2025-03-21 16:33:50
春回大地，農(nóng)事正忙?？萍紕?chuàng)新，正在助力各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)解鎖“新密碼”，不僅為農(nóng)民帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的收益，也為鄉(xiāng)村振興注入了新活力。
今年的中央一號(hào)文件強(qiáng)調(diào)，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)先進(jìn)生產(chǎn)要素集聚，因地制宜發(fā)展農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力。農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力能給春耕帶來(lái)什么新變化？請(qǐng)聽聽這幾位農(nóng)業(yè)科技工作者的分享。
植物表型采集平臺(tái)：給農(nóng)作物拍“CT”
講述人：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家南繁研究院作物表型組學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首席專家 金秀良
眼下，正值南繁季。在我們研究院的一塊試驗(yàn)田里，一臺(tái)5.7米高、21米寬的“龍門吊”正在田中作業(yè)，按照科研人員輸入的指令，有序掃描田間的作物。
Δ四川達(dá)州市二東村的“數(shù)字育苗工廠”內(nèi)，農(nóng)技員利用智能灌溉系統(tǒng)進(jìn)行辣椒苗噴淋作業(yè)。
為什么要給作物照“CT”？對(duì)于農(nóng)業(yè)育種來(lái)說(shuō)，觀察、了解作物生長(zhǎng)情況是最基礎(chǔ)的工作。植物那些可以被觀察或鑒定的特征，例如高矮、莖稈粗細(xì)、節(jié)間長(zhǎng)短、產(chǎn)量高低等，也就是我們所說(shuō)的表型，對(duì)于育種至關(guān)重要。為了滿足現(xiàn)代育種需求，表型采集必須高效、精準(zhǔn)。換句話說(shuō)，我們掌握的表型越豐富可靠，就越能夠通過篩選找出所需的育種材料。
我們?cè)囼?yàn)田里這個(gè)像龍門吊一樣的“大塊頭”，學(xué)名叫軌道式高通量植物表型采集平臺(tái)，其核心是一臺(tái)表型采集設(shè)備。這一設(shè)備集成了多光譜等6種高精度的圖像采集傳感器，掃描時(shí)就像6雙“眼睛”，實(shí)時(shí)采集植物的表型數(shù)據(jù)。
以前，傳統(tǒng)育種主要靠人工，從株苗開始，在田間觀察、記錄成千上萬(wàn)個(gè)植株的每一個(gè)特征，這一過程效率低，也難以持續(xù)觀測(cè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，沿著布設(shè)的軌道，這個(gè)“大塊頭”可以到達(dá)田間任何一個(gè)點(diǎn)位，約30秒就可以完成一個(gè)種質(zhì)材料的采集。采集到的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析中心，經(jīng)由科研人員查閱、分析和處理，基于表型數(shù)據(jù)開發(fā)算法和模型，來(lái)指導(dǎo)育種工作。
不光這樣，我們?cè)囼?yàn)田還有一架盤旋著的無(wú)人機(jī)，它不時(shí)變換位置，拍攝作物影像。無(wú)人機(jī)靈活、覆蓋范圍廣，“龍門吊”采集信息精細(xì)、針對(duì)性強(qiáng)，再加上衛(wèi)星遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們能夠全周期、全天候監(jiān)測(cè)作物的生長(zhǎng)情況。借助高通量、智能化設(shè)備，我們的表型采集效率是人工方法的4至5倍，不僅有效降低了選育成本，還大幅縮短了育種周期，提高了育種的精確性。
光高效精準(zhǔn)采集作物的表型還不夠，我們還和其他團(tuán)隊(duì)合作，探索精準(zhǔn)預(yù)測(cè)作物后代表型的方法。例如，在玉米育種上，我們先通過操作“龍門吊”等智能裝備持續(xù)監(jiān)測(cè)玉米的生長(zhǎng)過程，獲取大量表型數(shù)據(jù)，再集合人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，希望找到估算玉米未來(lái)生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)表型性狀和產(chǎn)量的辦法。一旦這種方法探索成熟，尋找理想玉米遺傳材料的工作量將大幅減少，育種效率自然能進(jìn)一步提升。
一顆顆看似平凡的種子，卻富含著不尋常的科技力量。我們會(huì)在智慧育種“新賽道”上全力以赴，只為捧出更多好種子，讓中國(guó)飯碗里裝滿中國(guó)糧。
Δ在山東郯城縣一處蔬菜種植基地，農(nóng)民查看滴灌設(shè)備精準(zhǔn)“補(bǔ)水”情況。
“稻臉識(shí)別”：尋找稻田的“數(shù)字密碼”
講述人：武漢大學(xué)水利水電學(xué)院教授 史良勝
草木蔓發(fā)，江漢平原的稻田里，農(nóng)戶們正穿梭其間，翻耕土地、檢修農(nóng)具。待到4月，農(nóng)戶們播下早稻的同時(shí)，只需輕松舉起手機(jī)，對(duì)準(zhǔn)稻田按下快門，屏幕上便會(huì)即刻彈出精準(zhǔn)的農(nóng)事建議——播種記錄、施肥種類、灌溉時(shí)機(jī)等關(guān)鍵信息一目了然。
這片稻田的“數(shù)字密碼”，藏在每一株水稻的“面容”中。通過手機(jī)拍攝的“稻臉”照片，系統(tǒng)可自動(dòng)分析出生育期、冠層結(jié)構(gòu)、氮素含量等11項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，而這些數(shù)據(jù)過去需要依賴專業(yè)設(shè)備才能獲取。這就是我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的農(nóng)業(yè)人工智能系統(tǒng)——“水稻智腦”，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是“稻臉識(shí)別”。
我出生在農(nóng)村，父親是棉農(nóng)。他雖不識(shí)字，卻總能讓家里的棉花產(chǎn)量在村里名列前茅。小時(shí)候，我就在心里琢磨，父親的秘訣是什么。2016年在廣西崇左進(jìn)行糖料蔗實(shí)驗(yàn)時(shí)，目睹學(xué)生與農(nóng)民的雙重辛勞，我們決心用科技破解農(nóng)業(yè)困局。如今，“水稻智腦”已惠及數(shù)萬(wàn)農(nóng)戶。
“水稻智腦”的背后有三位“老師”：老農(nóng)代代相傳的種植經(jīng)驗(yàn)、農(nóng)業(yè)科學(xué)家的知識(shí)模型、各地農(nóng)田的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。田間矗立的“稻田守望者”地基觀測(cè)站與衛(wèi)星協(xié)同運(yùn)作，持續(xù)采集環(huán)境參數(shù)與作物長(zhǎng)勢(shì)，構(gòu)建起覆蓋水稻全生命周期的視覺模型與生長(zhǎng)模型。系統(tǒng)據(jù)此生成水肥藥精準(zhǔn)管理方案，讓傳統(tǒng)“看天吃飯”的種植方式邁入標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和智能化的新階段。
站在稻田里，似海浪翻滾般的稻浪聲此起彼伏。以前只有經(jīng)驗(yàn)豐富的老農(nóng)才能聽懂大地的喃喃低語(yǔ)?，F(xiàn)在，科技能讓大地“開口說(shuō)話”——手機(jī)、基站和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)稻田長(zhǎng)勢(shì)變化，人工智能模型預(yù)判災(zāi)害、估計(jì)產(chǎn)量。在湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳支持下，165個(gè)地基觀測(cè)站即將在江漢平原組成一張網(wǎng)絡(luò)，它們像忠誠(chéng)的衛(wèi)士，守護(hù)著每一株稻穗的生長(zhǎng)。
我們正將成果逐步拓展——從“稻田守望者”到水旱災(zāi)害大模型，從手機(jī)軟件到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡……當(dāng)?shù)纠伺c數(shù)據(jù)共舞，我們期待著，用智慧澆灌的稻田迎來(lái)的下一個(gè)豐收。
Δ在河南夏邑縣楊呂廟村優(yōu)質(zhì)小麥種植基地，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行植保作業(yè)。
免耕播種機(jī)：種地實(shí)現(xiàn)“一遍過”
講述人：吉林省農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng) 楊鐵成
天氣轉(zhuǎn)暖，東北平原的春耕即將開始。我們團(tuán)隊(duì)正鉚足勁，不僅忙著新型農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)，更在為指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種田作準(zhǔn)備。
多年來(lái)，我和團(tuán)隊(duì)一直致力于免耕播種機(jī)的研發(fā)，推動(dòng)保護(hù)性耕作在黑土地上大面積推廣應(yīng)用。別的不圖，只為通過科技賦能，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，既保護(hù)耕地，又促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收。
黑土地是“耕地中的大熊貓”。由于傳統(tǒng)的耕作方式需要多次翻耕土地，黑土地變薄、變瘦、變硬，土壤肥力逐漸下降，影響農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。為破解這個(gè)難題，我們開始了免耕播種機(jī)的國(guó)產(chǎn)化探索與研制。
與傳統(tǒng)耕作方式相比，免耕播種機(jī)只需一次作業(yè)即可完成播種和施肥，避免翻地、起壟等環(huán)節(jié)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，保持土壤的密實(shí)度，不僅可以有效保護(hù)黑土地，還大大減少了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度和種植成本。根據(jù)我們的測(cè)算，使用免耕播種機(jī)種植玉米，每公頃土地可以為農(nóng)民節(jié)省1000元左右的成本。
在研發(fā)過程中，我們不斷引入先進(jìn)的智能化技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)模擬和智能控制系統(tǒng)，免耕播種機(jī)能夠根據(jù)土壤的實(shí)際情況，自動(dòng)調(diào)整播種參數(shù)，確保種子在最適宜的環(huán)境中生根發(fā)芽。免耕播種機(jī)還配備了智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤狀況并提供種植建議。根據(jù)土壤墑情，免耕播種機(jī)自動(dòng)提示最佳的播種深度和壓力，相當(dāng)于為農(nóng)民配備了“種植助手”，幫助他們科學(xué)種田。
免耕播種機(jī)實(shí)現(xiàn)了種地的“一遍過”，可一開始農(nóng)民朋友并不看好這種“懶漢種田式”的方法。如何讓農(nóng)民打心眼里接受免耕播種機(jī)？我們?cè)诟鞯剡x擇示范點(diǎn)，邀請(qǐng)農(nóng)民現(xiàn)場(chǎng)觀摩。到了收獲的季節(jié)，讓糧食產(chǎn)量比試比試，“現(xiàn)身說(shuō)法”。認(rèn)識(shí)到其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)后，使用免耕播種的農(nóng)民朋友越來(lái)越多。為了方便農(nóng)民使用，我們不僅在耕種前進(jìn)行集中培訓(xùn)，還在種植過程中提供全程指導(dǎo)。
近年來(lái)，隨著土地規(guī)?；?jīng)營(yíng)程度越來(lái)越高，農(nóng)民對(duì)大型農(nóng)機(jī)的需求逐年增加。我們不斷對(duì)免耕播種機(jī)進(jìn)行迭代，陸續(xù)研發(fā)出12行以上的大型播種機(jī)。此外，還研發(fā)出多款可以根據(jù)不同地形和土壤條件進(jìn)行耕種的單項(xiàng)產(chǎn)品，滿足玉米、大豆、高粱、葵花等不同作物的耕作需求。我們還與高校和科研院所合作，共同攻關(guān)農(nóng)機(jī)裝備的關(guān)鍵技術(shù)。近期，我們正在與吉林大學(xué)共同探索工程塑料耐磨性和穩(wěn)定性的問題，不斷提升農(nóng)機(jī)的現(xiàn)代化水平。
目前，我們正在研發(fā)8款新產(chǎn)品，計(jì)劃在3年內(nèi)陸續(xù)推向市場(chǎng)。未來(lái)，我們將繼續(xù)加大研發(fā)投入，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)農(nóng)機(jī)裝備的創(chuàng)新發(fā)展，讓農(nóng)民朋友挑上致富“金扁擔(dān)”。
Δ浙江德清縣東衡村先豐農(nóng)業(yè)智能育秧工廠內(nèi)，工人在觀察早稻秧苗長(zhǎng)勢(shì)。
植保無(wú)人機(jī)：田間管理有了“全能選手”
講述人：浙江省紹興市上虞區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣中心負(fù)責(zé)人 馮科達(dá)
“嗡——”，旋翼飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，一架滿載肥料的植保無(wú)人機(jī)在稻田騰空而起，沿著預(yù)設(shè)航線穿梭于稻田上空，將肥料均勻噴灑……這幾年，植保無(wú)人機(jī)成為許多農(nóng)戶田間管理的“新農(nóng)具”。
眼下正值春耕備耕時(shí)節(jié)，各類“農(nóng)業(yè)航線”十分忙碌。這些集病蟲害防治、施肥、播種、授粉、巡田巡園于一體的“全能選手”在田間大展身手，不僅提高了病蟲害防治、施肥等的噴灑效率，還可以實(shí)現(xiàn)“人藥分離”——作業(yè)人員只需在作業(yè)前添加一次藥水，噴灑期間無(wú)需再接觸農(nóng)藥，避免中毒風(fēng)險(xiǎn)。這樣的“表現(xiàn)”引得鄉(xiāng)親們拍手稱贊，都夸作業(yè)質(zhì)量高，不漏噴、不重噴。
為啥農(nóng)用無(wú)人機(jī)越來(lái)越受咱農(nóng)民朋友青睞？我給大家算一筆賬：農(nóng)用無(wú)人機(jī)在連片田塊的作業(yè)效率可達(dá)100畝/小時(shí)，即使在普通分散地塊也有40至50畝/小時(shí)的作業(yè)量。較之前傳統(tǒng)植保10余畝/天或者擔(dān)架式噴霧機(jī)40至50畝/天而言，作業(yè)效率大大提高，人工成本大大降低。
近年來(lái)，在相關(guān)政策加持下，無(wú)人機(jī)在廣袤農(nóng)田“開疆拓土”，日益繁忙。例如，2018年國(guó)家農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策將農(nóng)用無(wú)人機(jī)列入購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼目錄，農(nóng)用無(wú)人機(jī)憑借其高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用程度越來(lái)越高。目前，我們上虞區(qū)農(nóng)用無(wú)人機(jī)主要應(yīng)用于水稻、小麥的病蟲害防治和施肥領(lǐng)域，作業(yè)覆蓋率達(dá)50%以上。再如，自2019年起實(shí)施農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防植保服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)政策，上虞區(qū)農(nóng)用無(wú)人機(jī)近兩年增量在40臺(tái)以上，飛防補(bǔ)貼面積更是顯著提升，2024年較2019年執(zhí)行時(shí)增長(zhǎng)17倍以上。
現(xiàn)在，既玩得轉(zhuǎn)飛行器又懂農(nóng)業(yè)的復(fù)合型飛手成了香餑餑。接下來(lái)，我們會(huì)做好低空技術(shù)的推廣工作，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛手的培訓(xùn)，讓農(nóng)用無(wú)人機(jī)在廣闊田間自由翱翔。
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