智慧農(nóng)業(yè)新標(biāo)配！土壤多參數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋50萬畝農(nóng)田

近日，在黃淮海平原的糧食主產(chǎn)區(qū)，一套由國(guó)產(chǎn)土壤多參數(shù)傳感器構(gòu)建的智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)正式投入應(yīng)用。截至目前，該網(wǎng)絡(luò)已覆蓋河南、山東、安徽三省50余萬畝農(nóng)田，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫濕度、酸堿度、氮磷鉀含量等12項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，幫助農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉與施肥，節(jié)水節(jié)肥效率較傳統(tǒng)模式提升40%，達(dá)到國(guó)際農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家同期水平。

毫米級(jí)感知破解“靠天吃飯”難題
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴經(jīng)驗(yàn)判斷土壤狀況，常導(dǎo)致水資源浪費(fèi)和化肥過度使用。此次部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)采用納米級(jí)敏感材料與低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將探測(cè)精度提升至0.1%級(jí)，可穿透30厘米耕作層捕捉數(shù)據(jù)。在山東菏澤的千畝小麥?zhǔn)痉短铮到y(tǒng)通過分析土壤墑情與作物生長(zhǎng)模型，自動(dòng)生成灌溉方案：當(dāng)土壤含水量低于18%時(shí)觸發(fā)滴灌設(shè)備，較人工灌溉節(jié)水55%；根據(jù)氮素消耗曲線精準(zhǔn)補(bǔ)肥，使化肥利用率從35%提高至62%。“過去一季小麥要澆6次水、施4次肥，現(xiàn)在系統(tǒng)說澆2次就夠，畝產(chǎn)反而增加了100斤。”當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶王建國(guó)說。

自主技術(shù)突破海外壟斷
該傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心部件——多參數(shù)集成芯片，由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院聯(lián)合農(nóng)業(yè)科技企業(yè)歷時(shí)5年攻關(guān)完成。研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用石墨烯復(fù)合材料作為導(dǎo)電介質(zhì)，使傳感器在-20℃至60℃環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能，壽命突破8年，而同類進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)其3倍。“我們解決了多參數(shù)交叉干擾的行業(yè)難題，單套設(shè)備成本控制在2000元以內(nèi)，讓中小農(nóng)戶也能用得起。”項(xiàng)目首席科學(xué)家李明博士介紹，目前相關(guān)技術(shù)已獲發(fā)明專利17項(xiàng)，并主導(dǎo)制定2項(xiàng)農(nóng)業(yè)傳感器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

政策賦能加速規(guī)模化推廣
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)專項(xiàng)”為項(xiàng)目提供1.2億元補(bǔ)貼，推動(dòng)傳感器與北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)、無人機(jī)植保等裝備形成協(xié)同效應(yīng)。在安徽亳州中藥材種植基地，傳感器網(wǎng)絡(luò)與區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)結(jié)合，消費(fèi)者掃碼即可查看藥材生長(zhǎng)全過程的土壤數(shù)據(jù)，產(chǎn)品溢價(jià)達(dá)30%。據(jù)測(cè)算，若在全國(guó)20%的耕地推廣該技術(shù)，每年可減少化肥使用量240萬噸、節(jié)約農(nóng)業(yè)用水超600億立方米。

業(yè)內(nèi)專家指出，隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，智慧農(nóng)業(yè)傳感器正從單一監(jiān)測(cè)向智能決策升級(jí)。下一步，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將融入AI算法，使系統(tǒng)具備病蟲害預(yù)警、產(chǎn)量預(yù)測(cè)等功能，助力中國(guó)農(nóng)業(yè)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”模式轉(zhuǎn)型。