方肥生產和配送過程中，市土肥站根據治理工程要求制定配方肥生產標準，通過招標選定企業(yè)生產配方肥生產資格；區(qū)縣土肥站從中標企業(yè)選定本區(qū)縣配方肥生產企業(yè)；被選定的肥料生產企業(yè)按照土肥站提供的配方肥標準、數(shù)量和品種進行生產，并將配方肥配送到區(qū)縣總店；總店根據分店所需數(shù)量和品種，將配方肥配送到分店；分店根據農戶需求數(shù)量和品種配送到戶，同時負責使用配方肥的指導和宣傳，了解農民的需求等工作。
2014年，土肥系統(tǒng)在北運河流域治理示范區(qū)域內，累計推廣以有機肥、配方肥、緩釋肥和農業(yè)生產廢棄物循環(huán)利用為主要內容的綜合治理技術88.7萬畝，節(jié)肥1537噸，增收節(jié)支5656萬元，化肥利用率提高3至5個百分點。北運河流域推廣土肥綜合治理技術以來，共計減排3.11萬噸。
北運河污染治理是京津冀地區(qū)土肥科學利用促進增產增收的一個縮影。目前，三地土肥部門正共同編制《京津冀土肥水科技發(fā)展規(guī)劃》，通過規(guī)劃引領、資源整合、信息共享、合作共贏的機制，積極推動科技創(chuàng)新與技術成果轉化落地，共同打造推介一批土肥水高效利用示范園區(qū)、一批土肥水企業(yè)、一批土肥水技術產品。
