“棉花育種方向要聚焦高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和適合機采，棉花生產(chǎn)要注重節(jié)本增效，節(jié)水節(jié)肥，推動綠色可持續(xù)發(fā)展?！?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)場觀摩會在新疆沙灣市召開，中國工程院院士、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張獻龍在會上說，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)進行管理的優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702棉株。李晨攝
此次會議由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所（以下簡稱中棉所）、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦，通過“現(xiàn)場觀摩＋工廠參觀＋座談交流”形式，展示了張獻龍團隊培育的優(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，為提升我國棉花產(chǎn)業(yè)國際競爭力注入新動能。
新品種配套智慧栽培技術(shù)同時落地
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。隨著人口老齡化進程的加快以及農(nóng)村勞動力的外流，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對自動化、智能化技術(shù)的依賴程度日益提高。
“新疆棉花產(chǎn)業(yè)正處于一個轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，正在由精耕細作、高人工投入向現(xiàn)代化精準管理、機械化和數(shù)字化、智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，棉花生產(chǎn)發(fā)展對機械化、數(shù)字化、智能化的需求越發(fā)強烈?！敝忻匏h委副書記、紀委書記宋國立表示，沙灣市是全國優(yōu)質(zhì)棉花生產(chǎn)縣市，棉花是當?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，將實現(xiàn)棉花種植從傳統(tǒng)模式向無人化、智能化、精準化的跨越。
張獻龍在講話中說，其團隊培育的國審棉花新品種華棉702具有早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗等優(yōu)點，適應(yīng)性較廣，結(jié)鈴性強。
張獻龍（前排中）等在會議現(xiàn)場觀摩智慧栽培技術(shù)。李晨攝
好品種更需要好的栽培技術(shù)。張獻龍說，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，可以實現(xiàn)棉花水肥精準管控。他對中棉所棉花智慧栽培創(chuàng)新團隊在新疆智慧農(nóng)業(yè)方面開展的工作給予了充分肯定，并對此次合作表示充滿信心。
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，需要進行更多的栽培管理?！敝腔墼耘嗉夹g(shù)研發(fā)負責(zé)人、中棉所棉花智慧栽培創(chuàng)新團隊首席科學(xué)家李亞兵研究員告訴《中國科學(xué)報》，棉花的生長期很長，與繁殖期有很長的重合時間，栽培管理的時候需要付出更多精力，這就對智慧栽培技術(shù)的要求更高。
李亞兵長期從事作物栽培理論與技術(shù)研究。2018年，李亞兵團隊開始使用傳感技術(shù)獲取棉花植株生長過程中的各種數(shù)據(jù)信息。“光、溫、水、土壤ph值等等，都需要收集?！崩顏啽f，數(shù)據(jù)收集越來越多以后，他們開始進行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)可以非常好地用來指導(dǎo)棉花種植栽培過程。
“這些數(shù)據(jù)不用起來就很可惜?！崩顏啽f，但是怎樣用得好是擺在他們面前的問題。彼時，農(nóng)業(yè)智慧栽培技術(shù)逐漸興起，不少廠家推出了相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)。李亞兵團隊開始購買和應(yīng)用一些產(chǎn)品，他們逐漸發(fā)現(xiàn)，購買的產(chǎn)品越多，使用的場景越多，獲得的數(shù)據(jù)越難兼容。
而且，國內(nèi)市場上還沒有出現(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，價格也居高不下，組合成整套系統(tǒng)更是花費不菲。李亞兵團隊決定自主研發(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、價格實惠、維護成本低的智能控制球閥，再到覆蓋面積廣、信號強、支持無網(wǎng)環(huán)境下使用的遠程采集控制器，以及功能強大、實現(xiàn)采集與控制集成的無線節(jié)點采集控制器等，他們研發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智慧栽培關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，并建成了符合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點的棉花種植智能化管理系統(tǒng)平臺。
“這些技術(shù)和裝備均具有自主知識產(chǎn)權(quán)，全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，價格僅為國外同類產(chǎn)品的1/10～1/3，使用成本也低于國內(nèi)同類產(chǎn)品?！崩顏啽f，不僅如此，他們設(shè)計的操作界面簡單明了，農(nóng)民一學(xué)就會，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
隨著勞動力短缺及人工成本的不斷上升，棉花生產(chǎn)對自動化和智能化的需求日益迫切。李亞兵說，利用該項智慧栽培技術(shù)，可以實現(xiàn)對棉田環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測分析。他們充分開展大數(shù)據(jù)挖掘利用，建立了棉花生長模型，為田間水肥管理提供了科學(xué)指導(dǎo)，做到了“對癥下藥”，通過自動化的手段實現(xiàn)水肥藥的精準化投放，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，該項智慧栽培技術(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，利用中棉所智慧栽培技術(shù)進行管理的優(yōu)質(zhì)棉花新品種華棉702棉株健壯，棉桃累累，長勢喜人，“雙劍合璧”成效顯著。
研究人員演示手自一體智能控制閥門。李晨攝
中棉所智慧栽培技術(shù)通過智能化的監(jiān)測手段、精準化的水肥一體控制技術(shù)，實現(xiàn)了對棉花生長全過程的精細化管理，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)專家預(yù)測，該地塊籽棉產(chǎn)量有望突破545公斤/畝，超過當?shù)仄骄€產(chǎn)15%，預(yù)計每畝可增加經(jīng)濟效益約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象，開展作物生產(chǎn)管理過程中關(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，同時將數(shù)字化技術(shù)、智能化設(shè)備與高標準農(nóng)田深入結(jié)合，推動數(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10萬余畝，畝均節(jié)約灌溉用工約80%、降本增效200元以上。
張獻龍指出，智慧農(nóng)業(yè)是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，需要結(jié)合棉花生長發(fā)育特征，將信息化技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機融合，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”。
