科技日?qǐng)?bào)記者 孫明源

每年初冬，是北京甘藍(lán)成熟的季節(jié)。作為一種露地蔬菜，甘藍(lán)種植過程中需要移栽，移栽質(zhì)量和效率直接影響蔬菜生長(zhǎng)與產(chǎn)量。在傳統(tǒng)的移栽作業(yè)中，即使用上了移栽機(jī)，也存在重耕漏耕、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、質(zhì)量不可控、移栽直線度不一致等問題。如今在新場(chǎng)景下，這些問題都得到了有效解決。

北京中科原動(dòng)力科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中科原動(dòng)力”）行政總監(jiān)、正高級(jí)工程師鄭思儀向記者介紹，中科原動(dòng)力與北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心長(zhǎng)期緊密合作，圍繞蔬菜智能化管理、無人化作業(yè)開展了多年的技術(shù)攻關(guān)。該公司打造的露地蔬菜（甘藍(lán)）智能化自主移栽應(yīng)用場(chǎng)景并非只是對(duì)作業(yè)機(jī)具的簡(jiǎn)單升級(jí)，而是綜合運(yùn)用多種技術(shù)，形成了露地甘藍(lán)移栽環(huán)節(jié)中自動(dòng)化取苗、投苗作業(yè)新模式。

在傳統(tǒng)土壤元素檢測(cè)場(chǎng)景中，需要將樣本拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理化分析，而在土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景下，可以實(shí)現(xiàn)土壤元素現(xiàn)場(chǎng)、快速、多指標(biāo)檢測(cè)。參與建設(shè)土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景的北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心副研究員、高級(jí)工程師田宏武告訴記者，新場(chǎng)景正在提升北京市的智慧農(nóng)業(yè)水平。

日前，露地蔬菜（甘藍(lán)）智能化自主移栽應(yīng)用場(chǎng)景和土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景共同入選了北京市11項(xiàng)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)場(chǎng)景成果。

智能移栽質(zhì)量更好

傳統(tǒng)的甘藍(lán)移栽作業(yè)，大部分以人工移栽為主，少部分是半機(jī)械化作業(yè)。移栽作業(yè)面臨人力投入成本高、種植管理環(huán)節(jié)多、移栽質(zhì)量不可控的問題。由于土壤條件的復(fù)雜性，移栽過程中常會(huì)出現(xiàn)漏苗、裸根以及種植密度不均等問題。

同時(shí)，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)機(jī)領(lǐng)域高端先進(jìn)裝備部分關(guān)鍵核心技術(shù)、重要零部件仍依賴進(jìn)口，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝農(nóng)田的協(xié)同配套也亟待加強(qiáng)。此外，品種選育、栽培制度、種植方式、產(chǎn)后加工與機(jī)械化生產(chǎn)的適應(yīng)性也有待提高，集成配套的全程機(jī)械化體系都需完善。

“面對(duì)這些挑戰(zhàn)，中科原動(dòng)力圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)‘耕種管收運(yùn)’全環(huán)節(jié)，開展產(chǎn)學(xué)研用合作，構(gòu)建全程數(shù)字化、精準(zhǔn)化、智能化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，打造了露地蔬菜（甘藍(lán)）智能化自主移栽應(yīng)用場(chǎng)景。”鄭思儀說。

在新場(chǎng)景中，依靠數(shù)字化、智能化手段建設(shè)的露地蔬菜（甘藍(lán)）智能化自主移栽系統(tǒng)，可根據(jù)地塊情況、農(nóng)藝要求、農(nóng)機(jī)具參數(shù)等動(dòng)態(tài)生成無人作業(yè)方案，并選擇適宜的耕作與轉(zhuǎn)彎掉頭方式，減少機(jī)耕道寬度與作業(yè)距離，提高土地利用率。

新場(chǎng)景的主要?jiǎng)?chuàng)新，還包括農(nóng)田環(huán)境下的北斗定位導(dǎo)航、自主路徑規(guī)劃、自動(dòng)取苗投苗、對(duì)位落苗等系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了視覺苗壟識(shí)別位置校正、缽苗柔性?shī)A取等功能。

“新場(chǎng)景能對(duì)移栽作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整取投苗與作業(yè)行進(jìn)速度，提高機(jī)具動(dòng)態(tài)適配與協(xié)同作業(yè)控制效果，自動(dòng)化取投苗成功率超90%?！编嵥純x說。

當(dāng)前我國(guó)正在快速推廣甘藍(lán)的智能無人化作業(yè)場(chǎng)景，各類自動(dòng)采收、運(yùn)輸無人農(nóng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。

“相比采收，移栽工作更加精細(xì)復(fù)雜，我們打造的露地蔬菜（甘藍(lán)）智能化自主移栽應(yīng)用場(chǎng)景可以有效提升作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。”鄭思儀說。

土壤檢測(cè)效率更高

在傳統(tǒng)土壤元素檢測(cè)場(chǎng)景下，實(shí)驗(yàn)室理化分析一次只能檢驗(yàn)少數(shù)幾項(xiàng)指標(biāo)，且檢測(cè)周期可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)天甚至一個(gè)月。這種方法雖然精準(zhǔn)可靠，但是有著成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、覆蓋面小等局限性。

“如果把土壤檢測(cè)比作體檢，我們研發(fā)的就是一種能夠快速進(jìn)行初步總體篩查的新技術(shù)，幫助我們判斷土壤可能存在的問題，然后在此基礎(chǔ)上再做詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)?！碧锖晡湔f。

土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)、快速、多指標(biāo)3個(gè)目標(biāo)。田宏武告訴記者，打造該場(chǎng)景的核心在于傳感器。

“如今，納米等新材料技術(shù)的發(fā)展使得傳感器向著微型化、智能化、多樣化的趨勢(shì)發(fā)展?！碧锖晡湔f。此外，激光誘導(dǎo)擊穿光譜檢測(cè)技術(shù)、復(fù)雜元素譜峰解析技術(shù)、有機(jī)和無機(jī)多元素定量模型等關(guān)鍵技術(shù)也是土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。田宏武介紹，正是新型傳感器及其配套技術(shù)取得的突破，讓土壤元素現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)成為可能。

土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景首次實(shí)現(xiàn)了單設(shè)備、多通道土壤成分的多指標(biāo)同步檢測(cè)，已被應(yīng)用在車載田間巡檢式測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室固定式測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域，可以對(duì)土壤中速效鉀、硝態(tài)氮等營(yíng)養(yǎng)元素，痕量重金屬等污染元素進(jìn)行有效測(cè)量。

“此外，該場(chǎng)景還集成數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)，包含用戶注冊(cè)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載以及空間地圖展示等功能，打造了一個(gè)前所未有的‘應(yīng)用生態(tài)’?！碧锖晡湔f。

據(jù)介紹，土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景取得了多項(xiàng)突破，全指標(biāo)檢測(cè)時(shí)間縮減到10分鐘之內(nèi)，檢測(cè)成本較標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室分析降低了80%以上，并能有效避免二次污染。

目前，土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景已在多地展現(xiàn)出其獨(dú)特價(jià)值。田宏武介紹，以陜西某地為例，當(dāng)?shù)卮嬖诓簧儆?jì)劃轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)用地的工業(yè)用地，在規(guī)劃開發(fā)之前，需要對(duì)這些土地的土壤進(jìn)行摸底調(diào)查。摸底工作時(shí)間緊、任務(wù)重，在該地推廣土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景可有效提升檢測(cè)效率。

“土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景可以對(duì)工業(yè)用地土壤進(jìn)行‘初篩’‘分診’，大大提高了當(dāng)?shù)赝寥罊z測(cè)的效率?！碧锖晡浔硎?，隨著新技術(shù)與新場(chǎng)景的不斷拓展、匹配，土壤元素快速檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景在城市和鄉(xiāng)村都將大有可為。