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科技“巡田”精准“开方”

秋日的许昌,天高云淡。建安区连片玉米田里,玉米进入灌浆成熟期,叶片由浓绿渐次泛黄,穗粒饱满。

田埂上,一架多旋翼无人机平稳升空,沿预设航线低空掠过玉米冠层,多光谱传感器实时采集着作物影像数据。地面上,河南农业大学熊淑萍教授团队的技术人员与市农业技术推广站站长袁建生围在笔记本电脑前,紧盯不断刷新的遥感影像,仔细比对不同田块的植被指数变化,评估一个多月前开出的补肥处方实施效果。

这是该团队自8月中旬强降雨后,对这片玉米田进行的又一次跟踪监测。从雨后紧急诊断到精准补肥,再到持续跟踪评估,无人机遥感和智慧农业技术贯穿了玉米田间管理的全过程。

雨情为令 科技驰援到田头

8月中旬,我市玉米在生长关键期遭遇持续强降雨。部分田块土壤含水量饱和,出现短时积水,玉米根系活力受到抑制,叶片出现褪绿发黄现象。

此时正值玉米拔节至抽雄的产量形成关键阶段,对水分和养分极为敏感。土壤过湿导致根系缺氧、养分淋失加剧,若不能及时诊断长势、精准补肥,将直接影响后期穗粒数和千粒重,进而制约产量形成。

“雨情就是命令。”袁建生回忆,那几天,站里技术人员分片包干,踩着泥水下田查看。

面对突发雨情,市农业技术推广站“第一时间”与河南农业大学熊淑萍教授团队沟通对接。双方迅速组建联合技术服务小组,携带多旋翼无人机及多光谱、高光谱传感设备赶赴现场。

田埂泥泞,设备箱沉甸甸的。技术人员选好起降点,调试航线,无人机腾空而起。短短数小时内,联合小组即完成对重点区域的低空遥感作业,获取玉米冠层植被指数、叶面积指数、株高及土壤含水量等关键参数,为雨后长势评估提供了第一手数据。

“传统的田间调查靠人走、眼看、手摸,不仅效率低,而且难以全面掌握大面积田块的真实差异。”熊淑萍介绍,他们的团队与袁建生团队沟通对接后,迅速赶赴现场,就是要抢在玉米产量形成的关键窗口期,把灾后长势摸清、把管理对策定准。

遥感为眼 精准处方落田块

与普通航拍不同,该小组采用的多光谱与高光谱无人机遥感系统,能够捕捉人眼无法识别的作物光谱特征。通过归一化植被指数、增强型植被指数、光化学反射指数等多个指标的反演模型,可以快速识别玉米受强降雨影响的程度,区分轻度、中度、重度影响区域,并精准定位长势偏弱田块。

“高时效是这次田间管理的关键。”该小组成员说,无人机单架次作业可覆盖数百亩农田,数据回传后结合自主开发的影像处理算法,当天即可生成田间长势分布图和土壤墒情图。相比传统人工调查需要数天才能完成的工作量,遥感技术将诊断周期压缩到小时级,为抢农时、抓管理赢得宝贵窗口。

同时,熊淑萍团队和袁建生团队还利用雷达与光学数据融合的方法,对雨后田间含水量进行反演,明确哪些田块需要先排水降渍、哪些田块可以立即补肥,避免“一刀切”式管理带来的肥料浪费和根系二次缺氧风险。

如果说无人机遥感是“天眼”,那么团队自主研发的小麦—玉米智慧农场系统平台就是“大脑”。该平台集成遥感数据解析、作物生长模拟、养分需求诊断和变量施肥处方生成等功能模块,能够将遥感获取的长势数据与土壤养分、品种特性、生育期等信息相结合,通过内置的玉米施肥决策模型,自动生成差异化补肥方案。

在我市强降雨后的田间管理中,熊淑萍团队根据遥感监测结果,将受影响区域划分为若干管理单元,针对不同单元的玉米长势和土壤养分状况,分别给出氮肥追施量、追肥时期和施肥方式建议。

“长势偏弱、养分淋失严重的地块适当增加追氮量,长势正常的地块维持常规管理,积水尚未排尽的地块先排水、待根系恢复后再补肥。”熊淑萍解释,这种“因地制宜、分类施策”的处方施肥模式,既避免盲目追肥造成的成本增加和环境污染,又能让每一株玉米在关键期得到恰到好处的养分供给。

据介绍,小麦—玉米智慧农场系统平台已在河南多个粮食主产区进行多年示范应用,积累丰富的玉米、小麦生长模型参数和施肥决策经验,具备从数据采集到处方输出的全链条服务能力。其中,玉米施肥决策模型经过多年多点试验校正,能够根据不同产量目标、土壤肥力和作物长势,给出科学合理的施肥推荐,为精准补肥提供核心算法支撑。

校站为桥 智慧良方惠农家

此次能够在强降雨后迅速响应、精准施策,离不开熊淑萍团队深厚的科研积累,也得益于校站双方长期紧密合作。

熊淑萍团队长期从事作物生理生态与智慧农业技术研究,在作物长势遥感监测、养分精准管理、抗逆栽培等方向具有深厚学术积累和实践经验,先后承担多项省部级以上科研项目,围绕小麦、玉米等主要粮食作物,构建多源遥感数据协同的长势监测与产量预测技术体系,研发系列变量施肥决策模型和智慧农场管理平台,相关成果在黄淮海地区多地示范推广,取得显著增产增效效果。

袁建生团队长期扎根生产一线,熟悉许昌乃至豫中地区土壤条件、种植制度和生产特点,拥有完善基层技术推广网络和丰富田间实践经验。双方合作,实现高校前沿技术与地方推广体系优势互补——高校提供遥感监测、模型算法和系统平台等技术支撑,推广站负责田间落实、农户指导和效果跟踪,让先进技术真正落地到田、见效到产。

“把论文写在大地上,把技术送到农民手中。”这是熊淑萍、袁建生团队常挂在嘴边的一句话,也是他们始终践行的理念。此次许昌强降雨后的技术服务,正是校站联手、产学研用协同发力的一次生动实践。

如今,一个多月过去,在双方团队联合技术指导下,我市部分受影响田块已按照补肥处方完成追肥作业,玉米长势正逐步恢复。团队正利用无人机遥感对这些田块进行持续跟踪监测,通过对比补肥前后植被指数变化和长势恢复情况,科学评估补肥效果,并根据玉米生育进程动态调整后续管理方案,力争保证玉米稳产丰收。

袁建生表示,河南农业大学团队带来的遥感监测和精准施肥技术,为当地强降雨后的田间管理提供科学依据,大幅提高管理针对性和时效性,希望今后进一步深化合作,推动智慧农业技术在许昌落地生根、惠及更多农户。

秋风拂过,玉米叶沙沙作响。田埂上,无人机再次升空,沿着绿色与金黄交织的田块低空掠过。电脑屏幕上,植被指数曲线不断更新。保障国家粮食安全的道路上,越来越多的“科技因子”正被注入希望的田野,为玉米稳产丰收注入源源不断的新动能。

编辑:李梦源 刘靖雯   校对:张良

责编:杨仪       终审:刘俊民