11月15日,一台自走式打包采棉机在尉犁县兴平镇超级棉田里采收棉花。(通讯员 妥红艳 摄)
天山南麓,新疆巴音郭楞蒙古自治州全年日照达3000小时以上,是地球上最适合棉花生长的地区之一。
11月15日,在尉犁县兴平镇的3000亩超级棉田内,一台集采摘、压缩、打包为一体的自走式打包采棉机马达轰鸣、来回穿梭,丢下一个个黄色棉包。超级棉田负责人艾海鹏说:“我们管这台机子叫‘下蛋机’,它打出的棉花包每包重1.5吨~2吨,整个采收过程可实现一边采棉一边打包,效率比人工采摘不知道提高了多少倍。”因为一个“蛋”价值上万元,棉农们形象地称之为“金蛋”。这3000亩棉田之所以被称为“超级棉田”,是因为如此大面积的棉田,管理人员只有两个人,而传统的棉花种植,需要的管理人员数量至少30人,代替传统棉田管理人员的是各种现代化科技设备。
今年是广州极飞科技股份有限公司(以下简称极飞科技)员工艾海鹏和凌磊挑战种植管理超级棉田的第二年。两人在棉花种植、病虫害防治、智能施肥上进行了更加科学的管理和提升,棉田无人化管理率由去年的60%提升至80%。今年棉花亩均单产达403.6公斤,比去年提高149.6公斤。经历了去年的风灾,超级棉田今年在整体防风措施上作了较大创新,利用“棉麦分播”技术制造“微型防风工事”,即:在3月中旬先铺膜播麦种,等到4月初再播棉种,此时麦苗已经生长到10厘米以上,形成了一道挡风墙,大风来临时对棉苗的影响就减轻了。
在超级棉田里,极飞科技布置了100多个土壤传感器,当土壤湿度达到下限时,它会自动报警,通过数据传输到自动化灌溉系统,系统会自动打开田间智能电动阀及时灌溉;当土壤湿度达到上限时,会自动停止供水。
“与传统棉田相比,超级棉田今年人工、水肥、农药三项投入,每亩减少约400元。”艾海鹏开心地说。
挑战:高科技手段让不可能变为可能
这个巨变是从2021年开始的。
2021年,这片广袤的棉田上多出了一些年轻的身影。
两个90后小伙子、4架农业无人机、300多套智能设备,完成3000亩棉花试验田的从种到收,这是一场前所未有的挑战。
当地种了几十年棉花的老棉农听了他们的挑战,连连摇头,大呼“这根本不可能”。
尽管乡亲们都不相信,但艾海鹏和凌磊两人干劲十足。他们凭借高精度导航和自动驾驶技术,让无人播种机在大地上拖出笔直痕迹。很快,棉花幼苗破土而出。可是就在他们信心满满,准备大干一场的时候,4月,一场风灾突袭棉田。8级大风,将原本长势喜人的棉花苗吹死一半。
他们没有时间流泪,赶紧抢时间补种。在研发团队远程支持下,智能机械设备马力全开,高效完成了补种工作。
春去夏来,超级棉田棉花种植渐入佳境,过去需要人工搅拌的肥料、日夜守护的泵房、100多个手工转动的阀门、几十吨需要扛在肩上喷洒的农药……现在,一个小小的平板电脑就能搞定,无人化作业率达到60%,而且每亩地成本降低了几百元。秋天采棉机的歌声涌向天边,望到最远的地方,分不清是棉花还是白云。一年的艰苦努力,都在这一刻化为了丰收的喜悦。
极飞科技超级棉田是国内首个无人化棉花农场实验项目。10月18日,中央广播电视总台播出的大型纪录片《这十年·突破的中国》当中,就是以超级棉田运用的高科技手段为焦点,自动化耕种、遥感巡田、智能水肥管理、变量病虫草害防治、物联网监测等科技元素的实践应用,大幅提升效率,验证了无人化管理模式应用于大规模种植场景的可行性,代表性地向世界展示了中国农业现代化新图景。
实践:人工智能贯穿耕、种、管、收全过程
一个薄薄的平板,在艾海鹏和凌磊手中,变成了老棉农眼中的“神器”。老棉农们经常抽时间去看他们操作,质疑的目光慢慢变成了赞叹和佩服:“这就跟孙悟空七十二变似的,你们在这上面指一指、戳一戳,就能想让机器干啥就干啥,不得了哇!真是现代化呀,不是说着玩的。”
超级棉田采用了现代化管理模式,大大提高了种植效率。
耕:以往开着拖拉机、推土机所进行的犁地、平地、耙地等繁重的整地工作,在超级棉田里,艾海鹏和凌磊利用遥感无人机和农机自驾仪轻松地就完成了。遥感无人机高精度地势分析,预防种植高低不齐减少棉花受光、打药不均匀等情况;农机自驾仪自动化犁、平、耙地,省工省力,高效监管。
种:以往播种时,大量的农民走在地头上,检查哪些地方没有种上,哪些地方没有出苗,这是一项繁重而耗时的工作,而且还有风挟着土,让他们满面尘土。而在超级棉田,艾海鹏和凌磊通过农业物联网精准判断播种时机,降低抢播风险;通过遥感无人机Al出苗分析,精准补苗;通过农机自驾仪高精度导航播种,节省人力投入,减少土地浪费。
管:农作物从播种后到收割的管理工作,包括灌溉、施肥、病虫草害防治、生长管理等,以往需要大量劳动力,找熟练工对棉农来说是一件耗时耗钱耗心血的事。而超级棉田依靠极飞科技智慧农业解决方案,可轻松实现无人化管理:智能水肥灌溉系统进行智能灌溉,精准控水、控肥,大幅降低水肥用量,节省人力投入;通过农业物联网设备精准虫害预警,提前进行无人机防治,节省杀虫剂总用量;通过遥感无人机生成杂草分布图,指导无人机精准除草,大幅节省除草剂,对环境更友好;通过长势分布图指导农业无人机化学打顶,大幅降低化控门槛,降本增效。
2022年,超级棉田第二生产季相较周边传统棉田,减少了47.3%灌溉用水、18.2%的肥料和33.2%的农药。除了节省大量水肥农药以外,超级棉田第二季还实现了75.2%的无人化率。超级棉田的日常管理不需要“长工”,全年社会化用工数量降低至787人次,相比同等规模传统棉田的用工数量节省了2381人次。
收:以往采摘棉花时,对采棉工的接送、吃住是棉农们最操心的事。如今在超级棉田,利用遥感无人机和农业无人机,集采摘、压缩、打包为一体的自走式打包采棉机应用得非常精确,大大提升了棉花采收效率及质量。农业无人机按照指引喷洒脱叶剂,防止大型农机碾压减产,通过Al产量测量分析,大幅提升测产效率与准确度。艾海鹏和凌磊这两个90后新农人,就这样把农业现代化蓝图描绘在了祖国西北边陲的大地上。
谋划:未来农田数字化无人管理模式可复制
2021年、2022年,通过两年的实践,艾海鹏和凌磊成功证明:相比传统的种植模式,使用极飞科技超级棉田数字无人化管理模式的棉田,每亩人力费用节省了175.3元,种、水、药、肥及其他生产资料每亩节省了411.2元。而实现这一切,仅需每亩地多投入166.9元的智能设备改造、维护费用。含地租后,综合整体亩成本降至2378.7元,相较于周边大户传统棉田,每亩降低了419.6元,真真切切做到了降本增效。而随着超级棉田基础设备和种植模式的持续优化和完善,后续投入的费用将进一步降低。
他们充分验证并探索出了一条大型农场可复制的数字无人化管理路径,在推动农业碳中和、实现农业生产方式可持续上提供了可供落地的参考样本。
他们又将目光放在了“超级棉田——未来农田数字无人化管理项目”可复制的谋划上。艾海鹏说,根据极飞科技的实践和总结,这种模式成本最高的就是设备的前期投入,而前期投入的硬件设施和设备可长期使用,此后仅需日常维护即可,对于大型农场而言,基础投入会在未来逐渐摊薄在农场经营成本中。
超级棉田项目所采用的无人化种植管理模式可推广至15.94公顷(即240亩)及以上规模的农田,大规模农场能获得更高的经济效益。根据成本收益分析法测算,当农田种植规模达到某个阈值的时候,与传统模式相比,利用好数字农业设备能 够显著降低棉花生产成本。未来,随着固定设施的投入成本下降,劳动力和水资源成本上升,新技术应用的阈值将会变小,这意味着超级棉田管理模式在降本增效方面的效益将会进一步提升。
根据“十四五”规划,国家正大力推动高标准农田建设,以粮食生产功能区和重要农产品生产保护区为重点,建设国家粮食安全产业带,实施高标准农田建设工程,建成10.75亿亩集中连片高标准农田。可以说,超级棉田所探索出的一条农田数字化无人管理模式,背后是政府的强大支持,未来将在广袤的农田得以应用和落地。根据联合国粮农组织相关数据显示,目前农业生产活动产生的温室气体占全球总排放的17%,如果再算上农业食品加工、包装、运输、消费等环节,这一比例将达到 21%~37%。经过测算,超级棉田通过数字无人化的科学种植和管理,相比同样大小的传统农场,一年减少了22%的温室气体排放。
根据科学演算,达到这一降本增效、减碳减排的效果,超级棉田模式主要有如下路径:所使用的农业无人机等智能农机采用电能驱动,可精准打药、除草,从而节省化石能源消耗、减少农药使用;在播种环节,安装极飞科技农机自驾仪的拖拉机,可在平地、起垄、覆膜等工作中精准高效作业,有效避免农机行驶误差导致的重复作业。超级棉田比普通农场节省30%燃油消耗和36%农药使用量。
“不管是从经济效益上还是从生态效益上分析,这种可复制的模式确实是改变棉花产业模式的一次大科技浪潮。我们能为全面建设社会主义现代化国家贡献一份科技力量,感到非常自豪。”艾海鹏和凌磊当初白净的脸庞,如今已被风沙磨砺得黝黑粗糙,而在这两个年轻人的脸上,展现的却是现代新农人的自信。(记者 周海霞)
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