“棉花育種方向要聚焦高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和適合機(jī)采，棉花生產(chǎn)要注重節(jié)本增效，節(jié)水節(jié)肥，推動(dòng)綠色可持續(xù)發(fā)展。”8月29日，優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702與智慧栽培技術(shù)集成示范現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)在新疆沙灣市召開(kāi)，中國(guó)工程院院士、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張獻(xiàn)龍?jiān)跁?huì)上說(shuō)，要注重農(nóng)業(yè)與工程裝備、信息技術(shù)等多學(xué)科融合，提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。
利用中棉所智慧栽培技術(shù)進(jìn)行管理的優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702棉株。李晨攝
此次會(huì)議由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中棉所）、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦，通過(guò)“現(xiàn)場(chǎng)觀摩＋工廠參觀＋座談交流”形式，展示了張獻(xiàn)龍團(tuán)隊(duì)培育的優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702與中棉所研發(fā)的智慧栽培技術(shù)集成的新疆棉花種植新型生產(chǎn)力，為新疆棉花生產(chǎn)提供了智能化、綠色化、高效化的棉花栽培管理模式，以新質(zhì)生產(chǎn)力助力新疆棉花產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為提升我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力注入新動(dòng)能。
新品種配套智慧栽培技術(shù)同時(shí)落地
新疆擁有廣闊的土地資源，平坦的土地較多，適合集中發(fā)展大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化的種植。隨著人口老齡化進(jìn)程的加快以及農(nóng)村勞動(dòng)力的外流，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化、智能化技術(shù)的依賴(lài)程度日益提高。
“新疆棉花產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，正在由精耕細(xì)作、高人工投入向現(xiàn)代化精準(zhǔn)管理、機(jī)械化和數(shù)字化、智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，棉花生產(chǎn)發(fā)展對(duì)機(jī)械化、數(shù)字化、智能化的需求越發(fā)強(qiáng)烈。”中棉所黨委副書(shū)記、紀(jì)委書(shū)記宋國(guó)立表示，沙灣市是全國(guó)優(yōu)質(zhì)棉花生產(chǎn)縣市，棉花是當(dāng)?shù)刂匾еa(chǎn)業(yè)。今年，沙灣市引入優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702和中棉所智慧栽培技術(shù)的集成應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)棉花種植從傳統(tǒng)模式向無(wú)人化、智能化、精準(zhǔn)化的跨越。
張獻(xiàn)龍?jiān)谥v話中說(shuō)，其團(tuán)隊(duì)培育的國(guó)審棉花新品種華棉702具有早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性較廣，結(jié)鈴性強(qiáng)。
張獻(xiàn)龍（前排中）等在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)觀摩智慧栽培技術(shù)。李晨攝
好品種更需要好的栽培技術(shù)。張獻(xiàn)龍說(shuō)，中棉所自主研發(fā)的智慧栽培技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)成熟，可以實(shí)現(xiàn)棉花水肥精準(zhǔn)管控。他對(duì)中棉所棉花智慧栽培創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在新疆智慧農(nóng)業(yè)方面開(kāi)展的工作給予了充分肯定，并對(duì)此次合作表示充滿(mǎn)信心。
做“農(nóng)民用得起的智慧農(nóng)業(yè)”
“棉花種植和別的作物很不一樣，需要進(jìn)行更多的栽培管理。”智慧栽培技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人、中棉所棉花智慧栽培創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家李亞兵研究員告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，棉花的生長(zhǎng)期很長(zhǎng)，與繁殖期有很長(zhǎng)的重合時(shí)間，栽培管理的時(shí)候需要付出更多精力，這就對(duì)智慧栽培技術(shù)的要求更高。
李亞兵長(zhǎng)期從事作物栽培理論與技術(shù)研究。2018年，李亞兵團(tuán)隊(duì)開(kāi)始使用傳感技術(shù)獲取棉花植株生長(zhǎng)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)信息。“光、溫、水、土壤ph值等等，都需要收集。”李亞兵說(shuō)，數(shù)據(jù)收集越來(lái)越多以后，他們開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)可以非常好地用來(lái)指導(dǎo)棉花種植栽培過(guò)程。
“這些數(shù)據(jù)不用起來(lái)就很可惜。”李亞兵說(shuō)，但是怎樣用得好是擺在他們面前的問(wèn)題。彼時(shí)，農(nóng)業(yè)智慧栽培技術(shù)逐漸興起，不少?gòu)S家推出了相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)。李亞兵團(tuán)隊(duì)開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)和應(yīng)用一些產(chǎn)品，他們逐漸發(fā)現(xiàn)，購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品越多，使用的場(chǎng)景越多，獲得的數(shù)據(jù)越難兼容。
而且，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)能提供全套智慧農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)的產(chǎn)品。即便是智慧栽培技術(shù)中用到的單一產(chǎn)品，價(jià)格也居高不下，組合成整套系統(tǒng)更是花費(fèi)不菲。李亞兵團(tuán)隊(duì)決定自主研發(fā)一套智慧栽培技術(shù)，降低成本，“做農(nóng)民用得起的智慧農(nóng)業(yè)”。
從土壤三參數(shù)傳感器、紅外溫度傳感器、光量子傳感器，到操作方便、價(jià)格實(shí)惠、維護(hù)成本低的智能控制球閥，再到覆蓋面積廣、信號(hào)強(qiáng)、支持無(wú)網(wǎng)環(huán)境下使用的遠(yuǎn)程采集控制器，以及功能強(qiáng)大、實(shí)現(xiàn)采集與控制集成的無(wú)線節(jié)點(diǎn)采集控制器等，他們研發(fā)了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智慧栽培關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，并建成了符合我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的棉花種植智能化管理系統(tǒng)平臺(tái)。
“這些技術(shù)和裝備均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的1/10～1/3，使用成本也低于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品。”李亞兵說(shuō)，不僅如此，他們?cè)O(shè)計(jì)的操作界面簡(jiǎn)單明了，農(nóng)民一學(xué)就會(huì)，是真正意義上的“農(nóng)民用得起的智慧農(nóng)業(yè)”。
“雙劍合璧”成效顯著
隨著勞動(dòng)力短缺及人工成本的不斷上升，棉花生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化和智能化的需求日益迫切。李亞兵說(shuō)，利用該項(xiàng)智慧栽培技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)棉田環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析。他們充分開(kāi)展大數(shù)據(jù)挖掘利用，建立了棉花生長(zhǎng)模型，為田間水肥管理提供了科學(xué)指導(dǎo)，做到了“對(duì)癥下藥”，通過(guò)自動(dòng)化的手段實(shí)現(xiàn)水肥藥的精準(zhǔn)化投放，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，該項(xiàng)智慧栽培技術(shù)平均每畝農(nóng)田可減少灌溉用工80%，減少水肥藥成本10%～30%。
觀摩現(xiàn)場(chǎng)，利用中棉所智慧栽培技術(shù)進(jìn)行管理的優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702棉株健壯，棉桃累累，長(zhǎng)勢(shì)喜人，“雙劍合璧”成效顯著。
研究人員演示手自一體智能控制閥門(mén)。李晨攝
中棉所智慧栽培技術(shù)通過(guò)智能化的監(jiān)測(cè)手段、精準(zhǔn)化的水肥一體控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)棉花生長(zhǎng)全過(guò)程的精細(xì)化管理，極大地提高了資源利用效率，減少人工投入，有效保障了棉花品質(zhì)和產(chǎn)量。
根據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，該地塊籽棉產(chǎn)量有望突破545公斤/畝，超過(guò)當(dāng)?shù)仄骄€產(chǎn)15%，預(yù)計(jì)每畝可增加經(jīng)濟(jì)效益約400元。
為更好地服務(wù)新疆地區(qū)棉花生產(chǎn)，2023年8月，中棉所與新疆賽爾農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司合作建立的智慧農(nóng)業(yè)研發(fā)中心（新疆）在新疆塔城地區(qū)沙灣市成立。這是新疆地區(qū)首家集智慧農(nóng)業(yè)裝備研究、制造、推廣為一體的研發(fā)中心。
該中心以新疆棉花等作物的智能化種植為研究對(duì)象，開(kāi)展作物生產(chǎn)管理過(guò)程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)字化技術(shù)和智能化設(shè)備研發(fā)與制造，同時(shí)將數(shù)字化技術(shù)、智能化設(shè)備與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田深入結(jié)合，推動(dòng)數(shù)字技術(shù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合。
目前，該中心研發(fā)制造的智慧栽培關(guān)鍵技術(shù)和裝備在新疆塔城、石河子、博州、喀什、阿拉爾、沙雅等地推廣應(yīng)用10萬(wàn)余畝，畝均節(jié)約灌溉用工約80%、降本增效200元以上。
張獻(xiàn)龍指出，智慧農(nóng)業(yè)是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，需要結(jié)合棉花生長(zhǎng)發(fā)育特征，將信息化技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機(jī)融合，讓信息技術(shù)人才和農(nóng)業(yè)科技人才深度結(jié)合，不斷發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，力求“給農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀”。
