科技日報記者 梁樂

寒冬已至，地處帕米爾高原的新疆塔什庫爾干縣，上百座溫室大棚內(nèi)卻猶如“暖春”，櫻桃樹進入盛花期；地處沙漠邊緣的和田縣，一筐筐螺絲椒從溫室大棚里裝車，“奔向”千家萬戶。

近年來，新疆設(shè)施農(nóng)業(yè)克服沙漠戈壁和高寒地區(qū)的惡劣自然條件，在天山南北創(chuàng)造了一個個農(nóng)業(yè)奇跡。這些奇跡離不開科技創(chuàng)新的有力支撐。

今年，由新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院牽頭申報的“新疆現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)及智能裝備研究與集成應(yīng)用”，獲得2024年度新疆維吾爾自治區(qū)科技進步獎一等獎�！拔覀儦v時十余年，通過政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，在設(shè)施農(nóng)業(yè)理論、技術(shù)及裝備方面取得了一大批創(chuàng)新成果，多項技術(shù)指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平�！痹摮晒谝煌瓿扇恕⑿陆S吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員王國強告訴科技日報記者，通過大力推廣示范，近幾年來該技術(shù)成果累計應(yīng)用面積達20萬畝，新增產(chǎn)值達19億元，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興注入了新活力。

打造綠色高效智能溫室

近日，走進烏魯木齊市烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)大廟村的一座日光溫室，紅彤彤的草莓格外引人注目。得益于一套高效的供暖系統(tǒng)，即便室外氣溫降至-20℃，大棚里也能保持適宜作物生長的溫度。

“新疆煤炭資源豐富，因此以前大部分溫室都采用燃煤加溫，但存在能耗高、環(huán)保性差等明顯缺陷�！蓖鯂鴱娬f，十多年前，為響應(yīng)國家環(huán)保要求，團隊摒棄已經(jīng)成熟的燃煤加溫技術(shù)，向綠色環(huán)保技術(shù)轉(zhuǎn)型。

經(jīng)過反復(fù)考察研究和技術(shù)論證后，王國強帶領(lǐng)團隊創(chuàng)制了適用于日光溫室深冬生產(chǎn)的高溫空氣源熱泵主動蓄熱供熱系統(tǒng)。

王國強介紹，這套系統(tǒng)的最大特點就是空氣回收和循環(huán)利用。白天光照強烈，溫室內(nèi)溫度可達40℃以上。空氣源熱泵將空氣余熱收集起來并進行轉(zhuǎn)化，再通過地埋水管把熱量傳遞到土壤中儲存起來，在深達60厘米的地下“休眠”。到了夜晚，隨著溫室溫度下降，這套設(shè)備又會將儲存的熱量“喚醒”，持續(xù)輸送回地面。

“這套系統(tǒng)解決了-25℃條件下喜溫果菜安全越冬的難題，甚至能抵御-30℃的極寒天氣�！蓖鯂鴱娬f，這套系統(tǒng)不用燒煤，而是依靠少量電力驅(qū)動設(shè)備，運營成本降低了30%。與此同時，精準(zhǔn)的溫度控制也提供了更好的生長環(huán)境，使作物產(chǎn)量提高15%以上。

在破解溫室加溫難題的同時，王國強團隊針對溫室結(jié)構(gòu)及材料進行了大膽創(chuàng)新。

“部分溫室大棚使用幾年后就會出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)變形、保溫性降低等問題，嚴(yán)重制約設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展�！蓖鯂鴱娊榻B，團隊通過與上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份有限公司深度合作，共同研發(fā)出適合新疆的新型溫室——高效能組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室。

項目團隊成員、上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份有限公司董事長卜崇興告訴記者，新型溫室具有低能耗、高儲能、宜機化等特點。經(jīng)過測算，與傳統(tǒng)日光溫室相比，該溫室整體采光量提高12.2%，溫度提高3.6℃，溫室使用面積超90%，土地利用率提高30%。

“新型溫室還有一個特點就是裝配式，可以像搭積木一樣造溫室�！蓖鯂鴱娬f，這種溫室可以四季施工，建造周期也將明顯縮短。

此外，為解決溫室覆蓋材料保溫性能差的問題，科研團隊還發(fā)明了復(fù)合保溫隔熱材料，創(chuàng)制了納米級柔性保溫被及保溫墻體，其保溫率達96.3%，使用壽命超10年，且具有良好防火性能。

實現(xiàn)全流程自動化種植

嫁接技術(shù)具有抗病、抗蟲害等抗逆特性，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在新疆，目前仍以人工嫁接為主。

“嫁接是一個細活，切面切得不到位，粘接不牢靠，都會影響嫁接效果，從而影響作物生長�！毙陆S吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員張彩虹說，為補齊嫁接機械化這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院聯(lián)合合肥佳富特機器人科技有限責(zé)任公司，以“新疆現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)及智能裝備研究與集成應(yīng)用”子課題——“環(huán)塔里木盆地現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項目為支撐開展科研攻關(guān)，成功研發(fā)出全自動嫁接機器人。

張彩虹介紹，借助機器視覺系統(tǒng)，嫁接機器人的機械臂可以模仿人的手部動作，精準(zhǔn)無誤地完成嫁接全過程。與人工相比，機器人每小時的嫁接量可達到1200株，效率提高3—4倍，成功率為98%以上，各項指標(biāo)遠超國際同類產(chǎn)品。

目前，團隊已成功研發(fā)出全自動茄果類蔬菜和瓜類嫁接機器人，并在新疆多家農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)進行推廣應(yīng)用。

在移栽環(huán)節(jié)，王國強帶領(lǐng)的團隊也實現(xiàn)了突破，研制出蔬菜雙行全自動移栽機。王國強介紹，這臺移栽機通過動態(tài)協(xié)作機制和多維傳感器監(jiān)測裝備，實現(xiàn)了定點、定時、定位高效取苗和栽植。機械抓手能精準(zhǔn)地把蔬菜幼苗按設(shè)定間距和深度栽入土中，同步完成覆土、澆水。使用全自動移栽機后，生產(chǎn)效率較人工提高了6倍以上，還能確保出苗均勻整齊，從而提升成活率。

在溫室大棚葉菜集中成熟階段，需要大量人工采摘。為了提高采摘效率，王國強帶領(lǐng)的團隊研制出高效葉菜收獲機。該機械可實現(xiàn)對土上及土下葉菜的全面收獲，提高對不同葉菜作物的適應(yīng)性和收獲完整性，作業(yè)效率可達每小時近2畝地。

“目前，我們研發(fā)的農(nóng)機設(shè)備已經(jīng)基本覆蓋了設(shè)施農(nóng)業(yè)作物生長全過程，目前正在溫室大棚進行示范應(yīng)用。”王國強說。

近期，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、新疆維吾爾自治區(qū)人民政府研究制定《推動南疆現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展工作方案》。該方案明確提出，遴選并推廣一批適合南疆地區(qū)成熟穩(wěn)定的先進經(jīng)濟適用設(shè)施裝備，全鏈條提升作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本。

“新疆設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化起步晚，且面臨復(fù)雜的地形、氣候等自然因素，因此設(shè)施裝備研發(fā)和推廣任重道遠。我們團隊將堅持‘四個面向’，繼續(xù)扎根一線，借助人工智能技術(shù)，不斷提升設(shè)備的技術(shù)性能和市場屬性，推進新疆現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展�！蓖鯂鴱娬f。

來源：科技日報