現(xiàn)代看苗診斷：“人眼”變成了“機(jī)械眼”
“水稻、小麥等糧食作物在生長過程中需要監(jiān)測肥水、病蟲害等情況，傳統(tǒng)的‘看苗診斷’依托的是農(nóng)技人員“人眼看”、“下田看”，大部分都是‘拍腦袋’、‘憑經(jīng)驗(yàn)’，不能定量化，而且受人力所限，一天只能看一兩塊田，這樣‘看’下來時(shí)間長、效率低，常常錯(cuò)過了最佳‘診療期’”。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)田永超教授向記者介紹，項(xiàng)目組研發(fā)的現(xiàn)代看苗診斷技術(shù)就是針對(duì)這些缺點(diǎn)逐一突破。其原理是根據(jù)作物吸收太陽光的情況，葉綠素含量高的作物，吸收的相關(guān)可見光多，反射的光譜就少，從而制作出“反射光譜庫”，構(gòu)建“光譜”與作物生長關(guān)系模型；同時(shí)研制便攜式和機(jī)載式的監(jiān)測診斷設(shè)備，通過在農(nóng)田傳感器、無人機(jī)上安裝“機(jī)械眼”，實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)到面的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測覆蓋。
“革新后的技術(shù)優(yōu)勢明顯，一是更加客觀、精確，從人眼看變成傳感器看，能夠消除大量的經(jīng)驗(yàn)性誤差；二是更加快速，以往通過對(duì)化驗(yàn)葉綠素，最起碼要10天的周期，等化驗(yàn)結(jié)果出來，最佳施肥施藥期已過，現(xiàn)在是‘實(shí)時(shí)’監(jiān)測，農(nóng)戶只需手機(jī)下載相關(guān)軟件，足不出戶就可以實(shí)時(shí)查收作物監(jiān)測情況以及量化的施肥建議；三是適應(yīng)規(guī)?；r(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，未來農(nóng)業(yè)必將走適度規(guī)模的發(fā)展道路，規(guī)模就帶來需求，無人機(jī)等領(lǐng)先技術(shù)的應(yīng)用將為規(guī)模化、機(jī)械化、大面積農(nóng)田的作物監(jiān)測提供精確的分類指導(dǎo)。”
動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)生產(chǎn)軌跡：作物生長的“營養(yǎng)師”
說到此項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)，田永超為記者打了一個(gè)形象的比喻，“就像專業(yè)的營養(yǎng)師，會(huì)根據(jù)人的不同年齡階段，定制相應(yīng)的體格指數(shù)、體質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，我們做的則是針對(duì)作物不同生長階段特定的水肥需求情況，通過軟件建模，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)其生產(chǎn)軌跡。”
據(jù)了解，項(xiàng)目牽頭人，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)曹衛(wèi)星教授，放棄國外優(yōu)厚待遇回到南農(nóng)，從2000年起來，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)潛心研究“稻麥生長指標(biāo)光譜監(jiān)測與定量診斷技術(shù)”。
“我們的項(xiàng)目歷時(shí)16年，之前做在的是‘基肥’的精確定量研究，即在作物下田之前，給出合適的水肥使用量指導(dǎo)，近年來，主要針對(duì)‘追肥’，即作物生長過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測。”
田永超告訴記者，項(xiàng)目組借助自主研發(fā)的作物生長監(jiān)測診斷系統(tǒng)、生長監(jiān)測診斷儀、農(nóng)田感知與智慧管理平臺(tái)等軟硬件產(chǎn)品，以作物長勢分布圖、肥水處方圖、產(chǎn)量品質(zhì)分布圖等為主要應(yīng)用形式，為農(nóng)戶繪制出簡便實(shí)用的作物生長“營養(yǎng)圖”。
據(jù)了解，從2015年開始，農(nóng)業(yè)部組織開展了到2020年“化肥使用量零增長”和“農(nóng)藥使用量零增長”的“雙減行動(dòng)”，推進(jìn)化肥、農(nóng)藥減量增效，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的這項(xiàng)稻麥生長指標(biāo)光譜監(jiān)測與定量診斷技術(shù)，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高化肥農(nóng)藥使用效率，提供了核心的支撐技術(shù)。
先進(jìn)技術(shù)出來了，如何真正送到農(nóng)田，讓農(nóng)戶知道并愿意用這“新鮮的家伙”？項(xiàng)目組創(chuàng)造性地建立起“農(nóng)推部門—合作社（企業(yè)）—農(nóng)戶”的三層技術(shù)推廣模式，注重面向規(guī)模性種植大戶、家庭農(nóng)場主等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，通過與政府、企業(yè)、合作社、種植大戶相結(jié)合，將試驗(yàn)、示范與推廣同步。自2009年開始，該技術(shù)在江蘇、河南、江西、安徽、浙江、河北、湖南等我國主要稻麥生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了示范應(yīng)用，節(jié)氮約7.5%，增產(chǎn)約5%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近5年累計(jì)推廣有效面積4920.21萬畝，新增效益24.28億元。
智慧農(nóng)業(yè)：催生“計(jì)算機(jī)+農(nóng)學(xué)”復(fù)合人才
既然做的是“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”，自然少不了“計(jì)算機(jī)+農(nóng)學(xué)”的復(fù)合人才加盟。“從軟件到硬件，從實(shí)時(shí)診斷到定量調(diào)控，核心技術(shù)都是由團(tuán)隊(duì)成員自主設(shè)計(jì)完成。”田永超介紹起這支具有復(fù)合專業(yè)背景的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技團(tuán)隊(duì)，不無自豪。“我們團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有核心成員11人，專業(yè)背景涉及計(jì)算機(jī)、遙感、地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)工程等不同學(xué)科門類，在人才培養(yǎng)上，通過與植物保護(hù)學(xué)院、信息科技學(xué)院的合作，實(shí)現(xiàn)交叉性復(fù)合型人才的自主培養(yǎng)。”
“智慧農(nóng)業(yè)是未來的發(fā)展方向，我們屬于應(yīng)用研究型學(xué)科，從基礎(chǔ)理論到應(yīng)用推廣，橫跨農(nóng)業(yè)的上、中、下游，我們的研究既強(qiáng)調(diào)攀登理論前沿，又強(qiáng)調(diào)對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求、提升團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)踐創(chuàng)新能力；既要能發(fā)表具有理論突破的論文，又要能發(fā)明專利，推出實(shí)用創(chuàng)新型產(chǎn)品。”
據(jù)了解，該研究成果豐碩，目前已授權(quán)國家發(fā)明專利17項(xiàng)、實(shí)用新型專利5項(xiàng)，登記國家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)16項(xiàng)；推廣便攜式作物生長監(jiān)測診斷儀286臺(tái)、農(nóng)田感知節(jié)點(diǎn)368套；發(fā)表學(xué)術(shù)論文158篇，出版專著1部；培養(yǎng)研究生及博士后56名。 來源：科技日?qǐng)?bào)
