科創“加持” 風景無限——天津農業對接新質生產力掠影
一趟“新”的旅程,從古老的農業開始。
生機勃發的夏日,市農科院現代農業創新基地,陽光明媚的棚室里,綠油油的黃瓜苗茁壯成長。
在眼前這100多種高低錯落的小苗里,藏著杜勝利正在尋找的基因密碼。作為天津市蔬菜產業技術體系創新團隊首席專家、市農科院黃瓜研究所研究員,他正帶領南開大學3名博士生對黃瓜關鍵基因進行篩選。
習近平總書記視察天津時提出,天津要在發展新質生產力上勇爭先、善作為。對于天津這座超大城市來說,發展新質生產力的諸多核心要素,如創新能力、人才、資本、信息、市場等一應俱全。
傳統農業對接新質生產力,會產生怎樣的火花?
“很快就能看出一些結果了!我們找了好久的黃瓜耐低氮基因,現在有眉目了!”杜勝利說,這將是天津黃瓜育種在國內的又一項重要突破,找到了耐低氮基因,就可以在育種層面培育出施肥少、對環境友好,同時產量又高的優質黃瓜新品種。
天津農業,正在新質生產力的賦能下,描繪出美好的“豐景”。
農業芯片 爭鋒“育種4.0時代”
杜勝利搞了近40年黃瓜育種,從最傳統的育種技術開始,發展到今天,他帶領的團隊已經邁進了以基因編輯、生物技術、信息技術為基礎的“育種4.0時代”。
曹明明是團隊里的一名副研究員,近幾年,他主要圍繞黃瓜種子采前萌發這一難題進行攻關。眼下,他在實驗室里忙得不可開交,操作臺上,黃瓜的基因被提取出來了,幾臺電泳儀同時開動,接下來他要對導致種子采前萌發的相關基因進行進一步精準定位。
“核心技術要不來、等不來、更討不來,只有依靠自主創新,一點點攻下來。”杜勝利說,他們已經攻破了黃瓜單倍體育種技術,填補了我國在該領域的空白,黃瓜研究所也成為國際上少數擁有該技術的機構之一。
種子是農業的“芯片”。近年來,市農業農村委積極組織實施農業關鍵核心技術攻關,在黃瓜、花椰菜等領域開展育種技術體系創新和種質創新。一些優質的蔬菜品種,必須突破關鍵技術,才能打贏這場翻身仗,“卡脖子”才不會“卡”到老百姓的飯碗里。
周末,市農科院原副院長孫德嶺照例一大早“下地”。頂著明晃晃的太陽,在地里查看花椰菜長勢。為了讓花椰菜擁有世界一流的“中國芯”,他和他的團隊與花椰菜種子“死磕”了近40年。
“幾十年前,在花椰菜領域,是洋種子的天下,1克種子成本0.5元,農民要花5元錢才能買到。現在,我們花椰菜自主品種的播種面積已經占到了全國90%,我們建在云南元謀的基地成為全國最大的花椰菜育種基地。”孫德嶺說,他的團隊已在世界上首次完成了花椰菜全基因組測序,在國內外首次研發出“花椰菜育種專家系統”,創建的花椰菜小孢子培養技術體系,使花椰菜育種周期從傳統的8—10年縮短到了4—5年。日前,基于971份大規模基因組數據,他們又從群體遺傳學角度破解了花椰菜的分步馴化歷程與花球形成分子機制,同時克隆了一批與花椰菜品質、產量、抗病抗蟲等重要農藝性狀相關的關鍵調控基因,相關科研成果于5月7日發表于世界頂級期刊《自然·遺傳學》雜志。
這是一場沒有硝煙的戰斗,背后更是科技核心競爭力的較量。
走進設立于天津農學院的主要農作物智能育種重點實驗室,三代基因測序儀、全自動化學發光圖像分析系統、熒光定量PCR儀等高科技儀器一應俱全。該實驗室主要圍繞農業關鍵技術進行攻關,有序推進生物育種產業化應用。
“在基因編輯領域,我們利用自主知識產權的新型基因編輯工具成功創制了一批具有重要應用價值的育種材料,在玉米、水稻、小麥等農作物株型建成、開花調控、花序建成以及配子發育相關的研究中,發掘了可能參與這些過程的調控基因一百余個。”實驗室負責人劉靜妍介紹,近年來,實驗室參與開發了具有自主知識產權的新型基因編輯器,在一定程度上打破了基因編輯底盤核酸酶國際專利權的壟斷。
2020年,市農科院組建了農業基因組學團隊,新搭建的高性能生物信息學計算集群具備了500T存儲空間、400線程CPU算力與4T運行內存,能夠滿足基因組、轉錄組、表型組、代謝組以及蛋白質組等組學大數據的分析與存儲。
在市農科院,有一座特別的小樓——天津市農作物種質資源庫,人們叫它“種子銀行”。目前,包括糧食類、經濟類、蔬菜類、牧草綠肥類在內的28個科79個屬共計114種、6.5萬多份種質資源在此“休眠”。“它能滿足我市未來50年農作物種質資源保存、新品種培育等重大需求。”市農科院種質資源與生物技術研究所副所長蘭青闊說。
超級大腦 提升鄉村產業能級
鄉村,是提升城市核心競爭力的重要戰略空間,也是超大城市的稀缺資源。“一畝田”怎么搞,是提升鄉村產業能級的關鍵。
因“智變”而引發“質變”,新質生產力,賦予了農業產業全新的生命力。
去年底,一個通身玫紅色、戴著頭盔和太陽鏡的卡通小豬,“入職”天津農信數智科技有限公司。它叫豬小慧,初入職場,就在國內農牧養殖領域引起震動。
豬小慧是誰?
“豬小慧是我們的‘數字員工’。”走進啟迪之星(天津·海洋園)加速器,其在孵企業天津農信數智科技有限公司華北事業部數智負責人李遲說,“基于多年數據積累,我們將ChatGPT技術與最傳統的養殖業相結合,開發出國內首個專注于農牧養殖領域的巨型語言模型。”
豬小慧能做什么?
“小慧、小慧,我的豬場存在哪些問題?”李遲向豬小慧提問。不到30秒,豬小慧便自動形成一套有數據、有分析、有邏輯的清晰答案。“豬小慧的功能很強大,我們只需要向它提問,它就能自動理解并進行智能業務數據分析,并通過可視化圖表的方式將結果呈現在我們眼前。”李遲說,目前,豬小慧正在進行最后的“崗前準備”,很快就能上線,屆時,用戶可享用到生產數據分析、生豬行情預測、豬場警告監控、疫情豬病防治等四大功能,通過自然語言交互,用“大模型+大數據”驅動豬場管理智慧化。
用機器替代人工,用算法替代經驗,用AI賦能決策,在農業生產領域,通過數智感知建立軟硬智一體化模型,新的生產力正在加速形成。
豬小智是豬小慧的“同事”,天津農信數智科技有限公司基于互聯網、大數據、物聯網、5G、AI等技術和產業生態思維,開發出豬小智作為智能豬場過程管理專家。豬小智的功能涵蓋生產管理、AI巡檢預警、智能環控、洗消監管、農戶代養、遠程賣豬等12大模塊,目前,這一系統已為全國6萬多家豬場提供了數智豬場解決方案。“我們又陸續推出了魚小智、雞小智、羊小智,為傳統的養殖業進行數字化賦能,提升養殖業的現代化水平以及養殖戶抗風險能力。”李遲說。
新技術在哪里,先進生產力就在哪里。
今年3月,天津萬園農業機器人有限公司(以下簡稱萬園公司)的智能多功能作業平臺機器人亮相國家會展中心機器人展,立刻引起了人們的關注。日前,記者在萬園公司見到了這款機器人。從外形看,它就是一款普通的四輪平臺車,但實際上,它是個多面手,除草、噴藥、采摘、運輸等各個工種無所不能。
萬園公司總經理潘月占介紹,在農業機器人研發方面,他們擁有10項發明專利、16項實用新型專利、14項軟件著作權專利,可以為農業生產過程定制智能化、無人化或少人化解決方案。經歷6代試驗機改進,萬園公司生產的機器人產品取得了進棚作業、跨壟作業、視覺作業、導航作業等四種優勢作業突破,成功實現純電化、智能化、小型化、實用化。
潘月占向記者展示了農業機器人強大的工作能力。“這款機器人可以一機多用,根據不同作業需求,靈活搭載不同的工作模塊。”潘月占手持操縱桿,機器人沿著蔬菜壟溝勻速向前,所到之處,菜苗完好無損,雜草全部去除。“現在它是智能株間除草機器人,它有視覺深度學習的能力,識別植株,將植株之間的雜草鏟除,這項技術可替代沿用千年的傳統鋤頭。”隨后,潘月占又啟動噴藥功能,“大棚里的噴藥作業,對人體危害很大,這款機器人可以實現人機分離作業,可以極大改善人們的作業環境。”
機器換人 引育田野新變革
從傳統的“鎬鐮鋤犁”到智能化的“金戈鐵馬”,從昔日的“彎腰下田”到如今的“機器換人”,新質生產力正在津沽大地廣袤的田野間引育新變革。
連日來,坐落在西青區王穩莊鎮的中化農業MAP天津示范農場,2萬畝小站稻正在陸續插秧。經歷了近半年的休養生息,這片土地進入了一年當中最繁忙的季節。土壤精密傳感器、智慧農業管理平臺、病蟲害測報預警系統……各種代表農業新質生產力的高科技手段,不斷加入田間作業。
“我們這是在‘云端’種稻,種植2萬畝稻田只需5個人。”趙伏偉是中化農業天津MAP技術服務中心(以下簡稱MAP天津中心)總農藝師,他的團隊種水稻與別人不一樣。
點開MAP智慧農業監測平臺,大屏幕上,幾公里之外的稻田實景通過衛星遙感技術呈現在眼前,前方傳送的各種數據實時更新,整地、播種、施肥、打藥、灌溉等所有信息,都詳細顯示在屏幕上。為推動現代智慧農場建設,MAP天津中心利用衛星遙感監測、精準氣象、物聯網等農業信息化技術,在統一標準體系建設的基礎上,建設水稻高標準農田智慧農場,實現對農場的智能化、精準化、自動化管理。
“巡田是個辛苦活,以前要一步步用腳丈量,現在一部手機全部搞定!”趙伏偉打開手機App給記者看,“通過導航系統進行精準定位,我們在手機上就可以直觀地看到地塊情況,顏色差異明顯的部分需要加以關注,有可能是秧苗長勢出了問題,也有可能是發生了病蟲害。最牛的就是平臺能夠提供精確天氣預報,特別是所在地塊兩小時之內會不會下雨、風力風向如何等信息,提前提示給我們,這對于開展精準植保非常有幫助。”趙伏偉說。
從“靠經驗”到“靠數據”,從“看天吃飯”到“看屏種地”,數字技術給傳統農業插上了騰飛的翅膀。即使不懂農業的外行,也能輕松實現“慧”種地。
隨著消費愈加多元化,近年來,津郊涌現出不少現實版“開心農場”。中恒為科技(天津)有限公司通過數智化技術賦能傳統農業,升級了“共享認養農業”的新玩法。
走進中恒為科技剛剛開園的一米田數智共享認養農場,蔬菜大棚里剛剛種植的辣椒、茄子、西紅柿長勢旺盛。“我們采用互聯網數智+認養的方式,將農場搬到市民家里,市民只需一部手機,就可以實時了解農田的狀態、作物生長情況,并參與到農田管理中,實現遠程種菜。”公司執行董事姜偉說。
澆水不濕手、種菜不下田,看似不可能的場景,如何實現?
“數智技術可以徹底顛覆傳統的作業方式,是未來農業的發展方向。”姜偉指著眼前一排“神秘”的設備一一介紹,“這些設備就是我們的‘秘密武器’,智能控制設備、物聯網設施、水肥一體機、土壤監測系統、水過濾系統、蟲情測報系統、人工氣象站,有這些設備保駕護航,可以隨時了解蔬菜的生長狀態,并對所需水、土、肥以及空氣情況進行監測,通過手機下達相關指令,遠程種菜才得以實現。”
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