石榴云/新疆日?qǐng)?bào)記者 謝慧變

“世界棉花看中國,中國棉花看新疆?！边@不僅是一句贊譽(yù),更是實(shí)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(zhǎng)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(shí)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(zhǎng),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(zhǎng)勢(shì)良好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。石榴云/新疆日?qǐng)?bào)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?！?2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(shí),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(gè)勞動(dòng)力頭頂烈日一天彎腰勞作十幾個(gè)小時(shí),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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)率先制定了機(jī)采棉農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)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(hào)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?！崩钛┰凑f。

1996年,從國外引進(jìn)的采棉機(jī)在石河子進(jìn)行試驗(yàn)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(shí)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(fèi)就近千元。現(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?！?/p>

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(yàn)到算法驅(qū)動(dòng)

“前段時(shí)間高溫,手機(jī)上收到預(yù)警提示后,我們及時(shí)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(jì)今年收成好于去年?！鄙碁呈须p泉農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社理事長(zhǎng)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(cè)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(cè)報(bào)燈,同時(shí)自動(dòng)氣象站持續(xù)監(jiān)測(cè)田間氣候。所有設(shè)備每2小時(shí)回傳一次數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)反映棉花長(zhǎng)勢(shì)、土壤狀況和病蟲害動(dòng)態(tài)。

“種棉30年,過去靠經(jīng)驗(yàn),看天看地看云彩,心里總不踏實(shí);現(xiàn)在靠數(shù)據(jù),溫度異常會(huì)預(yù)警;土壤濕度低,智能滴灌閥自動(dòng)開啟補(bǔ)水;蟲情測(cè)報(bào)燈精準(zhǔn)指導(dǎo)施藥,更加可靠?！焙魏闈f,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(zhǎng)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(shí)”讓何洪濤對(duì)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(shí)現(xiàn)智慧化管理。

從個(gè)體探索到規(guī)模化推廣,“超級(jí)棉田”模式正是這一進(jìn)程的生動(dòng)實(shí)踐。

2021年,尉犁縣3000畝棉田整合后,在“超級(jí)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(jí)棉田”模式已推廣至全疆1200個(gè)農(nóng)場(chǎng)、覆蓋超70萬畝棉田。

“超級(jí)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(jí)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(jí)棉田”體現(xiàn)了“數(shù)據(jù)+經(jīng)驗(yàn)”的高效與便捷,那么自治區(qū)農(nóng)科院在瑪納斯縣的試驗(yàn)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(dòng)”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(dòng)模式轉(zhuǎn)向“模型決策、自主執(zhí)行”的全自動(dòng)模式。

“我們?cè)诿藁ǚN植管理的主要環(huán)節(jié)實(shí)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(dòng)生成精準(zhǔn)的‘種植處方’,不再依賴人的經(jīng)驗(yàn)?！弊灾螀^(qū)農(nóng)科院棉花研究所研究員林濤說。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,該模式可實(shí)現(xiàn)畝均節(jié)水28%、節(jié)肥21%,預(yù)計(jì)增產(chǎn)12%,節(jié)本增效350—400元。

從田間選育到基因設(shè)計(jì)

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(shí)驗(yàn)室內(nèi),科研人員正專注解析“源棉8號(hào)”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(yàn)育種”跨入“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”新階段。

“優(yōu)良品種對(duì)棉花產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率超過35%,更是品質(zhì)的決定性因素?！崩钛┰唇忉?傳統(tǒng)育種不僅周期長(zhǎng),還高度依賴經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)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(shí)期。

在這一轉(zhuǎn)型中,突破性品種“源棉8號(hào)”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(jì)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(diǎn),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(hào)”不僅實(shí)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(shí)際產(chǎn)量上。2024年,在萬畝示范田,“源棉8號(hào)”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(hào)”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(dòng)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(shí)現(xiàn)與智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)的高效協(xié)同?！爸腔勖尢锏暮诵?是為棉田安裝智慧大腦,提供可設(shè)計(jì)、可預(yù)測(cè)、可控制的調(diào)控技術(shù)。它們與遙感監(jiān)測(cè)、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?！崩钛┰凑f。

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(duì)鄭巨云研究員(中)與團(tuán)隊(duì)成員一起開展棉花耐低溫材料鑒定評(píng)價(jià)。圖/自治區(qū)農(nóng)科院(資料圖)

目前,新疆自育棉花品種市場(chǎng)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(yàn)種植”到“數(shù)據(jù)決策”,從“田間選育”到“基因設(shè)計(jì)”,新疆智慧棉田的蛻變是中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生動(dòng)實(shí)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。