石榴云/新疆日報記者 謝慧變
"世界棉花看中國,中國棉花看新疆。"這不僅是一句贊譽(yù),更是實力的體現(xiàn):中國棉花產(chǎn)量占全球近四分之一,全國90%以上的棉花產(chǎn)自新疆。
回顧七十年,變化天翻地覆——新中國成立初期,新疆棉花僅零星分布于50余萬畝農(nóng)田中,皮棉平均畝產(chǎn)不足12公斤,自給尚且困難。如今的新疆棉花不僅總產(chǎn)量領(lǐng)跑全國,長絨棉品質(zhì)更躋身世界頂尖水平,并構(gòu)建起"從一粒種到一件衣"的全產(chǎn)業(yè)鏈體系,實現(xiàn)了原棉自主可控。
今日徜徉于天山南北的廣袤棉田,遙感無人機(jī)巡天瞰地,大數(shù)據(jù)系統(tǒng)解析生長,智能水肥系統(tǒng)精準(zhǔn)滴灌……從"彎腰拾花"的艱辛,到"指尖種棉"的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型,一代代棉農(nóng)和科研人員的接續(xù)奮斗,使"新疆棉"成為展示新疆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的亮麗名片。
8月10日,俯瞰瑪納斯縣包家店鎮(zhèn)棉花長勢良好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。石榴云/新疆日報記者 鄒懿攝
從彎腰拾花到全程機(jī)械化
"拾花要拾綻開的,不能帶棉葉。拾完花指甲縫里全是棉絮,晚上睡覺手都合不攏。"72歲的沙雅縣棉農(nóng)阿卜杜熱合曼·麥麥提回憶起上世紀(jì)80年代摘棉花的情景,不禁搓了搓手掌。
當(dāng)時,全疆棉花種植面積約300萬畝,皮棉畝產(chǎn)約30公斤,從播種到采收全部依賴人工。一個勞動力頭頂烈日一天彎腰勞作十幾個小時,最多采摘50公斤籽棉。彎腰拾棉、扛棉稈,一季棉花收完,不少棉農(nóng)直不起腰——腰椎間盤突出,成為困擾他們的"職業(yè)病"。
面對這樣的艱辛,改革的種子悄然萌發(fā)。上世紀(jì)80年代中后期,新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略開始調(diào)整。隨著棉花產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,全程機(jī)械化的技術(shù)攻關(guān)空前加強(qiáng),實現(xiàn)機(jī)械化采棉成為核心攻關(guān)目標(biāo)。
自治區(qū)棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員李雪源介紹,實現(xiàn)機(jī)械采棉的首要難題是機(jī)采棉品種改良。傳統(tǒng)棉花品種植株較矮、第一果枝高度低、株型緊湊、吐絮不集中、棉鈴含絮力差易掉絮,機(jī)械采收的棉花含雜質(zhì)多、產(chǎn)量品質(zhì)減損嚴(yán)重,機(jī)采棉曾被視為"垃圾棉"。
經(jīng)過近20年的育種攻關(guān),李雪源團(tuán)隊率先制定了機(jī)采棉農(nóng)藝性狀評價地方標(biāo)準(zhǔn),選育出符合機(jī)采要求的"早熟、第一果枝高度18—20cm、脫葉落葉性好、吐絮集中、棉鈴含絮好"的機(jī)采棉花源棉11號等品種。
"通過這些品種及配套機(jī)采種植模式和化控塑形技術(shù),解決了機(jī)采的關(guān)鍵難題。"李雪源說。
1996年,從國外引進(jìn)的采棉機(jī)在石河子進(jìn)行試驗性采收,為新疆棉花機(jī)械化采收帶來了曙光。此后20多年,從采棉機(jī)引進(jìn),到自主創(chuàng)新研發(fā)出國產(chǎn)采棉機(jī),從部分環(huán)節(jié)機(jī)械化到全程機(jī)械化,新疆棉花生產(chǎn)機(jī)械化實現(xiàn)了跨越式發(fā)展:2005年機(jī)采率不到5%,2015年躍升至約30%,到2024年,全程機(jī)械化率超過97%,機(jī)采率突破90%。
全程機(jī)械化帶來效率和效益的大幅提升。沙灣市金溝河鎮(zhèn)棉農(nóng)李建國算了一筆賬:"以前人工采棉,一畝地僅采摘費就近千元?，F(xiàn)在農(nóng)機(jī)合作社統(tǒng)一管理,從精量播種、無人機(jī)打藥到采棉機(jī)收獲,全程機(jī)械化讓種棉成本越來越低,效益越來越好。"
機(jī)械化也深刻改變了棉田形態(tài)和生產(chǎn)方式。在昌吉回族自治州等棉花主產(chǎn)區(qū),以往零散的小塊棉田被整合成萬畝連片的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田。田埂被鏟平,溝渠得到優(yōu)化,為大中型農(nóng)機(jī)高效作業(yè)創(chuàng)造了條件。
從純靠經(jīng)驗到算法驅(qū)動
"前段時間高溫,手機(jī)上收到預(yù)警提示后,我們及時轉(zhuǎn)變灌溉策略,進(jìn)行少量多頻次滴灌,保墑降溫效果顯著,預(yù)計今年收成好于去年。"沙灣市雙泉農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社理事長何洪濤說。
何洪濤的信心來自棉田里那些看不見的"數(shù)字哨兵"。
在他家的1.3萬畝棉田里,每500畝布有一套病害檢測儀、物聯(lián)網(wǎng)和視聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),每2000畝設(shè)有智能蟲情測報燈,同時自動氣象站持續(xù)監(jiān)測田間氣候。所有設(shè)備每2小時回傳一次數(shù)據(jù),實時反映棉花長勢、土壤狀況和病蟲害動態(tài)。
"種棉30年,過去靠經(jīng)驗,看天看地看云彩,心里總不踏實;現(xiàn)在靠數(shù)據(jù),溫度異常會預(yù)警;土壤濕度低,智能滴灌閥自動開啟補(bǔ)水;蟲情測報燈精準(zhǔn)指導(dǎo)施藥,更加可靠。"何洪濤說,原來一人管10畝地,現(xiàn)在一人可管2000畝地。
沙灣市雙泉農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社理事長何洪濤在給棉農(nóng)講解智能化施肥灌溉系統(tǒng)操作方式(資料圖)。馬蘭花攝
這種肉眼可見的"踏實"讓何洪濤對數(shù)字化棉田信心滿滿,未來棉田水肥管理系統(tǒng)可直接與水庫連通,即便是數(shù)十萬畝的超大棉田,也有望實現(xiàn)智慧化管理。
從個體探索到規(guī)?；茝V,"超級棉田"模式正是這一進(jìn)程的生動實踐。
2021年,尉犁縣3000畝棉田整合后,在"超級棉田"的耕、種、管、收全流程作業(yè)中,遙感無人機(jī)、農(nóng)業(yè)無人機(jī)、智能灌溉閥等一系列高科技裝備協(xié)同作業(yè),無人化技術(shù)應(yīng)用覆蓋率達(dá)75%。截至目前,"超級棉田"模式已推廣至全疆1200個農(nóng)場、覆蓋超70萬畝棉田。
"超級棉田"負(fù)責(zé)人艾海鵬說,通過智能設(shè)備的精準(zhǔn)管理,"超級棉田"模式畝均節(jié)水超過80立方米,畝產(chǎn)從最初的200多公斤提高到2024年的529公斤。
如果說"超級棉田"體現(xiàn)了"數(shù)據(jù)+經(jīng)驗"的高效與便捷,那么自治區(qū)農(nóng)科院在瑪納斯縣的試驗基地,一種數(shù)字農(nóng)業(yè)模式進(jìn)入了更前沿的"算法驅(qū)動"階段。
在這里,"空—天—地"一體化感知、智能決策模型及多機(jī)協(xié)同控制技術(shù),使棉田管理從"人為決策、設(shè)備執(zhí)行"的半自動模式轉(zhuǎn)向"模型決策、自主執(zhí)行"的全自動模式。
"我們在棉花種植管理的主要環(huán)節(jié)實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)的自主決策,通過'大數(shù)據(jù)+作物模型'自動生成精準(zhǔn)的'種植處方',不再依賴人的經(jīng)驗。"自治區(qū)農(nóng)科院棉花研究所研究員林濤說。
實驗數(shù)據(jù)表明,該模式可實現(xiàn)畝均節(jié)水28%、節(jié)肥21%,預(yù)計增產(chǎn)12%,節(jié)本增效350—400元。
從田間選育到基因設(shè)計
在昌吉回族自治州中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心分子實驗室內(nèi),科研人員正專注解析"源棉8號"的基因圖譜,破譯其中蘊(yùn)藏的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)與抗逆性密碼——標(biāo)志著新疆棉花育種已從傳統(tǒng)的"經(jīng)驗育種"跨入"精準(zhǔn)設(shè)計"新階段。
"優(yōu)良品種對棉花產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率超過35%,更是品質(zhì)的決定性因素。"李雪源解釋,傳統(tǒng)育種不僅周期長,還高度依賴經(jīng)驗和運氣,篩選過程偶然性大、效率有限。如今,新疆棉花育種已跨越傳統(tǒng)模式,進(jìn)入以"基因技術(shù)+大數(shù)據(jù)"為引領(lǐng)的AI生物育種新時期。
在這一轉(zhuǎn)型中,突破性品種"源棉8號"正是現(xiàn)代育種技術(shù)集成的典型代表。該品種的選育摒棄了以往依賴田間表型觀察與反復(fù)雜交組合的傳統(tǒng)方法,轉(zhuǎn)而以優(yōu)良底盤品種為基礎(chǔ),借助分子設(shè)計育種技術(shù),精準(zhǔn)定位控制早熟、抗病性和纖維強(qiáng)度等目標(biāo)性狀的基因位點,將育種周期從原來的10年以上壓縮至5年。
李雪源說,"源棉8號"不僅實現(xiàn)了矮稈化、適宜機(jī)采,還兼具抗黃萎病、耐高溫等特性,真正做到了"高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆"。
這些優(yōu)良特性最終體現(xiàn)在實際產(chǎn)量上。2024年,在萬畝示范田,"源棉8號"平均單產(chǎn)達(dá)564.1公斤/畝,為新疆棉花單產(chǎn)提升提供了有力支撐。
"源棉8號"只是近年來新疆現(xiàn)代化育種技術(shù)的縮影。如今,新疆正積極構(gòu)建融合生物技術(shù)、表型組學(xué)與人工智能算法的現(xiàn)代育種技術(shù)體系,進(jìn)一步提高育種效率,更高效地聚合優(yōu)良性狀,推動棉花育種邁向精準(zhǔn)化、智能化。
優(yōu)質(zhì)棉花品種不僅性狀優(yōu)異,與數(shù)字智能技術(shù)結(jié)合,還能精準(zhǔn)響應(yīng)水肥、氣候的智能調(diào)控,從而實現(xiàn)與智慧農(nóng)業(yè)平臺的高效協(xié)同。"智慧棉田的核心,是為棉田安裝智慧大腦,提供可設(shè)計、可預(yù)測、可控制的調(diào)控技術(shù)。它們與遙感監(jiān)測、智能滴灌、無人機(jī)植保等數(shù)字技術(shù)結(jié)合,共同構(gòu)建'良種+良法'的智能生產(chǎn)模式。"李雪源說。
新疆農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所棉花分子育種創(chuàng)新團(tuán)隊鄭巨云研究員(中)與團(tuán)隊成員一起開展棉花耐低溫材料鑒定評價。圖/自治區(qū)農(nóng)科院(資料圖)
目前,新疆自育棉花品種市場占有率超過85%,其中兼具高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、機(jī)采、廣適的品種比例持續(xù)上升,真正讓棉花種植既智慧又高效。
從"彎腰拾花"到"機(jī)器代勞",從"經(jīng)驗種植"到"數(shù)據(jù)決策",從"田間選育"到"基因設(shè)計",新疆智慧棉田的蛻變是中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生動實踐?？萍嫉倪M(jìn)步不僅改變了新疆棉花的生產(chǎn)方式,更在天山南北充滿希望的土地上,描繪出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與數(shù)字技術(shù)深度融合的宏偉畫卷。
