高产示范田的惊人产量，为何总是难以在普通大田里实现？在河北邯郸，杂交水稻示范田曾创下亩产超1300公斤的纪录；在新疆伊犁，玉米千亩方也实现过平均单产1576公斤。这些数据无疑是农业技术进步的亮眼证明。然而，一个不容回避的现实是，我国农业的增产故事，仍长期依赖于“单项技术、小片示范”的传统模式。绝大多数普通农田的生产，尚未系统性地用上这些技术组合，导致高产成果难以大面积复制，形成了“示范田很高产，大田不稳定”的普遍现象。
如何跨越从“点”上高产到“面”上普及的这道鸿沟？这已成为提升国家粮食和棉花产能的关键课题。中国工程院院士陈学庚指出，破解这一系统性难题的钥匙，在于发展智慧农业。这不是对单一技术的修修补补，而是通过北斗导航、智能装备、物联网、大数据管理等现代技术的高度集成，构建一个可复制、可推广、可持续的现代化大田生产体系，最终让技术创新能真正均衡惠及亿万农田。
紧平衡下的粮棉生产挑战
2024年，全国粮食总产量首次突破1.4万亿斤台阶，但连年丰收背后，粮食消费量增长仍快于产量提升，生产消费长期处于紧平衡状态。
棉花产业的形势更为复杂，我国棉花种植面积达四千多万亩，年产量约600万吨，而作为全球最大棉花消费国，纺织用棉年均需求达850万吨，自给率仅67.59%。“特别是高品质棉花自给率仅为45%，对外依存度高达55%。还需应对品质提升、成本降低、残膜污染等多重发展难题。”陈学庚表示。
新疆作为我国棉花主产区，2024年种植面积达3671.9万亩，总产量568.6万吨，占全国总量的92.2%，且棉花生产全程机械化率已达95%，为智慧农业技术规模化应用提供了试验场。
陈学庚介绍，北斗导航自动驾驶技术自2012年开始试验示范以来，已广泛应用于棉花播种、中耕整地等环节，截至2024年，新疆配备北斗导航自动驾驶系统的拖拉机已超4.3万套，在棉花、小麦、玉米、番茄、辣椒等作物生产中实现广泛应用。
在采收环节，采棉机技术日趋成熟，自动仿真控制系统可实时读取作业数据，自动调节采棉头升降速度；负载自动调节技术能实时采集压力、转速等参数，精准调控采收车速；自动导航技术通过传感器检测对行角度差，减轻驾驶员劳动强度；作业质量监测技术则全程监控含杂率、回潮率等关键指标，保障采收效果。“与此同时，病虫害远程测报、智能植保、水肥一体化等技术协同发力，构建起完整的智慧农业技术体系，为新疆棉花产业高质量发展提供了有力支撑。”陈学庚说。
从“新疆样本”到全国实践
基于新疆的成功实践，陈学庚团队将成熟经验向全国推广，在多个领域取得突破性进展。针对黄淮流域传统棉区生产成本高的问题，团队提出“种植密度上去、棉花株高下来”的创新理念，集成北斗导航等“新疆成熟技术”，在河北南宫200亩示范基地实现亩产从2018年364.8公斤提升至2020年409公斤。
“进一步证明了棉花生产全程机械化在我国传统棉区可行，较传统种植模式增产30%-40%，每亩用工不足1个，综合经济效益大幅提升。”他说。
面对全国近3亿亩覆膜种植带来的残膜污染问题，团队历经十余年攻关，攻克残膜拾取、杂质清理、卷收三大核心技术，研发六种关键装备，其残膜回收机回收率和拾净率均超90%，含杂率显著降低，作业速度达每小时20亩，已在新疆、甘肃、内蒙古全面推广。
“让成果落地才是硬道理。”陈学庚表示，“智慧农业技术的精髓在于提升产量、提高品质、降低成本，且必须具备模块化、可复制的特性。”唯有通过现代管理与规模化生产实现成本降低或效益提升，技术才能真正大范围推广。
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