摘要:今年的中央一号文件强调,以科技创新引领先进生产要素集聚,因地制宜发展农业新质生产力。农业新质生产力能给春耕带来什么新变化?请听听这几位农业科技工作者的分享。
春回大地,农事正忙。科技创新,正在助力各地农业生产解锁“新密码”,不仅为农民带来了实实在在的收益,也为乡村振兴注入了新活力。
今年的中央一号文件强调,以科技创新引领先进生产要素集聚,因地制宜发展农业新质生产力。农业新质生产力能给春耕带来什么新变化?请听听这几位农业科技工作者的分享。
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植物表型采集平台:给农作物拍“CT”
讲述人:中国农业科学院国家南繁研究院作物表型组学研究团队首席专家 金秀良
眼下,正值南繁季。在我们研究院的一块试验田里,一台5.7米高、21米宽的“龙门吊”正在田中作业,按照科研人员输入的指令,有序扫描田间的作物。
为什么要给作物照“CT”?对于农业育种来说,观察、了解作物生长情况是最基础的工作。植物那些可以被观察或鉴定的特征,例如高矮、茎秆粗细、节间长短、产量高低等,也就是我们所说的表型,对于育种至关重要。为了满足现代育种需求,表型采集必须高效、精准。换句话说,我们掌握的表型越丰富可靠,就越能够通过筛选找出所需的育种材料。
我们试验田里这个像龙门吊一样的“大块头”,学名叫轨道式高通量植物表型采集平台,其核心是一台表型采集设备。这一设备集成了多光谱等6种高精度的图像采集传感器,扫描时就像6双“眼睛”,实时采集植物的表型数据。
以前,传统育种主要靠人工,从株苗开始,在田间观察、记录成千上万个植株的每一个特征,这一过程效率低,也难以持续观测动态数据。现在,沿着布设的轨道,这个“大块头”可以到达田间任何一个点位,约30秒就可以完成一个种质材料的采集。采集到的数据,在数据分析中心,经由科研人员查阅、分析和处理,基于表型数据开发算法和模型,来指导育种工作。
不光这样,我们试验田还有一架盘旋着的无人机,它不时变换位置,拍摄作物影像。无人机灵活、覆盖范围广,“龙门吊”采集信息精细、针对性强,再加上卫星遥感观测数据,我们能够全周期、全天候监测作物的生长情况。借助高通量、智能化设备,我们的表型采集效率是人工方法的4至5倍,不仅有效降低了选育成本,还大幅缩短了育种周期,提高了育种的精确性。
光高效精准采集作物的表型还不够,我们还和其他团队合作,探索精准预测作物后代表型的方法。例如,在玉米育种上,我们先通过操作“龙门吊”等智能装备持续监测玉米的生长过程,获取大量表型数据,再集合人工智能和大数据等技术,希望找到估算玉米未来生长的动态表型性状和产量的办法。一旦这种方法探索成熟,寻找理想玉米遗传材料的工作量将大幅减少,育种效率自然能进一步提升。
一颗颗看似平凡的种子,却富含着不寻常的科技力量。我们会在智慧育种“新赛道”上全力以赴,只为捧出更多好种子,让中国饭碗里装满中国粮。
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“稻脸识别”:寻找稻田的“数字密码”
讲述人:武汉大学水利水电学院教授 史良胜
草木蔓发,江汉平原的稻田里,农户们正穿梭其间,翻耕土地、检修农具。待到4月,农户们播下早稻的同时,只需轻松举起手机,对准稻田按下快门,屏幕上便会即刻弹出精准的农事建议——播种记录、施肥种类、灌溉时机等关键信息一目了然。
这片稻田的“数字密码”,藏在每一株水稻的“面容”中。通过手机拍摄的“稻脸”照片,系统可自动分析出生育期、冠层结构、氮素含量等11项关键指标,而这些数据过去需要依赖专业设备才能获取。这就是我们团队研发的农业人工智能系统——“水稻智脑”,简单说,就是“稻脸识别”。
我出生在农村,父亲是棉农。他虽不识字,却总能让家里的棉花产量在村里名列前茅。小时候,我就在心里琢磨,父亲的秘诀是什么。2016年在广西崇左进行糖料蔗实验时,目睹学生与农民的双重辛劳,我们决心用科技破解农业困局。如今,“水稻智脑”已惠及数万农户。
“水稻智脑”的背后有三位“老师”:老农代代相传的种植经验、农业科学家的知识模型、各地农田的实时数据。田间矗立的“稻田守望者”地基观测站与卫星协同运作,持续采集环境参数与作物长势,构建起覆盖水稻全生命周期的视觉模型与生长模型。系统据此生成水肥药精准管理方案,让传统“看天吃饭”的种植方式迈入标准化、科学化和智能化的新阶段。
站在稻田里,似海浪翻滚般的稻浪声此起彼伏。以前只有经验丰富的老农才能听懂大地的喃喃低语。现在,科技能让大地“开口说话”——手机、基站和卫星监测稻田长势变化,人工智能模型预判灾害、估计产量。在湖北省农业农村厅支持下,165个地基观测站即将在江汉平原组成一张网络,它们像忠诚的卫士,守护着每一株稻穗的生长。
我们正将成果逐步拓展——从“稻田守望者”到水旱灾害大模型,从手机软件到增强现实眼镜……当稻浪与数据共舞,我们期待着,用智慧浇灌的稻田迎来的下一个丰收。
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免耕播种机:种地实现“一遍过”
讲述人:吉林省农机产业联盟理事长 杨铁成
天气转暖,东北平原的春耕即将开始。我们团队正铆足劲,不仅忙着新型农机装备的研发,更在为指导农民科学种田作准备。
多年来,我和团队一直致力于免耕播种机的研发,推动保护性耕作在黑土地上大面积推广应用。别的不图,只为通过科技赋能,推动农业生产的现代化,既保护耕地,又促进农业增产、农民增收。
黑土地是“耕地中的大熊猫”。由于传统的耕作方式需要多次翻耕土地,黑土地变薄、变瘦、变硬,土壤肥力逐渐下降,影响农业的稳产增产。为破解这个难题,我们开始了免耕播种机的国产化探索与研制。
与传统耕作方式相比,免耕播种机只需一次作业即可完成播种和施肥,避免翻地、起垄等环节对土壤结构的破坏,保持土壤的密实度,不仅可以有效保护黑土地,还大大减少了农民的劳动强度和种植成本。根据我们的测算,使用免耕播种机种植玉米,每公顷土地可以为农民节省1000元左右的成本。
在研发过程中,我们不断引入先进的智能化技术。通过计算机模拟和智能控制系统,免耕播种机能够根据土壤的实际情况,自动调整播种参数,确保种子在最适宜的环境中生根发芽。免耕播种机还配备了智能控制系统,能够实时监测土壤状况并提供种植建议。根据土壤墒情,免耕播种机自动提示最佳的播种深度和压力,相当于为农民配备了“种植助手”,帮助他们科学种田。
免耕播种机实现了种地的“一遍过”,可一开始农民朋友并不看好这种“懒汉种田式”的方法。如何让农民打心眼里接受免耕播种机?我们在各地选择示范点,邀请农民现场观摩。到了收获的季节,让粮食产量比试比试,“现身说法”。认识到其独特优势后,使用免耕播种的农民朋友越来越多。为了方便农民使用,我们不仅在耕种前进行集中培训,还在种植过程中提供全程指导。
近年来,随着土地规模化经营程度越来越高,农民对大型农机的需求逐年增加。我们不断对免耕播种机进行迭代,陆续研发出12行以上的大型播种机。此外,还研发出多款可以根据不同地形和土壤条件进行耕种的单项产品,满足玉米、大豆、高粱、葵花等不同作物的耕作需求。我们还与高校和科研院所合作,共同攻关农机装备的关键技术。近期,我们正在与吉林大学共同探索工程塑料耐磨性和稳定性的问题,不断提升农机的现代化水平。
目前,我们正在研发8款新产品,计划在3年内陆续推向市场。未来,我们将继续加大研发投入,推动国产农机装备的创新发展,让农民朋友挑上致富“金扁担”。
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植保无人机:田间管理有了“全能选手”
讲述人:浙江省绍兴市上虞区农业机械化技术推广中心负责人 冯科达
“嗡——”,旋翼飞速转动,一架满载肥料的植保无人机在稻田腾空而起,沿着预设航线穿梭于稻田上空,将肥料均匀喷洒……这几年,植保无人机成为许多农户田间管理的“新农具”。
眼下正值春耕备耕时节,各类“农业航线”十分忙碌。这些集病虫害防治、施肥、播种、授粉、巡田巡园于一体的“全能选手”在田间大展身手,不仅提高了病虫害防治、施肥等的喷洒效率,还可以实现“人药分离”——作业人员只需在作业前添加一次药水,喷洒期间无需再接触农药,避免中毒风险。这样的“表现”引得乡亲们拍手称赞,都夸作业质量高,不漏喷、不重喷。
为啥农用无人机越来越受咱农民朋友青睐?我给大家算一笔账:农用无人机在连片田块的作业效率可达100亩/小时,即使在普通分散地块也有40至50亩/小时的作业量。较之前传统植保10余亩/天或者担架式喷雾机40至50亩/天而言,作业效率大大提高,人工成本大大降低。
近年来,在相关政策加持下,无人机在广袤农田“开疆拓土”,日益繁忙。例如,2018年国家农机购置补贴政策将农用无人机列入购机补贴目录,农用无人机凭借其高效率、低成本等优点,在农业领域应用程度越来越高。目前,我们上虞区农用无人机主要应用于水稻、小麦的病虫害防治和施肥领域,作业覆盖率达50%以上。再如,自2019年起实施农用无人机飞防植保服务奖励政策,上虞区农用无人机近两年增量在40台以上,飞防补贴面积更是显著提升,2024年较2019年执行时增长17倍以上。
现在,既玩得转飞行器又懂农业的复合型飞手成了香饽饽。接下来,我们会做好低空技术的推广工作,加强对农用无人机飞手的培训,让农用无人机在广阔田间自由翱翔。
编辑:高瑜
审核:郭秦英
来源:三味乡村食鉴