数字农业改变传统农耕模式而且更加高效低碳

文章来源:聚英云农 发布时间: 2023-05-15 15:51:45
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初夏五月,正是“轻风摇细麦,浅水出新秧”的好时节,长城内外、大江南北,农业生产呈现出一派繁忙景象。强国必先强农,强农方能强国。农业强国是社会主义现代化强国的根基,建设农业强国,离不开科技这个重要支撑。5月5日召开的二十届中央财经委员会第一次会议强调:“要更加重视藏粮于技,突破耕地等自然条件对农业生产的限制。”最新数据显示,近年来,我国农业科技创新成果不断取得突破。农业科技整体水平已从世界第二方阵跨入第一方阵,各主要粮食作物耕种收综合机械化率均超过80%。

数字农业改变传统农耕模式而且更加高效低碳

数字农业改变传统农耕模式而且更加高效低碳

立夏后的江南,风暖昼长。在地处“浙北粮仓”浙江省嘉善县的西塘镇祥符荡畔,由浙农集团和阿里云联合打造的长三角地区首个低碳智慧示范田,400亩的小麦正值灌浆期。

5月9日一上班,阿里云计算有限公司项目经理殷铮便打开“祥符荡稻田数字孪生平台”,点击查看5公里之外的小麦虫害情况。屏幕上显示着气象实况、农事统计、告警预警、生长记录等具体信息。

祥符荡稻田数字孪生平台,以稻田地理信息系统三维场景为基础,通过软硬一体和人工智能服务,将农场、作物、环境、种植等信息进行全面的感知互联和数字孪生,沉淀生产经营数据,同时通过数字化模型精准管控监控、灌排系统等智能化硬件设备,实现稻田远程监控和操作。

“进入平台界面后,在各个设备的标识中,选择设置在田块四周的田埂上的农业害虫智能测报灯,点击即可查看根据前沿图像识别处理技术分析捕捉到的虫害情况。通过知识图谱技术,平台对虫害的特征进行确认提取,并对虫害进行测报和智慧诊断。我们随即根据诊断结果,比照虫害的类型,对症下药,在保证小麦产量的前提下从源头减少施入田地的农药总量。”殷铮介绍说。

智慧不止于此。为减少小麦、水稻等粮食作物种植中的能源消耗及化肥、农药用量,这块农田“装备”了包括气体排放在线监测站、土壤墒情站、多参数专业气象站、排水闸、进水阀、水位仪等在内的约150套设备,每套设备都与平台相连,只要在手机或者电脑上动动手指,就可以实现多个场景的智能控制。

农场的无人机通过光谱识别采集的低碳作业数据,在每块田块上都会有详细的各类分析数据,通过光谱分析可以实现粮食生长差异化数据采集,依托变量施肥数字模型,指导进行最小6平方米区块精准施肥。同时根据大数据作业指令,无人机可以通过北斗导航和数字模型,进行自动巡航、精准施肥。

“我们的设备可以实时观测农田小气候,提供温湿度、降水、水质、温室气体排放等数据的观测,这些数据都会汇集到平台里。”阿里云工程师史同鑫介绍,平台还集成了水、气、土三个在线自动检测体系,由“云·数字化”系统来指导小麦、水稻等粮食种植工作。

按照农时节点,再过一个多月,这片农田将种上水稻,水稻的灌溉怎么利用平台实现呢?“我们通过构建水稻生育和灌溉同步的模型,研发了基于水稻长势和土壤液位的双向传感器,还构建了基于神经网络的水稻生长模型。”中国水稻研究所稻作研究与发展中心副主任王丹英说,稻田数字孪生平台可以精准“调动”每一块水稻田,查看它的水位线状况并进行精准灌排。

以前,400亩稻田的灌溉至少需要四名男工人工巡田、手动操作防水,现在只需要根据水稻生长阶段设置好相应的水位线标准,平台就可以发出指令,自动调整每块田的进出水。目前,智慧示范田的亩均用水量已从原先的400方左右降至230~240方。

“我们以粮食生长、精准灌排等模型为大脑,探水探气探土等设备为千里眼,依靠北斗导航技术的厘米级高精准定位为顺风耳,电动阀、自动闸、无人农机等作业系统为机械手,真正做到‘数字种田’。”殷铮自豪地说道。

数字化技术不仅改变了传统种植模式,也带来了实实在在的收益。示范田项目实施后,已建设核心农田400亩,辐射农田4000余亩,平均每亩可增收130元左右,全年增收40余万元。

有了“金种子”农民不仅少花钱还能多打粮

5月9日,河南省浚县金种子经销门市部内站满了来咨询购买种子的种植户。善堂镇陈村村民孙国全经过认真了解,选购了一种名为“豫花37号”的高油酸花生。“去年我把家里的地承包给别人种高油酸花生,说是不仅出苗快、抗病性强、产量高,而且收购价也比市场高,算下来,每亩能增收600多元,效益不错。今年我干脆把地收回来,打算自己种这个品种。”

河南是花生种植第一大省,浚县善堂镇地处豫北黄河故道,有着悠久的花生种植历史。2023年中央一号文件提出,要深入推进大豆和油料产能提升工程。为了提高花生的质量和产量,善堂镇结合当地生态特点,利用分子标记技术培育出一种名为“豫花37号”的高油酸花生新品种,这种花生油酸含量高达79.2%~79.5%,符合出口要求。短短几年,以“豫花37号”为代表的高油酸花生就在浚县实现了大面积推广,一个个高油酸花生绿色高质高效示范基地建了起来,并配套全苗培育、合理密植、平衡施肥等技术,推动花生生产走向高质高效。

都说种子是农业的芯片,好种产好粮,优良的种子是农作物高产的关键。不仅仅是花生,鹤壁市作为河南省的产粮大市,近年来以良种选育为重点,培育了一批主要粮食作物和油料作物良种。5月4日,河南省农业农村厅在全省公开推介主导玉米品种11个,其中就有鹤壁市农科院选育出的2个玉米品种“永优1573”和“浚单1618”。

鹤壁市农科院副院长、副研究员王小星告诉记者,“浚单1618”是由市农科院绿色高效玉米研究组历时七年培育出的优良品种,技术人员在田间和实验室里埋头苦干,先后攻克了黄淮海玉米脱水速率慢、成熟期晚等一系列难题,未来市场前景看好。

农作物育种就是一门精细活,别看鹤壁市农科院近十年来培育成功的良种有数十种之多,但实际上,每一次成功背后,都有着上百次、上千次的失败。“选育种子最考验人的耐性,因为一个优良品种的培育过程中,有99%的情况都是失败的。”王小星说,“但失败也是有价值的,我们通过失败过程中反馈的信息来鉴定出哪个品种的亲本和性状比较好,再把这些好的性状都聚合在一起,优中选优,进行下一轮的改进调整。”

据介绍,为了增加成功概率,鹤壁市农科院努力通过技术手段对整个过程进行提升改良,通过信息化、数字化的技术手段提升各项环节的精准度。“比如,虽然种子从外观上看差别不大,但不同种类、不同组合的基因信息却不一样,所以我们在选育过程中,需要对每一种育种材料和组合加贴标签。过去,这些标签都靠工作人员手动更新,很容易出错。现在我们都改为计算机系统出具二维码,这相当于给每一袋种子加盖了一个身份证,只要扫一下二维码,这个种子从田间收获到在实验室中经过哪些环节都一清二楚。”

王小星表示,近年来,国家对选种育种工作十分重视,越来越多的“金种子”出现,让种田农民能花钱少还能多打粮。“现在良种技术的发展,让种子对生产的贡献越来越大了。就拿河南省主要粮食作物玉米来说,十年前,亩产达到800公斤就属于很高的产量了,超过1000公斤的纪录极其少见。但现在一亩地产七八百公斤玉米很常见,1000公斤的产量也明显增多,而且产量有逐年提高的趋势。”

智能农机设备打造无人“稻田工厂”

农忙时节,湖南省长沙市望城区高塘峪街道新阳村无人农场的水稻田内却看不到农民的身影,取而代之的是一台台现代化的农机在田间忙碌。农场负责人肖定自豪地介绍:“这里是我们于2021年创建的全国首个全程无人操作的机械化双季稻无人农场示范园。靠着现代化的农机设备和背后的北斗定位以及计算机管理系统,农场耕、种、管、收环节实现了机械化,作物生产过程实现了实时全监控和智能决策精准作业。”

无人驾驶旋耕机、无人驾驶拖拉机、无人驾驶收获机、无人驾驶喷雾机……在无人农场示范园内,各式各样的高科技装备分工明确,尽显科技范儿:北斗旋耕机负责翻耕,可以按照设计路线自己前行,走得精准笔直;插秧机、抛秧机、撒播飞机负责种的环节,作业既精准又高效;无人驾驶喷雾机和直升机负责施药和施肥,视频监测设备有着“火眼金睛”,苗情、虫情、地情等全都尽在掌握之中;到了收获的季节,无人驾驶收割机与无人驾驶运粮车携手合作,自动装卸,一天下来能收割60多亩稻田。

作为新一代农人,80后的肖定有着一个“稻田工厂”的梦想,在“稻田工厂”里,农民只要坐在家里就可以种地、管地,田里不仅有各种机械化设备,还要有智能化系统。如今,随着无人农场示范园的一步步建设,肖定的“稻田工厂”梦也在逐步变为现实。据肖定介绍,无人农场包括高标准农田、智能农机、智能灌溉、农情精准监测系统等四大块建设内容,稻田内采用的是袁隆平院士团队的水稻良种,选用了知名农机生产企业的先进农机装备。通过综合运用各项技术,农场实现了节约灌溉用水20%以上,节约肥料投入30%,减少农药投入30%,减少田间用工70%以上,核心示范区增产10%以上,整体效益提高20%以上。

“过去一个人牵着一头牛一天最多能犁二亩地,耕种200亩的水稻田,至少需要20个人,现在只要2到3个人就够了。”肖定说,无人农场追求的不仅仅是数量上的更多,更重要的还有种植方式的更加绿色化。以往,南方水稻种植在施肥环节大多为人工抛撒施肥,化肥只能停留在地表,不仅利用率低而且容易流失,进而污染环境。这种污染是农业面源污染的主要诱因之一。而如今,在无人农场,无人机等设备可以进行精准施肥,减少了不少化肥的浪费和污染。此外,无人农场还建设了智能灌溉系统,实行排灌分离和智能管控。系统能够基于气象等条件,结合作物的生长期规律进行精细化灌溉,减少输水损失,进一步提高了水资源的利用率。

2020年,肖定作为种粮大户代表参加了习近平总书记在长沙主持召开的基层代表座谈会。几年过去了,带着习近平总书记的嘱托,肖定继续在绿色的稻田里为自己的梦想奋斗。

如今,无人农场的稻苗长势良好,株高比去年同期明显增高,绿油油的禾苗预示着新一轮的丰收。(本报记者 王雅婧 来源:中国纪检监察报 )

来源:中国纪检监察报

 

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