北京市農(nóng)林科學(xué)院：“慧”出強農(nóng)新圖景

建設(shè)農(nóng)業(yè)強國，農(nóng)業(yè)科研院所不可或缺。近年來，北京市農(nóng)林科學(xué)院作為一家地方農(nóng)科院，緊緊圍繞國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略需求和北京市全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興的實際需要，發(fā)揮人才、科技、資源優(yōu)勢，立足北京、輻射全國，持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在京郊和國內(nèi)各地的廣泛應(yīng)用。其中，該院信息技術(shù)研究中心和智能裝備技術(shù)研究中心作為國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)的一支先鋒軍，充分利用自身優(yōu)勢，積極促進(jìn)科技創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)服務(wù)協(xié)同發(fā)展，在多個方面取得了領(lǐng)先成績，為科技強農(nóng)作出了積極貢獻(xiàn)。

引領(lǐng)無人農(nóng)場建設(shè)，加快實現(xiàn)“機器換人”

炎炎烈日下，昌平區(qū)陽坊鎮(zhèn)的蔬菜無人農(nóng)場呈現(xiàn)一派忙碌景象。走近細(xì)看，才發(fā)現(xiàn)在田間勞作的只有一臺臺各式各樣的農(nóng)業(yè)機器人，整地、植保、巡檢……它們有序而熟練地完成各個環(huán)節(jié)，令人嘖嘖稱奇。

這是北京市農(nóng)林科學(xué)院聯(lián)合昌平區(qū)共同建設(shè)的北京市首個生產(chǎn)型蔬菜無人農(nóng)場?！霸诳偯娣e47余畝的農(nóng)場中，70%以上的作業(yè)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了數(shù)字化自主管理，平均節(jié)省水肥10%、節(jié)藥20%，首茬甘藍(lán)實現(xiàn)畝產(chǎn)5000斤并達(dá)到商品化標(biāo)準(zhǔn)。”北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心副主任吳華瑞介紹。

由點及面，在北京成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，北京市農(nóng)林科學(xué)院面向河北張家口、甘肅張掖、重慶等地區(qū)，以及白俄羅斯等國家開展了規(guī)模化推廣應(yīng)用，累計作業(yè)面積已超過6萬畝?！罢w作業(yè)軌跡精度控制在2厘米以內(nèi)，移栽合格率超過90%，采收環(huán)節(jié)較人工采收效率提升12倍以上，破損率小于5%，人力投入總成本大幅降低，實際測產(chǎn)與傳統(tǒng)種植方式產(chǎn)量相當(dāng)。”吳華瑞介紹，該成果入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2020年度十大引領(lǐng)性技術(shù)。

無人農(nóng)場是實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的重要途徑。除了蔬菜之外，小麥、玉米和水稻作為我國三大主要糧食作物，在無人化生產(chǎn)上也迫切需要技術(shù)的支撐。對此，北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心孟志軍研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊，圍繞耕、種、管、收全程農(nóng)機裝備無人化作業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，集成創(chuàng)制了大田無人化生產(chǎn)全程智能作業(yè)裝備，建立了農(nóng)機機群協(xié)同作業(yè)管控云平臺，在國內(nèi)率先構(gòu)建了覆蓋水田、旱田的無人化農(nóng)場技術(shù)體系。

目前，該中心研制的無人化農(nóng)機裝備已在新疆、黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、安徽、上海、江蘇等國內(nèi)多地推廣，有1911臺套大型農(nóng)業(yè)機器人整機及機器人單項技術(shù)系統(tǒng)在這些地方廣泛應(yīng)用，累計完成作業(yè)面積249萬畝。

打破國外技術(shù)壟斷，科技助力耕地保護(hù)

耕地是糧食生產(chǎn)的命根子。當(dāng)前，我國正在開展第三次全國土壤普查，摸清耕地“家底”。為助力各地做好這項工作，信息技術(shù)研究中心經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)了新一代土壤成分快速檢測系統(tǒng)——知土（SmartSoil），具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，能夠在10分鐘之內(nèi)完成主要養(yǎng)分、重金屬及其他多種微量元素的快速測量。

“該系統(tǒng)具有極高的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，受到16項國家發(fā)明專利、2項國際專利、1項美國專利保護(hù)。”智能裝備技術(shù)研究中心副主任董大明介紹。由于該系統(tǒng)具有精準(zhǔn)、快速的優(yōu)勢，受到行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注，并在北京、山東、廣東、湖北、陜西等地得到應(yīng)用。其中，陜西省計劃利用該系統(tǒng)完成全省的土壤摸底調(diào)查，目前該設(shè)備已經(jīng)完成3000多個土壤樣本的檢測，節(jié)省檢測費用約500萬元。

在農(nóng)業(yè)種植中，為了給土壤健康狀況把脈，需要進(jìn)行土壤墑情監(jiān)測。對此，中心還研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列土壤墑情信息測量和采集產(chǎn)品，提高了我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平，打破了國外在某些關(guān)鍵技術(shù)上的壟斷。同時，中心建立土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)，填補了我國土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)的空白。

智能裝備技術(shù)研究中心副主任鄭文剛介紹，全國土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在北京、天津、內(nèi)蒙古、遼寧等全國30個省、市、自治區(qū)得到應(yīng)用，各種感知傳感器推廣使用3萬多套，累積采集氣象與墑情數(shù)據(jù)2.6億多條，推廣面積11338萬畝，平臺注冊用戶2641個，建設(shè)自動站點4564站，建設(shè)農(nóng)田站點4331站，新增產(chǎn)量十多億公斤，年節(jié)約用水20億立方米左右，取得了40多億元的經(jīng)濟(jì)效益。

打造農(nóng)技推廣場景，帶動區(qū)域農(nóng)業(yè)升級

當(dāng)前，平谷區(qū)正在加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)中關(guān)村建設(shè)。針對平谷區(qū)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，智能裝備技術(shù)研究中心先后創(chuàng)建6個“博士”農(nóng)場，推動該區(qū)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效。

在種雞智能化養(yǎng)殖裝備研究與應(yīng)用“博士”農(nóng)場，中心開展死雞/低產(chǎn)雞識別機器人和種蛋多品質(zhì)檢測裝備樣機研發(fā)與測試工作，對新產(chǎn)正常種蛋與異常種蛋進(jìn)行自動檢測，蛋重、蛋形指數(shù)檢測誤差小于等于5%，蛋殼瑕疵檢出率達(dá)90%。

在露地甘藍(lán)水肥藥精準(zhǔn)施用技術(shù)研究應(yīng)用與科普培訓(xùn)“博士”農(nóng)場，甘藍(lán)畝產(chǎn)可達(dá)5000余公斤，每畝銷售收入可達(dá)1萬元，有效帶動了菜農(nóng)增收致富。

“科技小院”是北京市農(nóng)林科學(xué)院開展農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的另一個有效平臺。對此，中心整合優(yōu)勢資源和技術(shù)，打造房山區(qū)石樓鎮(zhèn)襄駙馬莊科技小院幫扶平臺，開展設(shè)施園區(qū)蔬菜優(yōu)良品種引選、水肥一體化智能管控、輕簡高效栽培、病蟲害智能監(jiān)測預(yù)警和綠色防控、尾菜廢棄物資源化利用裝備與綜合管控系統(tǒng)應(yīng)用等，全面提升房山區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)的科技水平。

“目前小院已推廣示范新產(chǎn)品、新技術(shù)共計12項，新優(yōu)品種26個。單棟溫室水肥一體化裝備與技術(shù)應(yīng)用下果類蔬菜實現(xiàn)節(jié)水30%以上，節(jié)省人工成本約1000元每畝?！敝悄苎b備技術(shù)研究中心高級農(nóng)藝師李友麗介紹，除了節(jié)本效果顯著，在經(jīng)濟(jì)效益上也有不俗成績?！靶≡和茝V種植的榆黃菇、雞腿菇等新優(yōu)品種實現(xiàn)增收10%以上，以蘑菇鮮品和加工產(chǎn)品為特色的‘蘑菇宴’農(nóng)家樂戶均增收萬元以上?！崩钣邀愓f。

聚焦產(chǎn)業(yè)不同需求，開展多樣智慧服務(wù)

“只需一部手機，打開果園智慧管理小程序，就可以把果園生產(chǎn)的各方面數(shù)據(jù)看得一清二楚，什么時候施肥打藥只要輕輕一點就好了。”如今，在昌平區(qū)天匯蘋果園，智慧果園的生產(chǎn)方式讓果農(nóng)們贊不絕口。

為推動智慧果園建設(shè)，智能裝備技術(shù)研究中心智慧果園團(tuán)隊在昌平天匯蘋果園、大興韓家鋪梨園以及平谷后店科技小院桃園建立了典型示范基地。據(jù)悉，與傳統(tǒng)果園管理方式相比，智慧果園顯著提升了精細(xì)化管理水平，智能灌溉與水肥藥一體化的應(yīng)用減少施肥用量15%、減少農(nóng)藥用量10%。

如今，智慧果園已成功推廣到安徽、山西和陜西等地?！拔覀冊诎不战ㄔO(shè)碭山酥梨數(shù)字園區(qū)1000畝，在山西西里建設(shè)蘋果全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)試點70畝，在陜西洛川建設(shè)試點430畝，取得較好推廣應(yīng)用效果。”智能裝備技術(shù)研究中心教授級高級工程師吳建偉介紹。

同樣是果園，順義區(qū)的北京葫蘆娃生態(tài)農(nóng)業(yè)果園則有著不一樣的智慧場景。在這里，游客只需用手機掃一掃二維碼，就能通過AR的方式進(jìn)行園區(qū)探秘，別有一番樂趣。

為提升果園觀光的智能化水平和服務(wù)能力，針對京郊小規(guī)模農(nóng)業(yè)園區(qū)在農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)產(chǎn)品宣傳營銷以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增值服務(wù)等方面所面臨的信息化技術(shù)支撐不夠和新型技術(shù)應(yīng)用不足等問題，信息技術(shù)研究中心基于農(nóng)業(yè)三維數(shù)字化技術(shù)和三維交互技術(shù)，設(shè)計研發(fā)了果園觀光旅游增強現(xiàn)實系統(tǒng)和AR體驗式休閑農(nóng)業(yè)認(rèn)種認(rèn)養(yǎng)系統(tǒng)。

“該系統(tǒng)在果園的落地應(yīng)用，不僅吸引了游客，也拓展了果園的發(fā)展渠道。平臺上線后交易量提升20%，觀光旅游人次提升了30%?！北本┖J娃生態(tài)農(nóng)業(yè)果園總經(jīng)理王崇平表示。（蘆曉春）