今年秋收，實(shí)現(xiàn)了畝均產(chǎn)量1100斤的預(yù)定目標(biāo)。算上1400斤的小麥平均畝產(chǎn)，老糧農(nóng)王九利的無人智慧農(nóng)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了打造“噸糧田”的設(shè)想

原來大規(guī)模機(jī)收作業(yè)時(shí)，三百多畝糧田，至少需要十臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)同時(shí)“進(jìn)場(chǎng)”，白天收割，至少五天才能收完。現(xiàn)在，依靠一臺(tái)無人收割機(jī)日夜收割，一天半就能全部收完

實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)從勞動(dòng)密集型向科技密集型轉(zhuǎn)變，要在北斗導(dǎo)航等新技術(shù)、新裝備加持下，進(jìn)行更深層次和更高領(lǐng)域的“藏糧于技”

文 |《瞭望》新聞周刊記者 劉彤

寒露時(shí)節(jié)人人忙，種麥摘花打豆場(chǎng)。緊張的秋玉米收獲剛剛結(jié)束，位于陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)慕儀鎮(zhèn)洞坡村的利民無人農(nóng)場(chǎng)，聚攏了不少前來“取經(jīng)”的糧食生產(chǎn)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)負(fù)責(zé)人和種糧大戶。

這些專業(yè)種糧人一邊現(xiàn)場(chǎng)觀摩冬小麥“無人”播種的過程，一邊盤算著能否“討要”到適合自家糧田的無人種糧技術(shù)。

以農(nóng)業(yè)智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化為代表，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率超過27%，智慧農(nóng)業(yè)已貫穿到農(nóng)業(yè)發(fā)展的各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)。

從“經(jīng)驗(yàn)種糧”到“精細(xì)種糧”，陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)利民秸稈機(jī)械化加工利用專業(yè)合作社理事長(zhǎng)王九利感觸最深的，是農(nóng)業(yè)觀念的沖擊和思維的轉(zhuǎn)變。立足小麥、玉米等不同作物種植模式，對(duì)自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)播種和信息感知的無人化作業(yè)進(jìn)行升級(jí)開發(fā)，開展無人化農(nóng)場(chǎng)建設(shè)，成為農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式。多位基層農(nóng)業(yè)干部認(rèn)為，“這也是保證糧食生產(chǎn)常年穩(wěn)定的重要探索?！?/p>

“以一當(dāng)十”降成本

今年55歲的王九利，是一位與種糧打了一輩子交道的“老糧農(nóng)”。對(duì)多種糧、種好糧有執(zhí)念。

“如果將無人技術(shù)運(yùn)用到糧食生產(chǎn)全過程，‘誰來種糧’‘怎么種糧’之類的‘老大難’問題也就迎刃而解了?！蓖蹙爬谂伟l(fā)展無人農(nóng)業(yè)。

王九利的想法與西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師陳軍不謀而合。

2023年２月，在寶雞市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的牽線搭橋下，依托洞坡村已經(jīng)成型的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，王九利在自己耕種的320畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田上，和陳軍團(tuán)隊(duì)開始了打造無人農(nóng)場(chǎng)的嘗試。

今年夏收期間，記者來到利民無人農(nóng)場(chǎng)，不禁為眼前的景象所震撼：沒有了往年常見的多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)穿梭往返、機(jī)聲轟鳴、麥茬橫飛的作業(yè)場(chǎng)景，取而代之的，是一臺(tái)無人駕駛谷物收割機(jī)在田間勻速前行、“安靜”收割、按部就班的生產(chǎn)畫面。

依托北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位，確定好待作業(yè)糧田的范圍，設(shè)置好收割機(jī)具的前行軌跡、行進(jìn)速度，憑借智能控制終端、自動(dòng)定位技術(shù)等高新科技的“指導(dǎo)”，在農(nóng)場(chǎng)智慧控制中心的精準(zhǔn)指揮下，無人作業(yè)農(nóng)機(jī)具可以實(shí)現(xiàn)筆直、勻速行進(jìn)?！澳憧?，它的前行、轉(zhuǎn)彎、掉頭、收割、清倉(cāng)，一氣呵成。在完成收割的地塊里，無人駕駛拖拉機(jī)配套玉米免耕播種機(jī)隨即入地播種玉米。真是‘不誤農(nóng)時(shí)不誤工’啊?！蓖蹙爬f。

“無人駕駛播種機(jī)在田間勻速運(yùn)行，避免了土地‘漏播漏種’。播種均勻，小麥、玉米下種后出苗整齊，整片糧田生長(zhǎng)‘齊步走’，確保了生產(chǎn)集約化。我們做過測(cè)算，由于將每畝土地的每毫、每分都納入了耕作范圍，每播種100畝土地，會(huì)有效增加播種面積一畝，產(chǎn)量也水漲船高?！彼f。

與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比，無人駕駛收割機(jī)的應(yīng)用，還大大提高了作業(yè)效率。王九利掐著指頭說：“傳統(tǒng)機(jī)收的作業(yè)時(shí)間一般在白天，一旦遇到‘爛場(chǎng)雨’，農(nóng)民們只能‘望田興嘆’。無人收割機(jī)可以日夜‘連軸轉(zhuǎn)’收割。原來大規(guī)模機(jī)收作業(yè)時(shí)，我這三百多畝糧田，至少需要十臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)同時(shí)‘進(jìn)場(chǎng)’，五天才能收完。機(jī)具作業(yè)成本、人工成本高?，F(xiàn)在，這些糧田依靠一臺(tái)無人收割機(jī)日夜收割，一天半就能收完?！?/p>

糧食產(chǎn)量和種糧效益穩(wěn)步提升，生產(chǎn)投入持續(xù)下降。王九利說：“智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)帶來的成效，讓我意識(shí)到了‘精細(xì)種糧’的必要?，F(xiàn)在不是憑借‘經(jīng)驗(yàn)種糧’的時(shí)代了，堅(jiān)定了我打造新時(shí)代新農(nóng)場(chǎng)的決心?！?/p>

技術(shù)加持實(shí)現(xiàn)“噸糧田”

剛剛結(jié)束的秋收和秋種，王九利嘗到了智慧生產(chǎn)的甜頭。

“今年6月夏收結(jié)束、秋玉米播種時(shí)，我們實(shí)施無人駕駛拖拉機(jī)配套玉米精量免耕進(jìn)行玉米秋播，嚴(yán)格按照農(nóng)藝要求，畝播量4500粒種子。這茬玉米生長(zhǎng)過程中，沒有斷苗、漏苗現(xiàn)象，出苗率良好。今年秋收，實(shí)現(xiàn)了畝均產(chǎn)量1100斤的預(yù)定目標(biāo)。算上小麥平均畝產(chǎn)1400斤，今年無人智慧農(nóng)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了打造‘噸糧田’的設(shè)想。按照小麥1.2元每斤、玉米0.9元每斤的市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)，這320畝田實(shí)現(xiàn)了總產(chǎn)值超85萬元，同比至少提升兩成?！?/p>

“有技術(shù)加持，只要精心經(jīng)營(yíng)、用心生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)是有利可圖的?！蓖蹙爬f。

作為利民無人農(nóng)場(chǎng)從“量變”到“質(zhì)變”的全程參與者，陳軍有著自己的認(rèn)識(shí)：“糧食生產(chǎn)的智慧化，涉及5G網(wǎng)絡(luò)、電信號(hào)控制、機(jī)械操作、導(dǎo)航定位、程序編排等多個(gè)專業(yè)門類。完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從機(jī)械化向信息化的轉(zhuǎn)變，無人農(nóng)機(jī)僅是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)邁出的第一步。”

他告訴記者，在實(shí)際探索中，他們以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為核心，構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)基本框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、調(diào)控與數(shù)據(jù)共享。

“這是北斗衛(wèi)星定位技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)方面的具體應(yīng)用。面向小麥、玉米等糧食作物，以種植高質(zhì)、高效、低成本為目標(biāo)，結(jié)合陜西糧食產(chǎn)區(qū)的典型地貌特點(diǎn)，融合農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝種植要求，有針對(duì)性地將自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)播種和信息感知等無人化作業(yè)技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)復(fù)合播種關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)無人化智能作業(yè)控制，形成無人化田間作業(yè)解決方案?！彼f。

具體來說，陳軍介紹，利民無人農(nóng)場(chǎng)采用基于北斗衛(wèi)星的大田作業(yè)場(chǎng)景自動(dòng)定位方法、智能控制終端、全局路徑規(guī)劃方法，突破了面向耕、種、管、收全過程的適度規(guī)模農(nóng)機(jī)裝備無人化駕駛關(guān)鍵技術(shù)。

以收獲環(huán)節(jié)為例，根據(jù)小麥、玉米等不同作物生長(zhǎng)的復(fù)雜環(huán)境和干擾特點(diǎn)，研究了基于北斗衛(wèi)星、激光雷達(dá)和視覺傳感器多源精度、高抗擾性自動(dòng)避障與安全預(yù)警方法與系統(tǒng)；結(jié)合洞坡村地處旱塬的實(shí)際情況，通過對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行智能化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)帶動(dòng)聯(lián)合耕整地作業(yè)機(jī)自主作業(yè)、耕地質(zhì)量智能調(diào)控和驅(qū)動(dòng)防滑智能控制。“與人工駕駛拖拉機(jī)相比，無人拖拉機(jī)播種直線度好，播種更為均勻，為后期管護(hù)、收獲奠定了良好基礎(chǔ)，也提高了土地利用率和產(chǎn)出率?！彼f。

寶雞市農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心推廣科科長(zhǎng)張建強(qiáng)說，針對(duì)適度規(guī)模全程機(jī)械化作業(yè)的需求，陳軍教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)，結(jié)合利民無人農(nóng)場(chǎng)的氣象條件、土壤環(huán)境、作物品種、收獲時(shí)間等多源信息，提出了適用于農(nóng)場(chǎng)的障礙物感知算法，在基于多傳感器信息融合的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航、避障與安全預(yù)警系統(tǒng)等技術(shù)模塊的支持下，基于北斗、視覺和雷達(dá)等多傳感器信息融合的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)不斷成熟，才讓無人駕駛、無人播種、無人收割等成套無人操作在利民農(nóng)場(chǎng)成為可能。

西北農(nóng)林科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師王征兵認(rèn)為，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)是“藏糧于技”的新探索?！皩?shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)從勞動(dòng)密集型向科技密集型轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定產(chǎn)量、提高質(zhì)量，不僅要在育種、耕作等傳統(tǒng)意義的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)上不斷突破、追求卓越，更要在北斗導(dǎo)航等新技術(shù)、新裝備的‘加持’下，實(shí)現(xiàn)更深層次和更高領(lǐng)域的‘藏糧于技’。智慧農(nóng)業(yè)在利民無人農(nóng)場(chǎng)的成功，無疑探索出了一條新路?！蓖跽鞅f。

期待“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”

王九利告訴記者，目前合作社流轉(zhuǎn)的土地面積超過4.6萬畝，擁有拖拉機(jī)、收割機(jī)、運(yùn)糧車、自走式噴霧機(jī)、植保無人機(jī)等農(nóng)機(jī)具146臺(tái)（套）?！斑@些農(nóng)機(jī)具，在4.6萬畝糧田集中深翻、播種、收割、除草、防蟲、運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵時(shí)刻，數(shù)量明顯不夠。但根據(jù)測(cè)算，無人農(nóng)場(chǎng)建成后，可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)智能控制，耕、種、管、收平均效率提高20%以上，農(nóng)機(jī)裝備利用率提高30%以上，綜合經(jīng)濟(jì)效益提高20%以上。一旦這4.6萬畝糧田全部建成無人智慧農(nóng)場(chǎng)，目前三分之一的農(nóng)機(jī)具就夠用了。”

王九利坦言，智慧農(nóng)場(chǎng)前景廣闊，但實(shí)現(xiàn)糧田全部“智慧化”仍有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走?！爸腔坜r(nóng)業(yè)涵蓋通信、機(jī)械、水利、氣象等多個(gè)學(xué)科，以農(nóng)機(jī)改造、北斗導(dǎo)航等為代表，每1000畝糧田概算投入在756萬元左右，沒有相當(dāng)?shù)馁Y金投入，完成智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)難度很大?！?/p>

他說：“目前，農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)用機(jī)具，仍停留在單（臺(tái)）套與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相連，全部農(nóng)機(jī)具的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，仍有提升空間。從單臺(tái)（套）農(nóng)用機(jī)具智慧化水平提升、完善，到整茬作物的耕、種、管、收全流程作業(yè)的完成，再到全部農(nóng)用機(jī)具‘大兵團(tuán)作戰(zhàn)’，智慧農(nóng)場(chǎng)還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。但穩(wěn)定的單產(chǎn)和不斷提升的品質(zhì)，讓我們對(duì)智慧農(nóng)場(chǎng)的前景相當(dāng)樂觀。”

陜西是農(nóng)業(yè)大省，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技和對(duì)外開放的優(yōu)勢(shì)區(qū)，有著廣闊的無人智慧農(nóng)場(chǎng)推廣潛力與空間。陳軍介紹說：“在關(guān)中，近年來土地流轉(zhuǎn)出現(xiàn)了規(guī)?；N植，為無人智慧農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)提供了有利條件。我們針對(duì)陜西矮化密植果園開發(fā)了蘋果采摘自動(dòng)化機(jī)械臂。隨著人工智能的不斷進(jìn)步，以前識(shí)別一個(gè)蘋果需要幾秒甚至十幾秒，如今這個(gè)時(shí)間幾乎可以忽略，為下一步規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在陜南，我們進(jìn)行了自動(dòng)采茶機(jī)的研究與開發(fā)?！?/p>

王九利說，他們合作社的農(nóng)機(jī)具已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)，但國(guó)內(nèi)各個(gè)農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)廠家在各自生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)具的參數(shù)設(shè)置、配套銜接等方面，并不統(tǒng)一，其根本原因是目前業(yè)內(nèi)沒有智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?！爸贫?biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出更多可復(fù)制、可推廣的智能農(nóng)機(jī)裝備解決方案，是我們一線種糧人的期盼?！彼f。