河北经济日报记者 吴苗苗 李佳琦

　　“小满小满，麦粒渐满”，随着小满时节的到来，麦田的丰收也响起了前奏。河北省农林科学院粮油作物研究所（以下简称“省农科院粮油所”）的试验田里，作物“膳食营养谱”、农田“气候棉被”、AI智能系统……一项项硬核科技打出一套“组合拳”，为农田管理提质增效按下“加速键”。

　　张经廷（右）在田间测量叶绿素含量。河北经济日报记者 吴苗苗 摄

　　“膳食营养谱” 给农田科学“减肥”

　　“在我们眼里，小麦玉米就像人一样讲究营养均衡，过度施肥，填鸭式喂养，不仅会造成庄稼‘虚胖’，肥料浪费，还会导致土壤‘消化不良’，环境污染。”5月19日清晨，省农科院粮油所堤上试验站的麦田泛起层层涟漪，栽培研究室主任张经廷手持叶绿素测量仪穿梭在麦浪间，他介绍：“我们通过10年的追踪，终于绘制出了小麦玉米的氮养分‘膳食营养谱’。”

　　氮元素是小麦、玉米生长过程中所需要的主要营养成分，氮肥是化肥中的“主力军”。在农业生产过程中，化肥的使用提升了农作物的产量，但由于长期的过量使用，也一定程度上导致了土壤酸化、水体污染、利用率低等一系列问题。因此从2015年开始，农业农村部组织实施“化肥使用量零增长行动”，推动农作物化肥用量持续下降、利用效率不断提高。

　　张经廷（左）测定作物养分含量。河北经济日报记者 吴苗苗 摄

　　怎么样才能既保障粮食稳产高产，又能够减少氮肥的使用量呢？

　　张经廷告诉记者，作物吸收的氮素除了当季施入的化肥氮外，还来自上一茬作物残留的化肥氮、土壤氮、有机肥氮、还田秸秆氮、叶面肥氮等。让多种来源的氮素养分协同高效共用，是解决氮肥减施与作物高产稳产矛盾的有效途径。因此，他们以定量作物氮营养来源组成结构为突破口，创新研究方法，探索小麦玉米吸收的氮素中各种来源所占的比例。

　　为给小麦玉米的生长配置出“黄金营养餐”，张经廷十年如一日，奔波在实验室和试验田。曾经为了得到喷灌设备喷施的叶面肥中，小麦吸收的氮素数据，张经廷和工人们天不亮就来到试验田，趴在田里进行取样，铺隔离层、喷施溶液、去除隔离层、称重、灌水……为了明确叶面氮素吸收分配的动态特征，保证实验的连续性，张经廷顾不上吃饭休息，一直取样到第二天凌晨，有一次还被大雨淋成了落汤鸡。

　　张经廷查看小麦长势。河北经济日报记者 李佳琦 摄

　　“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。农业科研工作者只有深入田间地头，扎根生产一线，才能发现真问题，解决真问题，做出真研究。”张经廷说，给农民做出实实在在的成果是他工作最大的意义。

　　功夫不负有心人，张经廷带领项目团队历经10年系统研究，终于发明了作物主要供氮源的定量研究方法，建立了水肥一体化精准变量施用模式，制定差异化的施肥方案，在作物氮养分来源定量解析与场景融合规模应用方面取得重要创新与突破。

　　“简单来说就是我们明确了小麦玉米吸收的氮素中，各个氮养分来源所占的比例，得到了一份‘膳食营养谱’，今后我们可以根据作物不同生育期、不同田块的营养需求，实现‘智能投喂’，按需施肥，让作物养分充足均衡供应，又避免盲目减肥降低风险。”张经廷笑着说。

　　目前这份作物氮素的“膳食营养谱”已经在农业生产中进行大面积推广应用，让化肥利用率提升20%，相当于每亩农田“瘦身”3-5公斤化肥，却保持稳产增收。项目累计推广808.9万亩，节纯氮2.22万吨，节灌水1.62亿方，增粮3.26亿公斤，增收8.62亿元。去年在以院士为组长的科技成果评价中，该项项目成果被评价为整体水平居国际先进，叶面氮肥效应机理解析达到国际领先水平。

　　试验田里的温度计。河北经济日报记者 吴苗苗 摄

　　“气候棉被” 筑起麦田智慧屏障

　　“看这垄间的秸秆带，这是我们为作物设计的‘智能温控系统’。”张经廷弯腰拨开麦秆，露出覆盖在垄间的秸秆层。覆盖带与种植带交替延伸至整片试验田。

　　从古至今农民常说一句“种地要靠天吃饭”，风调雨顺才能五谷丰登。然而，随着全球气候变暖，极端天气增加，倒春寒、干热风等不利天气会给农作物带来严重减产。

　　“如果在小麦的行间铺上一层秸秆，就像麦田铺上一层大棉被，就可以减缓气温骤变对作物的伤害。”张经廷说。

　　记者看到，试验田里不同色标的标识牌划分出一个个试验区，每块儿试验区作物冠层不同位置和土壤不同深度都插着一支温度计，室外气温32℃的情况下，冠层与土壤温度可以降低3-5度。

　　试验田中的小麦。河北经济日报 李佳琦 摄

　　张经廷介绍，他们正在探索的适应气候变化的“小麦-玉米条带覆秸抗逆减灾新型耕种模式”又被称为“秸秆盖被”，秸秆就像被子一样盖在作物行间，条带覆秸，轮换耕种。

　　“在气温陡升骤降过程中，覆盖秸秆能有效缓解作物冠层温度与土壤温度的剧烈波动，在冬前寒潮或春季倒春寒来临时能显著增强小麦对低温的抵御能力，减少冻害；也可有效降低小麦后期干热风的危害，延缓叶片衰老，增加粒重。”张经廷说，同时，小麦秸秆处理、施肥、旋耕、播种、镇压等多个作业环节一次性实施，节本增效。灌水施肥仅实施于作物种植带，水肥集中且用量大幅减少，提高了水肥利用率，碳足迹降低。

　　据了解，近年来小麦玉米生产中，茎基腐病、赤霉病等病害日趋严重，长期秸秆浅旋还田是重要的成因之一。“秸秆盖被”技术将秸秆覆盖到地表，属于保护性耕作，可显著降低病害与草害的发生。由于作物种植带与秸秆覆盖带交替分布，作物具有边行优势，可以提高产量。秸秆覆盖带与作物耕种带季节间交替轮换，水肥热高效。

　　“这项技术还处于研究阶段，今后我们将和农机专家联合攻关，农艺与农机相融合，研发出配套的农机，体系成熟之后我们将在生产中大面积推广。”张经廷说。

　　宁晋县北楼下村绿色高产示范基地。河北经济日报 李佳琦 摄

　　AI农场解锁丰收“密码”

　　垄头麦色青，迎风笑语生。在宁晋县北楼下村绿色高产示范基地，一望无际的小麦在微风吹拂下泛起阵阵麦浪。

　　“从2012年开始，我们就与宁晋县合作共建了绿色高产示范基地，这里传统经验种田正在转向数据驱动。”张经廷带记者走进智能灌溉区，随着他手机APP指令下达，埋在地下的滴灌管网即刻启动，水肥精准送达作物根部。

　　张经廷（右）与团队成员查看喷灌设备。河北经济日报记者 吴苗苗 摄

　　据了解，近年来，基地打出“培沃良田、选用良种、配套良法、融合良机、建立良制”的“五良”组合拳，实现了高效推广农业科技成果，引领区域农业高质量发展，破解了资源刚性约束下粮食增产、农民增收、农业增效的难题。

　　而在一旁的智能控制中心内，数字化监控平台上展示着基地农作物苗情、墒情、病虫草情和灾情的实时监测数据。

　　“通过气象站和墒情仪，能够精确地掌握土壤的墒情和肥力情况，还有小气候，这样对农业的投入可以做到更精准、更精量，而且可以通过摄像头监控，远程做这些事情，节约了大量的人力。”张经廷介绍，打造无人化智慧农场是基地建设的另外一项重要任务。

　　张经廷介绍智能控制中心内的智慧平台。河北经济日报记者 吴苗苗 摄

　　据介绍，在基地300亩核心区小麦玉米生产中，随着北斗导航、无人驾驶及智能农机具的发展，耕地、播种、收获等环节可基本实现智能化，通过多光谱遥感及204座物联网监测点，实现对卫星遥感、无人机、气象站和高位视频监控等天地空一体化的数字化监控体系整合。智慧农场促进了田间管理由“经验型”向“精准化”转变，实现了节水节肥、单产提升。初步计算实现节水30%，提升效率40%，每亩增收100元以上。

　　“未来我们要把这里打造成以AI为主导的智慧化农场，实现信息化监测、智慧化决策和无人化管理。”张经廷说，AI的应用将会使宁晋基地成为华北区域领先、全国具有较大影响力的，以智慧农业为特色的现代化粮食生产标杆性示范基地，大幅度提高生产效率与资源利用效率。

　　在这片融合了现代科技的土地上，粮食安全的密码正被重新定义——当科技新质生产力扎根沃野，每一寸土地都蕴含着无限可能。