中科院造农机，致力破解大型农机“卡脖子”难题

　　2021年，中国科学院启动“黑土粮仓”先导专项，为黑土地保护与利用提供系统解决方案，为保障国家粮食安全和生态安全提供科技支撑。

　　截至目前，中科院联合黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古三省一区已共同打造了7个万亩级示范区。在黑土地保护示范区，中科院和当地一道探索未来农业的方向。

　　在探索沿江村的模式中，出现了农业机械配套制约农业发展问题。

　　中国工程院院士、土壤学家张佳宝直言，中国的大型农机主要依赖进口。“大家现在都是在做一些小玩意儿，东北一定要有大型机械。大型机械、智能机械，是以后农业发展的方向。”

　　据中科院科技促进发展局副局长许航介绍，中国安全可靠的农机供给不足，被视为是农业关键“卡脖子”问题。一方面，免耕播种是保护黑土地的有效方式，但是免耕播种机并未广泛推广。此外，黑土区域机械化程度高，但高端农机市场长期被国外占领，价格高，且存在信息安全隐患。

　　为了用好养好黑土地，大河湾示范区由中国科学院计算技术研究所牵头，依托我国大型国有农垦企业集团——呼伦贝尔农垦集团规模化、机械化种植的产业基础，打造一种智能化的黑土地保护与利用模式。

　　在大河湾示范区，“T300(400马力)智能电动农机”及小巧灵活的巡检测土机器人相继出现。

　　它们的共同点在于：虽然没有驾驶舱，但却有人工智能的“大脑”。只需一个平板或者一个代码指令，就能在辽阔的农田中“各司其职”：巡检测土机器人能代替人工实现巡田，并现场采集土壤、图像、视频等数据，分析作物的出苗率、长势等；电动智能拖拉机只要配备适当农具可进行耕、耙、播，自主路径规划、路径跟踪、自主作业；定制化的多功能免耕播种机可以实现开沟、分层施肥，种肥同播、覆土、镇压一次完成。

　　“我们最大的优点在于真正地实现了无人耕作，同时利用的是清洁能源。”中科院计算技术研究所正高级工程师张玉成说。从外形看，没有驾驶舱的农机颇具科技感。“不少人说这些农机看起来不像拖拉机，但谁规定拖拉机就必须是原来的样子呢？”既然“跨界”，那么大胆一点也无妨。

　　“其实我们做的并不是大家传统印象中农业里育种施肥的工作，更多偏向于算法、自动化技术等等。”中科院地理资源所博士生汤安琪说。在实际应用中，无人机会从农机的机舱中飞出，用来勘探土壤中的氮素、病虫害情况，还能测产和评估灾情，然后将数据传回，帮助智能农机做出决策。

　　“我们是一帮搞计算机的去做拖拉机。”张玉成笑称。他曾经做过一个详细的测算：同样200马力的农机，用传统农机需要两个驾驶员“两班倒”，一天有效时间也就10个小时左右，这种工作强度下，人很容易产生疲劳。

　　但如果把智能农机当成一个电脑就可以编程，对它下达指令，中间除了充换电时间，剩下的时间都可以持续作业。“举例来说，我们设定好程序，为农机规划好路径之后，智能农机可以在半夜三点作业，不需要人跟，效率就有了一个飞跃。”张玉成说。

　　“目前东北地区小马力的农机作业幅宽窄、土壤反复被碾压，导致黑土地变硬。”张玉成说，该所研制的“鸿鹄”T300智能农机是面向黑土地定制开发的大马力电动智能农机。其突破大马力电驱技术，主驱电机功率达到300千瓦(407.88马力)，通过大马力带动更宽幅机具，减少对土壤的压实作用。

　　同时，智能农机采用智能技术，能够在耕作过程中完成土壤、作物、农艺的数据采集，从而让人更了解黑土地变薄、变瘦、变硬的情况。

　　张玉成介绍称，智能农机集成了50余种传感信息，能够针对黑土地开展土壤、作物等作业环境和本体状态的数据采集，使之成为黑土地上的数据“爬虫”，为黑土地保护提供准确的数据。东北地区无霜期短、作业时间紧，通过智能化提升，减少或替代人力进行无人作业，可以延长作业时长、提高日作业效率。

　　“智能农机把驾驶舱里的人给‘请’了出去，它就不再是一个简单的动力系统，而是计算机、手机和拖拉机结合的综合体，我认为这才是未来农机的整个发展方向。”张玉成说。

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