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“互联网+农业”:现代传感技术给农田实时“开处方

时间:2016年02月16日 信息来源:中国科技网收藏此文 【字体:

“互联网+农业”:现代传感技术给农田实时“开处方”

——南京农业大学稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术获国家科技进步二等奖

本报记者张晔  通讯员 许天颖

传感器一“转”,就能监测农田肥水情况?无人机一“瞄”,就能判断作物生长走势?手机一点,就能实时获得量化的施肥建议?没错!南京农业大学一项最新的“互联网+农业”科技——稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术,实现了为农田实时“开处方”,1月8日获得国家科技进步二等奖。

现代看苗诊断:“人眼”变成了“机械眼”

“水稻、小麦等粮食作物在生长过程中需要监测肥水、病虫害等情况,传统的‘看苗诊断’依托的是农技人员“人眼看”、“下田看”,大部分都是‘拍脑袋’、‘凭经验’,不能定量化,而且受人力所限,一天只能看一两块田,这样‘看’下来时间长、效率低,常常错过了最佳‘诊疗期’”。

南京农业大学田永超教授向记者介绍,项目组研发的现代看苗诊断技术就是针对这些缺点逐一突破。其原理是根据作物吸收太阳光的情况,叶绿素含量高的作物,吸收的相关可见光多,反射的光谱就少,从而制作出“反射光谱库”,构建“光谱”与作物生长关系模型;同时研制便携式和机载式的监测诊断设备,通过在农田传感器、无人机上安装“机械眼”,实现从点到面的数据传输和监测覆盖。

“革新后的技术优势明显,一是更加客观、精确,从人眼看变成传感器看,能够消除大量的经验性误差;二是更加快速,以往通过对化验叶绿素,最起码要10天的周期,等化验结果出来,最佳施肥施药期已过,现在是‘实时’监测,农户只需手机下载相关软件,足不出户就可以实时查收作物监测情况以及量化的施肥建议;三是适应规模化农业的发展趋势,未来农业必将走适度规模的发展道路,规模就带来需求,无人机等领先技术的应用将为规模化、机械化、大面积农田的作物监测提供精确的分类指导。”

动态设计生产轨迹:作物生长的“营养师”

说到此项技术的创新点,田永超为记者打了一个形象的比喻,“就像专业的营养师,会根据人的不同年龄阶段,定制相应的体格指数、体质标准,我们做的则是针对作物不同生长阶段特定的水肥需求情况,通过软件建模,动态设计其生产轨迹。”

据了解,项目牵头人,南京农业大学曹卫星教授,放弃国外优厚待遇回到南农,从2000年起来,带领团队潜心研究“稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术”。

“我们的项目历时16年,之前做在的是‘基肥’的精确定量研究,即在作物下田之前,给出合适的水肥使用量指导,近年来,主要针对‘追肥’,即作物生长过程中的实时监测。”

田永超告诉记者,项目组借助自主研发的作物生长监测诊断系统、生长监测诊断仪、农田感知与智慧管理平台等软硬件产品,以作物长势分布图、肥水处方图、产量品质分布图等为主要应用形式,为农户绘制出简便实用的作物生长“营养图”。

据了解,从2015年开始,农业部组织开展了到2020年“化肥使用量零增长”和“农药使用量零增长”的“双减行动”,推进化肥、农药减量增效,南京农业大学的这项稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术,为优化农业结构、提高化肥农药使用效率,提供了核心的支撑技术。

先进技术出来了,如何真正送到农田,让农户知道并愿意用这“新鲜的家伙”?项目组创造性地建立起“农推部门—合作社(企业)—农户”的三层技术推广模式,注重面向规模性种植大户、家庭农场主等新型农业经营主体,通过与政府、企业、合作社、种植大户相结合,将试验、示范与推广同步。自2009年开始,该技术在江苏、河南、江西、安徽、浙江、河北、湖南等我国主要稻麦生产区进行了示范应用,节氮约7.5%,增产约5%。据不完全统计,近5年累计推广有效面积4920.21万亩,新增效益24.28亿元。

智慧农业:催生“计算机+农学”复合人才

既然做的是“互联网+农业”,自然少不了“计算机+农学”的复合人才加盟。“从软件到硬件,从实时诊断到定量调控,核心技术都是由团队成员自主设计完成。”田永超介绍起这支具有复合专业背景的现代农业科技团队,不无自豪。“我们团队现有核心成员11人,专业背景涉及计算机、遥感、地理信息系统、农业工程等不同学科门类,在人才培养上,通过与植物保护学院、信息科技学院的合作,实现交叉性复合型人才的自主培养。”

“智慧农业是未来的发展方向,我们属于应用研究型学科,从基础理论到应用推广,横跨农业的上、中、下游,我们的研究既强调攀登理论前沿,又强调对接产业需求、提升团队成员的实践创新能力;既要能发表具有理论突破的论文,又要能发明专利,推出实用创新型产品。”

据了解,该研究成果丰硕,目前已授权国家发明专利17项、实用新型专利5项,登记国家计算机软件著作权16项;推广便携式作物生长监测诊断仪286台、农田感知节点368套;发表学术论文158篇,出版专著1部;培养研究生及博士后56名。


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