“智慧農業”助中國人端穩飯碗

寧迪 王培蓮

2020年07月02日08:01  來源:中國青年報
 

  六月秧苗綠如畫。在黑龍江建三江七星農場,水稻秧苗已經躥出兩掌高。

  51歲的北大荒精准農業農機中心主任孟慶民望著眼前連片的萬畝稻田,感慨道:這裡每隔10年就發生一次巨變。

  上世紀90年代,每到插秧季節,成群結隊的農工乘坐“插秧專列”從四面八方趕來。經過近1個月的勞作,黑土地變成一片“綠海”。

  2000年以后,第一台獨輪驅動的插秧機讓農戶眼前一亮,機械化插秧的大門被推開。又過了10年,高速插秧機以每天五六十畝的作業速度取代傳統插秧機,釋放了農戶雙手。

  面朝黃土背朝天的農耕時代早已過去。如今,無人駕駛插秧機和整地機正帶來新一輪農業生產變革。

  “智慧農業”的鏈條很長

  連續9年糧食產量位居全國第一,黑龍江這片沃土守護著中國人自己的飯碗,擔負著糧食“壓艙石”的重任。

  有1000多萬畝耕地面積的農墾建三江管理局是這片黑土地上的“產糧大戶”,僅粳稻產量就佔全國1/20。自成立以來,這裡累計為國家生產糧食1.08億噸,年產糧食650萬噸左右。

  “中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己的手上。”2018年,習近平總書記來這裡考察時強調的這番話,引起了北大荒建三江國家農業科技園區主任李曉輝的深思,中國人的飯碗裝著自己的糧,意味著糧食產量和品質都要有保障。

  建三江未開墾前是一片沼澤地,荒草叢生。“十年九澇”的自然環境讓小麥生產鮮有收成。后來,當地人用“以稻治澇”的方式變劣勢為優勢。

  現在,這裡的良田以水稻種植為主,建三江科研所自主培育的“三江6號”品種在全國120多個農產品集散地銷售。

  李曉輝說,要保障大米的產量和品質,從育苗、插秧、管護到收割的每一個環節都要既科學化又標准化。

  農時不等人,水稻生產的許多環節都要在10天左右完成。建三江農場種植實行家庭承包。過去,人工種植的效率不高,每人每天最多插秧1畝田。雖然大量勞動力能保障插秧按時完成,但秧苗深淺不一,作物生長速度不同,每個農戶對病虫草害、作業時間的判斷也不同。

  建三江農場的機械化率已達98%以上。李曉輝團隊這兩年致力於運用大數據、人工智能、物聯網技術,打造農業生產的“智慧大腦”,幫助農戶解決生產中的技術難題,實施精准作業。

  目前,李曉輝團隊正在探索建立智能葉齡診斷模型。七星農場100多畝的良田裡設置了200個監測點,每個監測點都有360度可旋轉變焦攝像頭,實時監測作物生長。這些監測點下方還安裝了傳感器,可以獲取土壤裡水位、水溫、泥溫等信息,實現作物生長的全方位監控。

  目前,葉齡診斷還隻能依靠人工。李曉輝的目標是,把粗放種植精准化,把水稻從種到收的全過程實現智能化操作。

  站在七星農場物聯網綜合服務信息平台的控制區,七星農場副廠長韓天甲說:“‘智慧農業’的鏈條很長。”他身后的大屏幕上,閃爍著紅綠黃3種顏色的圓點,對應著七星農場裡每個地塊的長勢情況。

  這些技術和田間的攝像頭、傳感器、氣象站相聯,實時傳輸著農場每一塊稻田的生長情況。七星農場分為2900多個地塊,在這個物聯網平台上,每個地塊都有自己的檔案,檔案裡有這塊土地的經營者、承包情況、土地生長情況。這些信息甚至對接銀行等金融機構,銀行可以根據經營者的土地情況安排貸款。

  水稻種得好,未必就能賣得好。水稻收割后,加工、倉儲、物流和銷售等每個環節都影響著消費者的選擇。物聯網平台還完善了供應鏈信息。消費者通過掃描二維碼就能對大米進行溯源,看到水稻種植的全部信息。去年,這裡產出的原糧價格比普通原糧每斤多0.1元,農戶的收益有所提高。

  “智慧農業”的底色是綠色

  農業生產不能竭澤而漁。

  水稻種植依賴地下水的灌溉。建三江農場三江環繞、七河貫通,但這幾年,地下水位在下降。為了保護地下水資源,當地開始興建四大灌區,引江水灌溉。“江水比地下水灌溉的品質好。”韓天甲說,灌區的建立能加強黑土地保護,鞏固寒地黑土的生態優勢。

  四大地表水灌區設計灌溉面積715萬畝。七星農場依靠的青龍山灌區是目前全國第四大灌區。四大灌區建成后,建三江70%的水稻都可以實現江水覆蓋,水稻的品質將提升到新的水平。

  走出田間,水稻的催芽育苗和大棚裡的農作物種植也插上了智能化的翅膀。

  水稻催芽是插秧水稻生產過程中的首要環節。在佳木斯撫遠市,玖成農業合作社研制推出雙氧快速智能程控水稻催芽技術,實現了智能化控溫、臭氧消毒、曝氣增氧、自動化控制等環節的有機集成,提升了育苗速度,保証了水稻催芽安全。整個過程通過電腦操作,實現了遠程控制和自動控制,大大減輕了育種工作量。

  85后海歸博士周忠誠是土生土長的佳木斯同江人。4年前回國后,他和哈爾濱工業大學科研人員組建團隊,經過兩年調研,打造了一個大棚智能培育系統。

  2018年,5棟採用該技術的智能溫室大棚在同江市樂業鎮建成。8米高的大棚裡種上了6層草莓,品種多達9類。

  大棚裝有400多個傳感器,可以實時獲取光照、溫度、濕度等信息,並傳輸到十幾台不同功能的機器上,機器根據設定的種植參數,自動進行精准的作物管護。

  周忠誠說,該系統還能根據未來一周的天氣情況,判斷當天對植物的滴灌比重,“如果一周后雨大,澆水就少一點。”

  “智慧農業”讓農民邁入高科技領域

  “‘智慧農業’的下一步就是要向無人化的方向突破。”韓天甲所在的七星農場裡,80畝試驗田上正進行無人機插秧、整地的測試。

  95后操作手杜承隆通過手機軟件,操作著不遠處水田裡的無人駕駛高速插秧機。這是一台在現有高速插秧機上通過安裝自動控制硬件、連接衛星定位的無人駕駛插秧機。過去,高速插秧機需要由兩三人完成駕駛、擺放秧盤的工作。現在,通過聯網操作、輸入參數,短短數分鐘,一台無人駕駛插秧機就可以插滿6排秧苗。

  無人駕駛插秧機的另一邊,是無人駕駛攪漿整地機。北大荒精准農業農機中心主任孟慶民介紹,無人生產作業的試驗早在2007年就開始了。目前,農場聯合國內21家智能農機相關科研機構、高校和企業,把最先進的無人化技術在此集中測試。

  “無人駕駛插秧機的測試和應用是一個循序漸進的過程。”孟慶民介紹,最初只是讓駕駛車完成兩點間的直線行進插秧,后來還要讓車能夠自動實現拐彎、避開田間的障礙物,在反復的測試中,才達到今天的效果。

  無人駕駛插秧技術正在攻克自動化問題,接下來還要實現插秧機從出機庫到入田間,實現全路徑無人化操作。孟慶民理想中的智慧生產,是從春天攪漿整地、夏季插秧管護,到秋季收割,農作物生長的全流程都能實現無人化操作。

  除七星農場外,建三江農場計劃建設6個全程無人作業示范農場,推廣自動化工廠育秧、衛星平地、無人駕駛插秧、智能噴藥、無人收獲等9個智能化耕作新技術。

  “操作難度不大,但需要心細。”杜承隆畢業后就來到農機中心,本來是負責物聯網平台的操作控制,沒想到,不到3年的時間,自己從展示台走向田間,擔任一名無人駕駛插秧機的操作員,這讓他覺得自己邁進了高科技領域。

  從種地農戶到機械維修工,陳鳳波感覺現在的新生事物太多,自己得跟著科技走。作為富錦市的農戶,過去,他靠著家裡的兩三垧地維持生計,還要到處借錢。

  2013年,他把土地流轉給當地農戶成立的合作社用來集中種植水稻。自己到合作社工作,負責機械維修,一年收入有七八萬元。剛到合作社的第二年,他就自己設計了適合當地用的篩土農具,4米高、1500多公斤重的鐵篩子能把開春時地裡未化的大塊凍土快速過篩。

  這幾年,陳鳳波親眼看到新型機械如何讓農業種植加速,無人機空中揚肥讓他開了眼,“農民的本質改變不了,但如果不學習就會被落下。”

  孟慶民發現,發展現代化農業的黑土地上,許多農民已經不用再彎腰作業,開始鑽研生產管理和技術。從水稻生產人工化、機械化再到無人化,孟慶民感嘆,“智慧農業”已經在這片黑土地上生根發芽。他希望,未來中國的“智慧農業”發展會引領世界。

(責編:趙超、呂騫)