破解三大难题 稳定种植收益
杭职院教授吕伟德谈如何运用物联网技术种好西红花
□本报记者 葛勇进 文/摄
西红花又名藏红花、番红花，是名贵中药材。由于市场需求大，种植效益好，受到不少农民青睐，近年来种植面积逐渐增加。然而，作为外来物种，西红花的种植技术要求高，生产管理难度大，稍不注意，就会出现种球不发根、花丝减产、球茎腐烂等问题，从而影响西红花的产量和品质。那么，如何有效破解西红花种植难题？近日，在杭举行的西红花产业科技创新产学研合作论坛上，杭州职业技术学院教授吕伟德提出运用物联网技术解决西红花栽培难题。吕教授从生产问题入手，介绍了基于物联网技术的西红花精准栽培管理方案，包括环境调控、病虫防治、水肥一体、基质栽培、土壤治理等生产环节的农艺优化，通过实施智能化管理，实现精准、高效率、低成本生产西红花，并能提高西红花的产量与品质，助力西红花产业可持续发展。
杭州是我国西红花栽培发源地
西红花原产于地中海沿岸希腊、西班牙、波斯等地，我国西红花曾长期依赖进口，直到1965年才首次引进西红花种球，在原杭州药物试验场试种，并取得成功。在栽培推广实践中，我省专家还因地制宜地开展科学研究，首创了“室内栽培收花，田间繁殖球茎”的二段栽培法，在全国各地推广。现今，西红花人工栽培已遍布浙江、江苏、上海、安徽、河南、湖北、新疆等地。
建德市三都镇因气候比较适合西红花栽培，种植效益好，农民积极性高，目前已成为我国西红花种植面积最大的区域，种植面积持续稳定在3000多亩，占全省种植面积一半以上，年产值超过1亿元，西红花产业和技术在全国处于领先地位。建德三都镇也因此成为“中国西红花之乡”。2018年，西红花入选我省新“浙八味”中药材培育品种。
建德市三都西红花专业合作社负责人王根法是我国西红花产业的带头人，他利用农田种水稻的冬季农闲时节，带领合作社社员在家乡种植了2000多亩西红花，带动当地农民一起致富。
“西红花有药用价值的部分是花丝，每亩西红花大约能收一斤花丝，现在每斤收购价在2万-3万元，农户还能在地里繁育西红花种球出售，每斤价格是20多元。目前，农民大都采用西红花-水稻轮作模式，在保证粮食生产的同时，又能增加收入，我们建德等地农户将这种模式称为‘千斤粮万元钱’高产高效模式。”王根法说。
三大难题制约产业发展
虽然种植西红花效益可观，但作为外来物种，西红花的种植条件要求极为苛刻，在室内培育期间，一旦光照、温湿度、通风条件等控制不好，就有可能出现萎花、腐烂，造成产量和质量下降。此外，西红花生产地区都不同程度地出现连作障碍，球茎越种越小，小球茎开花少，且花丝个头小、品质差，甚至不开花，从而失去价值。加上种植西红花投资成本高、劳动用工量大等问题，这些因素制约了西红花产业的发展。
长期从事西红花繁殖与栽培技术研究的杭州职业技术学院教授吕伟德介绍，虽然西红花二段栽培法是经过生产实践检验、行之有效的栽培技术，但这一技术是在没有人工干预的自然条件下进行的，普遍存在三大问题：花丝产量不稳，品质容易下降，种球易腐烂甚至绝产等。
吕伟德介绍，西红花种球在室内培育期间，温度过高或过低，都会影响种球发芽时间及花芽分化；湿度不够，发芽后又会出现开花受阻，产量下降；在田间生产管理中，如技术应用不当，则会出现种球退化、腐烂等情况。随着西红花产业的发展，目前种植技术短缺、种源品系混乱、科技创新力不强等问题随之突现，不能满足生产需要，从而制约了产业的可持续发展。
物联网技术破解栽培难题
为进一步提升我省西红花产业发展水平，由吕伟德教授与饶君凤教授领衔的杭州职业技术学院西红花研究团队与杭州鸿越生态农业科技有限公司开展合作，在杭州市科技局的大力支持下，开发农业物联网系统应用到西红花栽培中，实施精准化管理，从而破解了西红花种植难题，取得了独创性研究成果，为我省西红花产业健康发展提供了全新的技术保障。
我省种植西红花一般当年11月至翌年5月中旬为大田种球繁育阶段。一般11月中旬室内球茎开花结束后，将球茎移至大田种植，球茎发根、长叶、繁殖子代球茎，至翌年5月中旬，地上叶片完全枯萎，收获地下子球茎。而5月至11月为室内培育开花阶段。
针对目前西红花生产主要面临的灾害天气频繁造成的花期失控、花丝产量不稳定以及种球腐烂、种球减产等问题，吕伟德科研团队研究出运用物联网技术解决西红花种植难题方案，包括温湿度管理、病虫害防治、壮芽促花叶面肥、种球消毒、农药化肥使用、解决连作障碍、后期科学管理等一系列配套技术，实施精准栽培。
吕伟德介绍，5-6月是西红花种球腐烂的高峰期，管理措施不科学，烂球率会很高。大田生长期，当气温2-5℃时，球茎开始生长，最适生长温度为10-15℃；高于25℃，叶片逐渐变黄；超过30℃，植株停止生长，叶片枯萎，球茎转入休眠。为减轻烂球发生，大田采挖时，需进行干燥处理，上架前适当高温晒干，上架发芽期保持通风阴凉环境。
7月至8月中旬，西红花进入同化叶分化期，室内培育期间，重点是控温保湿，室温控制在23-28℃；8-9月中旬，进入花芽分化期，室温控制在24-27℃；9月中旬-10月下旬，球茎抽芽期，室温控制在16-23℃；10月底-11月中下旬开花期，最适温度为15-18℃。除开花期空气相对湿度应保持在95%外，其余阶段均应保持在80%，球茎不能直接接触水，否则容易提早发根，导致球茎腐败。
为了精准化管理西红花生长，吕伟德团队在西红花种球培育室安装了物联网系统，围绕西红花的整个种植过程，实时监控与干预太阳辐射、雨量、风速、风量等环境因素，动态测量不同时期的土壤水分，所有采集的土壤、气象、水质、肥料、病虫害等信息均自动实时传输到平台上，实时掌握西红花的生长过程，同时，通过互联网设备和信息系统及时进行智能化控制。
吕伟德介绍，根据西红花的生长特点，采用物联网技术自动控制花房的空调设备、循环风机、风扇、雾化器、补光及地面洒水系统，综合调节西红花从花芽分化至开花采花期间的空气温湿度、地面水分和光照条件，精准管理水肥，以减少病虫害发生，让西红花在良好的环境中健康成长。通过物联网技术，西红花的开花时间比传统管理提前10-15天，出花率提高20%以上，球茎腐烂问题基本解决（普通农户烂种率一般达到40%左右），花丝产量可以提高40%以上，而且10克以下的球茎也基本能开1朵花。
此外，针对我省气候特点，在田间管理上运用物联网系统，可对遮阳设施和水肥一体化系统自动控制，从而将西红花移栽进间提前至10底，显著延长生育期，同时实现西红花配方施肥，满足其营养需要，有效克服土壤缺素引起的连作障碍问题，大大降低化肥用量及人工成本，且西红花球茎发育健壮，产量提高25%以上，烂种率控制在5%以下，效益十分显著。
“农民在种植西红花过程中，当碰到种质退化、花丝产量不稳、球茎腐烂等问题，由于缺乏专家技术指导，常常束手无措，造成损失。希望更多的农民了解掌握农业物联网技术，解决生产难题，稳定生产收益。”吕伟德说。
辅助阅读
西红花的三大真相
1.藏红花并非产于西藏
西红花又称藏红花、番红花，一直以来，不少人认为藏红花是产于西藏，这其实是个误解。
伊朗是世界上最早种植西红花的国家，早在上古时期，已经开始大面积人工栽培西红花。明朝时，西红花沿丝绸之路，经西藏传入中国，因此国内俗称为藏红花。当然，现在西藏地区也有引种的西红花，但球茎栽培没有成功。失败的原因就在于西藏太冷，西红花幼苗生长耐受不了过低的温度，人工种植的难度很大，无法实现量产。
国产西红花在种植成本上比伊朗西红花高很多，但在价格和总产量上无法跟伊朗西红花竞争，所以选择了小众的高端路线。国产西红花在种植、采摘、烘干等各个环节都要求严格，为了卖到更好的价格，花农们也是竭尽所能地保证品质。所以整体上国产西红花的品质是有保障的。
2.红色的花，金黄色的茶
有人看到火红的西红花花柱，就觉得这东西加在菜肴里面一定是红色的，或者说泡出来的茶水是红色的。如果你买到的西红花果真如此，那就不要再吃了，因为泡出红水的西红花一定是假的。
西红花中的色素主要由藏红花素、藏红花酸、胡萝卜素、番茄红素和玉米黄质组成。其中，藏红花素是西红花中色素的主力，但是这类色素的颜色并非火红。真正高品质的西红花浸泡过的水溶液，应该是像洒满阳光的金黄色。所以，西红花调味儿和染色的海鲜饭也是金黄色的。能把手指都染红的西红花，必然是假货。
在传统中医中，西红花有着活血化瘀、凉血解毒的功效，于是在国内，人们更加推崇西红花的药理价值，泡水、泡酒，拿来当作保健养生的灵药；而在西方料理中，迷人的香气和金黄的色泽才是人们钟爱它的理由，欧洲、中东、北非各国各地的菜肴，只要加上西红花，就多了丝温暖的异域灵气。
3.贵如黄金的缘由
西红花是一种重要和名贵的中药材、香料和染料，具有很高的经济价值，大约75000朵西红花的花或225000个精心挑选的柱头才能生产出一磅（约454克）的药材。目前市场上，高等级的西红花售价可以高达每克80元人民币。这样高昂的身价，除了西红花柱头本身就细小之外，昂贵的人工成本也是重要的原因。一般来说，1磅商品西红花需要采集75000朵花，需要一个熟练工人工作20个小时。另外，西红花的花期很短，开放集中，所有的花朵会在一到两周时间内完成开花过程，这无形中进一步推升了价格。所以，西红花也成为世界上最贵重的香料之一。
国际市场上，1千克优质西红花的价格超过5000美元。西红花的全球产量市场价值近10亿美元。虽然中东和西方对西红花的需求日益增加，但全球西红花的产量一直保持在大约每年300吨左右，一些西红花传统
生产国家的产量甚至在下
降。由于其高需求量和低
供应量，因此会有不法分
子往西红花里掺入红花、
菊花的舌状花，或者胡萝卜
肉质根、染色的玉米须、莲藕柱头或纸纤维等，非法牟取暴利。
杭州职业技术学院 吕伟德
吕伟德（左一）带领参观者观看西红花物联网技术应用现场。
西红花又名藏红花、番红花，是名贵中药材。由于市场需求大，种植效益好，受到不少农民青睐，近年来种植面积逐渐增加。然而，作为外来物种，西红花的种植技术要求高，生产管理难度大，稍不注意，就会出现种球不发根、花丝减产、球茎腐烂等问题，从而影响西红花的产量和品质。那么，如何有效破解西红花种植难题？近日，在杭举行的西红花产业科技创新产学研合作论坛上，杭州职业技术学院教授吕伟德提出运用物联网技术解决西红花栽培难题。吕教授从生产问题入手，介绍了基于物联网技术的西红花精准栽培管理方案，包括环境调控、病虫防治、水肥一体、基质栽培、土壤治理等生产环节的农艺优化，通过实施智能化管理，实现精准、高效率、低成本生产西红花，并能提高西红花的产量与品质，助力西红花产业可持续发展。
杭州是我国西红花栽培发源地
西红花原产于地中海沿岸希腊、西班牙、波斯等地，我国西红花曾长期依赖进口，直到1965年才首次引进西红花种球，在原杭州药物试验场试种，并取得成功。在栽培推广实践中，我省专家还因地制宜地开展科学研究，首创了“室内栽培收花，田间繁殖球茎”的二段栽培法，在全国各地推广。现今，西红花人工栽培已遍布浙江、江苏、上海、安徽、河南、湖北、新疆等地。
建德市三都镇因气候比较适合西红花栽培，种植效益好，农民积极性高，目前已成为我国西红花种植面积最大的区域，种植面积持续稳定在3000多亩，占全省种植面积一半以上，年产值超过1亿元，西红花产业和技术在全国处于领先地位。建德三都镇也因此成为“中国西红花之乡”。2018年，西红花入选我省新“浙八味”中药材培育品种。
建德市三都西红花专业合作社负责人王根法是我国西红花产业的带头人，他利用农田种水稻的冬季农闲时节，带领合作社社员在家乡种植了2000多亩西红花，带动当地农民一起致富。
“西红花有药用价值的部分是花丝，每亩西红花大约能收一斤花丝，现在每斤收购价在2万-3万元，农户还能在地里繁育西红花种球出售，每斤价格是20多元。目前，农民大都采用西红花-水稻轮作模式，在保证粮食生产的同时，又能增加收入，我们建德等地农户将这种模式称为‘千斤粮万元钱’高产高效模式。”王根法说。
三大难题制约产业发展
虽然种植西红花效益可观，但作为外来物种，西红花的种植条件要求极为苛刻，在室内培育期间，一旦光照、温湿度、通风条件等控制不好，就有可能出现萎花、腐烂，造成产量和质量下降。此外，西红花生产地区都不同程度地出现连作障碍，球茎越种越小，小球茎开花少，且花丝个头小、品质差，甚至不开花，从而失去价值。加上种植西红花投资成本高、劳动用工量大等问题，这些因素制约了西红花产业的发展。
长期从事西红花繁殖与栽培技术研究的杭州职业技术学院教授吕伟德介绍，虽然西红花二段栽培法是经过生产实践检验、行之有效的栽培技术，但这一技术是在没有人工干预的自然条件下进行的，普遍存在三大问题：花丝产量不稳，品质容易下降，种球易腐烂甚至绝产等。
吕伟德介绍，西红花种球在室内培育期间，温度过高或过低，都会影响种球发芽时间及花芽分化；湿度不够，发芽后又会出现开花受阻，产量下降；在田间生产管理中，如技术应用不当，则会出现种球退化、腐烂等情况。随着西红花产业的发展，目前种植技术短缺、种源品系混乱、科技创新力不强等问题随之突现，不能满足生产需要，从而制约了产业的可持续发展。
物联网技术破解栽培难题
为进一步提升我省西红花产业发展水平，由吕伟德教授与饶君凤教授领衔的杭州职业技术学院西红花研究团队与杭州鸿越生态农业科技有限公司开展合作，在杭州市科技局的大力支持下，开发农业物联网系统应用到西红花栽培中，实施精准化管理，从而破解了西红花种植难题，取得了独创性研究成果，为我省西红花产业健康发展提供了全新的技术保障。
我省种植西红花一般当年11月至翌年5月中旬为大田种球繁育阶段。一般11月中旬室内球茎开花结束后，将球茎移至大田种植，球茎发根、长叶、繁殖子代球茎，至翌年5月中旬，地上叶片完全枯萎，收获地下子球茎。而5月至11月为室内培育开花阶段。
针对目前西红花生产主要面临的灾害天气频繁造成的花期失控、花丝产量不稳定以及种球腐烂、种球减产等问题，吕伟德科研团队研究出运用物联网技术解决西红花种植难题方案，包括温湿度管理、病虫害防治、壮芽促花叶面肥、种球消毒、农药化肥使用、解决连作障碍、后期科学管理等一系列配套技术，实施精准栽培。
吕伟德介绍，5-6月是西红花种球腐烂的高峰期，管理措施不科学，烂球率会很高。大田生长期，当气温2-5℃时，球茎开始生长，最适生长温度为10-15℃；高于25℃，叶片逐渐变黄；超过30℃，植株停止生长，叶片枯萎，球茎转入休眠。为减轻烂球发生，大田采挖时，需进行干燥处理，上架前适当高温晒干，上架发芽期保持通风阴凉环境。
7月至8月中旬，西红花进入同化叶分化期，室内培育期间，重点是控温保湿，室温控制在23-28℃；8-9月中旬，进入花芽分化期，室温控制在24-27℃；9月中旬-10月下旬，球茎抽芽期，室温控制在16-23℃；10月底-11月中下旬开花期，最适温度为15-18℃。除开花期空气相对湿度应保持在95%外，其余阶段均应保持在80%，球茎不能直接接触水，否则容易提早发根，导致球茎腐败。
为了精准化管理西红花生长，吕伟德团队在西红花种球培育室安装了物联网系统，围绕西红花的整个种植过程，实时监控与干预太阳辐射、雨量、风速、风量等环境因素，动态测量不同时期的土壤水分，所有采集的土壤、气象、水质、肥料、病虫害等信息均自动实时传输到平台上，实时掌握西红花的生长过程，同时，通过互联网设备和信息系统及时进行智能化控制。
吕伟德介绍，根据西红花的生长特点，采用物联网技术自动控制花房的空调设备、循环风机、风扇、雾化器、补光及地面洒水系统，综合调节西红花从花芽分化至开花采花期间的空气温湿度、地面水分和光照条件，精准管理水肥，以减少病虫害发生，让西红花在良好的环境中健康成长。通过物联网技术，西红花的开花时间比传统管理提前10-15天，出花率提高20%以上，球茎腐烂问题基本解决（普通农户烂种率一般达到40%左右），花丝产量可以提高40%以上，而且10克以下的球茎也基本能开1朵花。
此外，针对我省气候特点，在田间管理上运用物联网系统，可对遮阳设施和水肥一体化系统自动控制，从而将西红花移栽进间提前至10底，显著延长生育期，同时实现西红花配方施肥，满足其营养需要，有效克服土壤缺素引起的连作障碍问题，大大降低化肥用量及人工成本，且西红花球茎发育健壮，产量提高25%以上，烂种率控制在5%以下，效益十分显著。
“农民在种植西红花过程中，当碰到种质退化、花丝产量不稳、球茎腐烂等问题，由于缺乏专家技术指导，常常束手无措，造成损失。希望更多的农民了解掌握农业物联网技术，解决生产难题，稳定生产收益。”吕伟德说。
辅助阅读
西红花的三大真相
1.藏红花并非产于西藏
西红花又称藏红花、番红花，一直以来，不少人认为藏红花是产于西藏，这其实是个误解。
伊朗是世界上最早种植西红花的国家，早在上古时期，已经开始大面积人工栽培西红花。明朝时，西红花沿丝绸之路，经西藏传入中国，因此国内俗称为藏红花。当然，现在西藏地区也有引种的西红花，但球茎栽培没有成功。失败的原因就在于西藏太冷，西红花幼苗生长耐受不了过低的温度，人工种植的难度很大，无法实现量产。
国产西红花在种植成本上比伊朗西红花高很多，但在价格和总产量上无法跟伊朗西红花竞争，所以选择了小众的高端路线。国产西红花在种植、采摘、烘干等各个环节都要求严格，为了卖到更好的价格，花农们也是竭尽所能地保证品质。所以整体上国产西红花的品质是有保障的。
2.红色的花，金黄色的茶
有人看到火红的西红花花柱，就觉得这东西加在菜肴里面一定是红色的，或者说泡出来的茶水是红色的。如果你买到的西红花果真如此，那就不要再吃了，因为泡出红水的西红花一定是假的。
西红花中的色素主要由藏红花素、藏红花酸、胡萝卜素、番茄红素和玉米黄质组成。其中，藏红花素是西红花中色素的主力，但是这类色素的颜色并非火红。真正高品质的西红花浸泡过的水溶液，应该是像洒满阳光的金黄色。所以，西红花调味儿和染色的海鲜饭也是金黄色的。能把手指都染红的西红花，必然是假货。
在传统中医中，西红花有着活血化瘀、凉血解毒的功效，于是在国内，人们更加推崇西红花的药理价值，泡水、泡酒，拿来当作保健养生的灵药；而在西方料理中，迷人的香气和金黄的色泽才是人们钟爱它的理由，欧洲、中东、北非各国各地的菜肴，只要加上西红花，就多了丝温暖的异域灵气。
3.贵如黄金的缘由
西红花是一种重要和名贵的中药材、香料和染料，具有很高的经济价值，大约75000朵西红花的花或225000个精心挑选的柱头才能生产出一磅（约454克）的药材。目前市场上，高等级的西红花售价可以高达每克80元人民币。这样高昂的身价，除了西红花柱头本身就细小之外，昂贵的人工成本也是重要的原因。一般来说，1磅商品西红花需要采集75000朵花，需要一个熟练工人工作20个小时。另外，西红花的花期很短，开放集中，所有的花朵会在一到两周时间内完成开花过程，这无形中进一步推升了价格。所以，西红花也成为世界上最贵重的香料之一。
国际市场上，1千克优质西红花的价格超过5000美元。西红花的全球产量市场价值近10亿美元。虽然中东和西方对西红花的需求日益增加，但全球西红花的产量一直保持在大约每年300吨左右，一些西红花传统
生产国家的产量甚至在下
降。由于其高需求量和低
供应量，因此会有不法分
子往西红花里掺入红花、
菊花的舌状花，或者胡萝卜
肉质根、染色的玉米须、莲藕柱头或纸纤维等，非法牟取暴利。
杭州职业技术学院 吕伟德
吕伟德（左一）带领参观者观看西红花物联网技术应用现场。
