2022-04-01 17:19:15
無人駕駛的農機正在田間作業。馮榮鑫 攝
良好的農業基礎是茂名市首個無人農場落戶高州的主要原因。受訪者供圖
無人植保機是目前較為普遍應用的無人農機。 受訪者供圖
在高州市寶光街道八角山村委會車田尾村水稻示范基地，肥沃的水田一望無際。幾架農機正在田間忙碌地作業，機械正沿著平坦的田埂一路向前，身后一排排播種好的秧苗整齊排列。
“哇，厲害了，農機上沒有駕駛員！走得筆直，還會自動拐彎！”田里的無人駕駛插秧機讓圍觀的群眾直呼大開眼界。
日前，中國工程院院士、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室茂名分中心（茂名實驗室）主任羅錫文團隊再次來到茂名高州，召開現場會，演示無人農場水稻生產機械化技術，并在高州建立茂名市首個無人農場水稻生產機械化基地。這個“智慧試驗田”是高州不斷推進農業機械化，向智慧化、無人化邁進的敲門磚。
●邱茜 龍步云
高效
無人技術覆蓋水稻耕種收
4月初，走進位于高州市寶光街道八角山村的廣東荔晶農業科技有限公司水稻種植基地，一場如油的春雨過后，3000畝綠油油的禾秧在水田間隨著春風搖曳。雖然才剛播種下去十來天，但禾苗已經顯露出強大的生命力，這里剛剛被確定為茂名市首個無人農場水稻生產機械化基地。
據悉，無人農場由嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室茂名分中心與華南農業大學水稻生產機械化創新團隊共同打造。農場內主要種植19香、南桂占、特優161以及軟華優金絲等優質水稻品種，無人技術將覆蓋水稻耕種收全環節。
也就是說從備耕階段耕整土地，到種植環節播種插秧，到管理環節的化肥施用，再到收獲環節的收割運糧，全程都由無人駕駛的現代化機械完成。并且，農機自動從機庫轉移到田間，完成田間作業后自動回到機庫，實現機庫田間轉移作業全自動。在無人農場里，農機像是有了“大腦”一樣，會自動避障，會異況停車，還將對作物生產過程進行實施全監控。水稻長勢如何，是否出現病蟲草害都瞞不過它的火眼金睛。不僅如此，農機還能根據作物的長勢和病蟲草害情況及時作出決策并自動進行精準作業，精準灌溉、精準施肥和精準施藥等，對基地作物生長情況監且管。
“生物技術主要為無人農場生產提供適應機械化作業的品種和栽培模式；智能農機主要為無人農場生產提供智能感知、智能導航、智能作業（精準作業）和智能管理；信息技術主要為無人農場生產的信息獲取、傳輸和處理，農機導航與自動作業，農機遠程運維管理提供支持。”華南農業大學工程學院青年教授胡煉介紹，這三大技術共同構成了無人農場的鐵三角，而農業機械自動導航作業技術則是實現農場無人的關鍵技術。
突破
關鍵技術實現三大創新
隨著農業現代化的進程不斷加快，傳統的農業生產模式已經不多見，取而代之的是更為高效、更標準化的機械作業。
“人工作業往往會受農民體力、技術等影響，不僅效率低，還具有許多不可控因素，機械作業很大程度彌補人工作業的缺陷，是農業產業標準化、品牌化的基礎。”廣東荔晶農業科技有限公司負責人陳祥挺是無人農場的企業合作方，他認為，機械化生產對于農業產業發展而言，最大的優勢是讓生產過程更容易控制，品質更穩定，效率更高，質量也更高。
無人農場的一小步，是現代農業進程的一大步。2003年，華南農業大學羅錫文院士率領團隊開展了農業機械導航及自動作業關鍵技術的研究，突破了導航定位、路徑跟蹤、電液轉向、電機轉向、速度線控、機具操控、自動避障、主從導航、車載終端和系統集成等十大關鍵技術，取得了三大創新。
——采用北斗衛星定位和MEMS慣性傳感相結合，創新設計了外部加速度補償的線性時變自適應卡爾曼濾波算法，實現了農機不同作業工況下的高精度連續穩定定位和測姿。
——創新設計了基于預瞄跟隨的復合路徑跟蹤控制器，采用非線性狀態觀測器對決策期望輪角進行側滑補償，顯著提高了水田農機跟蹤精度。
——創制了具有自主知識產權的農機自動導航作業線控裝置和農機北斗自動導航產品。
無人駕駛旋耕機、無人駕駛播種機、無人駕駛插秧機、無人駕駛高地隙寬幅噴霧機和無人駕駛收獲機……一批新型無人農機問世，成果總體達到了國際先進水平，其中水田自動導航作業和主從導航技術居國際領先水平，滿足旱地（水田）耕整、種植、植保和收獲等環節精準作業需要，打破了國外技術壟斷，為現代農業智慧生產提供了重要支撐。
而能精準控制播種量，省略了育秧、運秧、插秧的環節，具有產量高、質量好、抗藥性強等特點的無人駕駛水稻精量穴直播機運用了羅錫文主持的“基于北斗的農業機械自動導航作業關鍵技術及應用”的項目成果，該項目獲國家科技進步獎二等獎。
支撐
超53萬畝高標農田建成
高州，七山一水兩分田，土壤肥沃，地貌多元，氣候多樣。一江十河編織在田園山水風光中，形成了一個天然的溫室大棚，成為四季彌漫著花果魚米香甜的農業天堂。
茂名市首個無人農場落戶高州，絕非偶然。
“無人農場的選址，首先得滿足機械化耕作條件。土地是否平整、地塊是否足夠大、灌溉條件如何，能否滿足機耕條件，這是基礎。”胡煉說。
高州全域實施田長制、田保姆制，防止耕地丟荒，同時，鼓勵土地集約化發展，讓耕地流轉起來。目前，全市承包土地面積75.24萬畝，已累計流轉31.45萬畝，占比41.8%，有效將零星碎片的小塊田轉變成集中連片的大塊田，推動農田連片。
同時，高州以土地利用總體規劃和土地整治規劃為依據，堅持數量、質量、生態并重，以糧食生產功能區、基本農田保護區為重點，全力推進高標準農田建設。截至2021年底，高州建成高標農田面積超53萬畝。
“無人農場是智慧農業的一種生產方式，也是實現智慧農業的一種途徑。無人農場的推行是要以機械化生產為前提條件的，否則推行起來就要花費大量的金錢和精力。因此，當地農業機械化水平也是我們在無人農場選址時的重要考量因素。”胡煉說。
在石鼓鎮深埇生態園的農田上，幾架無人機在上空盤旋，為水稻精準地噴灑農藥，“嗡嗡嗡”的響聲似乎在向田邊的人們彰顯它的能耐。“這些植保無人機用途十分廣泛，操作靈活簡單，噴農藥、撒肥料。最大體量可以載50公斤農藥，它在野外能夠直接充電，農戶使用起來非常方便。”據農機公司相關負責人介紹，去年高州共賣出植保無人機31臺。
立足資源稟賦優勢，一直以來高州穩步推進鄉村振興建設，大力發展農業農村現代化，高州市充分發揮農機主力軍作用，現代化的耕作方式正改變著高州市農業發展面貌，無數臺插秧機、育秧機、收割機、無人機……正活躍在高州61.89萬畝的春種作業面上，面朝黃土背朝天的耕作場面已經不多見，如今春耕技術含量更高，科技味更濃，農業生產技術、農業機械的作用正在突顯。目前，高州全市農業機械總動力51.06萬千瓦，水稻耕種收綜合機械化率74.63%，農作物綜合機械化水平55.03%。
實際上，專家團隊在茂名地區選址打造無人農田已經兩年多，無人機械化技術在去年就已經在高州土地上展現了它的智慧。去年，水稻種植機械化和智能化關鍵技術研究與示范現場測產現場會在高州市石鼓鎮家強七彩田園家庭農場舉行，無人農場早稻畝產662公斤的漂亮成績單。這也讓專家團隊更加堅定了在高州打造茂名市首個無人農場水稻生產機械化基地的信心。
“今年，高州無人農場基地在耕整環節、種植環節已經得到了很好的應用，接下來按照計劃，實施精準管理直至收獲。我們將在實踐中，不斷改進，為茂名乃至全省推行‘智慧農業’提供寶貴的經驗和樣本。”胡煉說。
■一線實踐
打造高標準綠色農田“高州樣本”
以往的高標準農田偏重工程建設，輕農田生態系統建設，高州堅持把綠色農田建設與人居環境整治、美麗鄉村建設相結合，突出生態綠色、市場效益和長遠發展，推行農田綠色生態試點工程。
2021年，高州在石鼓鎮深埇村建成了300畝高標準農田綠色農田示范區。通過小細節讓高標準農田繡上“生態之花”，讓農田變景點。
——平面美。示范區內，通過整修田間道路和取消部分多余田埂，使得各個田塊面積大小接近，分區種植不同的農作物，經過重新規劃后的300畝綠色生態試點，不同的農作物斑塊和道路、溝渠、濕地池和遠方的防風林互相鑲嵌，形成富有韻律的平面美。
——色彩美。田間道路種植不同顏色植物，建設綠色生態護坡、生態溝渠，不僅可以起到觀賞作用也可以培育害蟲天敵，溝渠底部形成一塊塊小濕地，動植物可以在里面生存繁殖。
——生氣美。通過整修渠道，整修濕地池、整修綠色生態護坡、整修綠色生態溝渠，使得項目區處處可見清澈流動的水。兩側用可滲透材料固定的生態渠，培育渠道里的魚、蝦、蛙、泥鰍、黃鱔等動物，農業生物多樣，使得試點項目區里面生機勃勃，營造一種朝氣蓬勃的生氣美。
——環保美。示范區內設置4個廢棄農藥瓶回收箱，對示范區施藥后的農藥包裝廢棄物進行回收處理，減少農藥包裝廢棄物對農區環境的污染。同時，建設生態濕地池1個，干旱季節可以用來澆筑周邊農田，并作為水生動物的棲息地。捕獲河道草魚時候，可以暫時寄養在修筑的生態濕地池里。在灌、排渠道設置動物逃生通道和動物逃生棲息池，讓落入到渠道的田間動物回到綠地上生存，保證生態平衡共存。
——綠色美。示范區內裝置農業物聯網病蟲害監測系統，提升水稻蟲害監測預警水平，為水稻病蟲害防治及時提供準確的施藥防治適期，提升水稻病蟲害防治能力和水平。重大病蟲短期預報準確率達95%以上，損失控制在5％以內，化學農藥使用量減少30%。
經過整理后的綠色農田示范區集中連片、設施完善、功能齊全、科技含量高、耕地質量高、產出效益高。成為一幅“田成方、地連片、水循環、路相連、花似錦”的田園美景。深埇村也因此入選2021年度廣東省農業與鄉村旅游示范點。
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