在希望的田野上

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09-30 22:06

在我刚上大学的时候,每年 9 月开学要坐起始站为武汉终点站为乌鲁木齐的绿皮火车,这列火车在经过河南的时候,会上来一大批去新疆采棉花的当地人,在那个时候,因为站点位置以及返学高峰碰上外出务工高峰的缘故,这些采棉工人往往只能买到无座票,这意味着他们可能要站一天一夜然后继续转车再转车到达作业的田地。

现在的情况不一样了,往年从河南四川安徽等地赶往新疆的采棉大军从百万数量,渐渐变成了万人量级。驰骋在广袤新疆大地上的,变成了大型农机。这些价格不菲效率超高的摘棉机日夜兼程,在有限的时间里要摘千万亩的棉花地,于是就有了「乍一看以为是超嗨的摇滚现场,其实是在收棉花」的场景。

上图的约翰迪尔 CP690 摘棉机可以说是摘棉机中的劳斯莱斯,至少它 500 多万的价格,也不比部分劳斯莱斯车型便宜,而高昂的价格背后,是高投入高产出。

棉花从种子到衣服,没那么容易

实际上,大型农机取代人工采摘棉花只是棉产业中的一个环节,棉花从一粒种子,到我们身上穿的衣服,中间隔着非常多的生产步骤。

机械采摘当然会极大地提高生产效率,但是也会面临新的问题。大型农机采摘棉花的时候,如果没有进行脱叶处理,那么干燥的棉花叶子将会在采摘过程中混入棉朵,成为大量难以清理的杂质,影响棉花质量和后续的生产处理。

因此,摘棉机下地之前,需要提前给棉花喷洒一种名为「脱叶剂」的农药,「脱叶剂」是一种生物调节药剂,它能让棉花在同一时段内吐絮、成熟、落叶,方便机器进行统一采收。

新的问题又出现了,在以往,给棉花喷洒「脱叶剂」农药的手段不外乎两种:人力和拖拉机。

人力喷洒农药的问题显而易见:效率太慢,还有农药中毒的危险。除此之外,尤其是对于动辄上几十上百亩的新疆棉田地块来说,日渐上涨的人力成本让人工喷洒农药变得非常昂贵。并且,在人力喷洒的过程中,人在棉株走动的时候,也可能会把一些棉花朵蹭掉。

拖拉机喷洒农药当然在效率和成本上优于人力,但是因为拖拉机要下地,轮胎不可避免地会倾轧棉株,造成减产,久而久之还会让土地板结,失去活力。

以 1000 亩的棉花田为例,如果使用拖拉机进行喷洒脱叶剂,来回至少需要各开 3 趟,一趟下来就会压坏大约 1 亩面积的棉花,总共 6 趟机车,将会造成 5-6 亩的棉花损失,以每亩棉田 400 公斤的产量、每公斤 8 元的价格计算,拖拉机喷洒脱叶剂造成的损失约为 1.6 万-1.92 万。

无人机的出现,改变的不仅仅是航拍,还有农业。

在 9 月下旬,爱范儿和极飞科技一起,来到了巴音郭楞蒙古自治州尉犁县,看无人机是如何改变这里的农业生产方式。

自 2017 年开始,为了应对新疆棉农对无人机喷洒脱叶剂的集中性需求,极飞科技开始调度全国上百个作业队,超千架植保无人机来到新疆进行喷洒作业,当年的喷洒面积就超过了 200 万亩。2018 年的累积作业面积超过了 670 万亩。

这项浩大的工程项目被极飞科技称为秋收起「翼」。

今年秋收起「翼」的规模远胜以往,将近 3000 架极飞植保无人机、1500 多名飞手、1000 多支飞防队伍陆续从全国各地奔赴新疆,联合新疆本地的 1500 余架无人机,仅用了三周的时间,就完成了 1500 万亩面积的喷洒,预计今年的秋收起「翼」的作业面积将超过 2000 万亩。

当然,无人机从事植保工作也是最近几年才有的事情,它不仅仅是飞机喷洒农药的变种,而是全新的作业方式,技术上需要重新研发。

这里面的主要难点是喷洒的精度和力度。

如果是用 GPS 定位技术,由于各种因素,与地面的真实位置其实有着米级的误差,这对于航拍来说没什么影响,但是对于农药喷洒就是个大问题了,无人机米级的误差就可能让农药喷在田埂上,而不是农作物上。

为此,极飞的植保无人机采用了 RTK 技术(Real-time kinematic,实时动态差分技术) 来定位,通过计算,这项技术能够得到卫星定位的修正信息,将定位精度提升到厘米级,从而让极飞无人机能够严格按照农田路线精准飞行,避免重喷、漏喷导致的作物损害。

不过相比于 GPS 定位技术,RTK 技术需要做的进一步工作就是建立地面的基站,通过实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,将基站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标,这就意味着极飞需要在地面建立大量的 RTK 基站来保障无人机的定位准确。

另一项技术则是 iRASS 离心雾化喷洒系统,它能能将药液形成微米级雾化颗粒(90-300μm), 并借助无人机螺旋桨的下压风场强力控制药液漂移,让雾化药液颗粒能够均匀地附着在植株表面及叶背上,实现精准的喷洒效果。

精准喷洒的意义不仅在于提升农药使用率,还在于节省农药,减少农药残留。在新疆,许多农户拥有几千亩的农田,每亩能节省几十块的农药钱,那总共可能就剩下数万块。

得益于这两项核心技术,一台 P30 极飞植保无人机,能每小时喷洒超过 150 亩的农田,相当于  60 个人工的效率。

类似于建地面基站的工作还有很多,因为植保无人机的使用场景和使用人群决定了,它必须要非常坚固牢靠,并且操作简便。这就使得背后的工作异常繁琐。

比如新疆地区天气干燥沙尘多,加上无人机要和水以及农药一起工作,这意味着无人机需要做到很高的防尘防水性能。

在 RTK 定位技术背后,还需要准确的农田地理信息,才能规划每一次无人机作业的范围,这又需要繁重的农田测绘工作,一开始极飞需要人工徒步进行测绘工作,绕着农田走一圈才能获得农田地理信息。但是几千万亩的农田不可能全部人工测绘,这有驱使极飞开发「极侠」测绘无人机,测绘无人机的工作还得依靠计算机视觉进行工作,不然它就分不清田和路,因此极飞又得做人工智能方面的工作…

做农民很苦,也很酷

尉犁县县城往东驱车一两个小时,都是茫茫的戈壁滩,低矮而稀少的植物,干涸的地面,低垂的云朵不断在眼前重复。车轮下面的道路其实也并非道路,更像是「痕迹」,由零星来往的车辆日积月累不断倾轧而成。

韩光和韩辉兄弟俩的农田就在戈壁滩之中。

▲ 戈壁景观

当我们一行人在风尘滚滚的戈壁滩行驶了近两个小时,眼前突然显现出大片大片的棉花田之后,才深刻理解「山重水复疑无路,柳暗花明又一村」的感觉。柳,是戈壁滩里唯二的植物红柳,花,是新疆农业的主要作物棉花。

得益于祖国强大的基建水平,即便是在戈壁滩深处,这里依旧有电和网络信号。

我们在一望无际的棉花海里见到韩光韩辉兄弟的时候,他们正在指挥工人用无人机给棉花打药。

常年风吹日晒的韩家兄弟脸庞黝黑,弟弟韩辉在 2003 年毕业于中国政法大学,然后响应哥哥的号召回到尉犁县种棉花。43 岁的韩光从高中毕业就开始种棉花,如今过去了 20 多年。他们在尉犁县一共种了 4000 亩棉花,年轻的弟弟占到了其中的 1500 亩。

今年是他们用无人机喷洒脱叶剂的第四年,不过有所不同的是,今年韩光韩辉兄弟没有请外地的无人机作业队进行农药喷洒工作,而是自己购置了两架无人机。

其实除了脱叶剂之外,棉花在生长全程要喷洒 8–10 次农药,包括化控药剂缩节胺、叶面肥、灭虫药、脱叶剂等等。

对于韩家兄弟这样的种植大户来说,与其频繁地预约无人机作业队,不如自己花钱购置常用的无人机。虽然说一架极飞植保无人机的价格高达十几万,但是它带来的收益却是显而易见,除了极大提高效率降低人工成本之外,韩辉通过无人机精准施药技术来管理棉田后,药肥使用率大大提高,打药成本算下来仅用了 3.8 万,相比于原本 8 万的成本节省了 4 万多。

在棉花种植中,这样的科学化增收环节还有很多,从优质的品种选择,到精细化的棉花管理,再到高效、精准的脱叶与采收都有改进空间。

经验知识,加上科学的管理,以及无人机等新「农机」的加入,让韩家兄弟的棉田有了丰收的希望,预计今年他们棉田的亩产将达到 450-500kg,比当地平均亩产足足高出 50-100kg。

新疆的棉花产量占到了全国产品的 4/5,并且种植面积大,种植区集中,就棉花这一物种而言,新疆产区的自然条件完全能力有达到美国和澳大利亚的种植区的标准,这也是大型农机和无人机发挥作用的广阔舞台,也是未来中国棉花参与国际化竞争的助力。

虽然说韩家兄弟在戈壁滩里种地的举动颇有人定胜天的意味,而无人机和大型摘棉机的加入,极大地减轻了他们的负担,但滚滚风尘和黝黑皮肤依旧诉说着农业种植的辛苦。但拥抱科技的进取态度,以及面对环境的淡然乐观心态,又让这两位新时代的农民充满了「酷劲」。

我记得有一次在飞机上看《航拍中国》陕西篇纪录片的时候,最令我震撼的,不是巍峨秦岭不是九曲黄河也不是汉唐遗风,而是陕北高原里的马铃薯农田。和寻常方形地块不同,这里的农田是规则的圆形。

之所以有这样的奇观,是因为在缺水的陕北地区,为了节约灌溉用水,大型喷灌系统以水源为圆心建设,圆形农田就是因灌溉系统的覆盖区域。

在《航拍中国》新疆篇里,也有农民晒红辣椒的壮观场面,采摘完成后绵延千米的红辣椒把土地变成红火热辣,这一集《航拍中国》中的不少画面是由极飞帮助拍摄的。这家总部位于广州的科技企业,与新疆农业有着难以割舍的关系。

不光是采摘棉花需要喷洒脱叶剂,其实工业辣椒采摘前喷洒脱叶剂也是近些年来新疆农业的新发现,而这个发现其实源于一个「失误」。

极飞副总裁龚槚钦曾撰文提到这个「失误」:2016 年秋天,由于突发阵风的原因,原本喷洒在棉田里的脱叶剂飘到了隔壁的辣椒田,导致一大片的「铁皮辣子」叶子全部脱落,只留下红彤彤的辣椒。这个失误对于辣椒种植户来说可以说是「因祸得福」,脱叶之后的辣椒更有利于人工采摘,采收成本会更低。

这个经验随机迅速在巴音郭楞蒙古自治州推广开来,到了第二年秋天,这里辣椒落叶剂喷洒覆盖率达到了 80% 以上。

农业的特殊性在于它事关人类的生存,吃饱穿暖这两个基本的诉求和农业密切相关,现在越来越少的人开始说「谁知盘中餐,粒粒皆辛苦」,科技也正在改变「锄禾日当午,汗滴禾下土」的生产方式,也许,未来会有更多的人像韩辉那样选择成为一名农民。

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在命运的塑料大棚里,每棵被喷了过多农药的白菜心中,都曾经有一个成为无公害有机蔬菜的梦想。

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