多彩鄉村產業興丨寒冬時節，新疆設施農業迎來“暖春”

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，新疆設施農業克服沙漠戈壁和高寒地區的惡劣自然條件，在天山南北創造了一個個農業奇跡。這些奇跡離不開科技創新的有力支撐。

今年，由新疆維吾爾自治區農業科學院牽頭申報的“新疆現代設施農業發展關鍵技術及智能裝備研究與集成應用”，獲得2024年度新疆維吾爾自治區科技進步獎一等獎。“我們歷時十余年，通過政產學研用聯合攻關，在設施農業理論、技術及裝備方面取得了一大批創新成果，多項技術指標達到國際領先水平。”該成果第一完成人、新疆維吾爾自治區農業科學院研究員王國強告訴科技日報記者，通過大力推廣示范，近幾年來該技術成果累計應用面積達20萬畝，新增產值達19億元，為產業發展和鄉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，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、環保性差等明顯缺陷。”王國強說，十多年前，為響應國家環保要求，團隊摒棄已經成熟的燃煤加溫技術，向綠色環保技術轉型。

經過反復考察研究和技術論證后，王國強帶領團隊創制了適用于日光溫室深冬生產的高溫空氣源熱泵主動蓄熱供熱系統。

王國強介紹，這套系統的最大特點就是空氣回收和循環利用。白天光照強烈，溫室內溫度可達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，這套設備又會將儲存的熱量“喚醒”，持續輸送回地面。

“這套系統解決了-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。”王國強說，這套系統不用燒煤，而是依靠少量電力驅動設備，運營成本降低了30%。與此同時，精準的溫度控制也提供了更好的生長環境，使作物產量提高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構及材料進行了大膽創新。

“部分溫室大棚使用幾年后就會出現鋼結構變形、保溫性降低等問題，嚴重制約設施農業可持續發展。”王國強介紹，團隊通過與上海孫橋溢佳農業技術股份有限公司深度合作，共同研發出適合新疆的新型溫室——高效能組裝式深冬生產型日光溫室。

項目團隊成員、上海孫橋溢佳農業技術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。經過測算，與傳統日光溫室相比，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。”王國強說，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，科研團隊還發明了復合保溫隔熱材料，創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。

實現全流程自動化種植

嫁接技術具有抗病、抗蟲害等抗逆特性，在設施農業生產中應用十分廣泛。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。”新疆維吾爾自治區農業科學院研究員張彩虹說，為補齊嫁接機械化這個關鍵環節，新疆維吾爾自治區農業科學院聯合合肥佳富特機器人科技有限責任公司，以“新疆現代設施農業發展關鍵技術及智能裝備研究與集成應用”子課題——“環塔里木盆地現代設施農業發展關鍵技術研發”項目為支撐開展科研攻關，成功研發出全自動嫁接機器人。

張彩虹介紹，借助機器視覺系統，嫁接機器人的機械臂可以模仿人的手部動作，精準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，各項指標遠超國際同類產品。

目前，團隊已成功研發出全自動茄果類蔬菜和瓜類嫁接機器人，并在新疆多家農業龍頭企業進行推廣應用。

在移栽環節，王國強帶領的團隊也實現了突破，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協作機制和多維傳感器監測裝備，實現了定點、定時、定位高效取苗和栽植。機械抓手能精準地把蔬菜幼苗按設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，王國強帶領的團隊研制出高效葉菜收獲機。該機械可實現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性和收獲完整性，作業效率可達每小時近2畝地。

“目前，我們研發的農機設備已經基本覆蓋了設施農業作物生長全過程，目前正在溫室大棚進行示范應用。”王國強說。

近期，農業農村部、新疆維吾爾自治區人民政府研究制定《推動南疆現代設施農業高質量發展工作方案》。該方案明確提出，遴選并推廣一批適合南疆地區成熟穩定的先進經濟適用設施裝備，全鏈條提升作業效率，降低生產成本。

“新疆設施農業機械化起步晚，且面臨復雜的地形、氣候等自然因素，因此設施裝備研發和推廣任重道遠。我們團隊將堅持‘四個面向’，繼續扎根一線，借助人工智能技術，不斷提升設備的技術性能和市場屬性，推進新疆現代設施農業高質量發展。”王國強說。

來源：科技日報