光明日報記者 李菲

　　“江蘇徐州總產(chan) 連續五年超100億(yi) 斤！”“安徽阜陽糧食總產(chan) 量537.2萬(wan) 噸！”近期，全國多地糧食生產(chan) 迎來“二十連豐(feng) ”。

　　過去，“看天、看地、看莊稼”，耕種管收全憑農(nong) 作經驗，新手種田超不過“老把式”；如今，農(nong) 業(ye) 穩增穩產(chan) 靠的是“藏糧於(yu) 技”，智慧農(nong) 業(ye) 讓科學種田從(cong) 夢想照進現實。

　　糧食安全乃“國之大者”，倉(cang) 廩殷實是國家之福、百姓之盼。隨著作物生產(chan) 方案精確設計技術、生長指標精確診斷技術、產(chan) 量品質動態預測技術、農(nong) 田管理變量作業(ye) 技術等核心技術的成功研發，農(nong) 田精確作業(ye) 智能裝備的示範應用，農(nong) 田高產(chan) 優(you) 產(chan) 喜訊不斷。智慧農(nong) 業(ye) 賦能國家糧食安全，正在農(nong) 田沃野上繪就一幅雄渾壯美的豐(feng) 收圖景。

　　農(nong) 田監測，大田環境也有“明眸慧眼”

　　風光旖旎的東(dong) 廬山腳下，坐落著江蘇南京國家農(nong) 業(ye) 高新技術產(chan) 業(ye) 示範區。

　　“我們(men) 利用遙感和GIS技術給每塊田編號，通過錄入氣象資料、土壤特性、品種特征、種植管理、曆史產(chan) 量等信息，田地就有了‘身份證’，實現‘一地一碼’管理”。南京農(nong) 業(ye) 大學國家信息農(nong) 業(ye) 工程技術中心高級實驗師邱小雷說。

　　走進技術展廳，大屏幕上不僅(jin) 實時展示著200公裏外江蘇興(xing) 化現代農(nong) 業(ye) 產(chan) 業(ye) 園的空氣溫濕度、風速、降水量、氣壓、土壤溫濕度及土壤肥力等信息，還提供實時感知獲得的作物長勢信息。

　　“這些數據為(wei) 作物種植管理提供了科學依據。”邱小雷說，他們(men) 按照地塊管理作物、土壤、氣象等多維度實時和曆史基礎信息，並通過多模型耦合，設計當前地塊的精確管理“處方”，預測可能的作物產(chan) 量與(yu) 品質，在智慧農(nong) 作管理雲(yun) 平台上實現種肥水藥收全流程數字化管理。

　　智慧農(nong) 業(ye) ，收集農(nong) 田屬性數據、構建基礎數據庫是首要任務。南京農(nong) 業(ye) 大學智慧農(nong) 業(ye) 研究院院長曹衛星教授說，“智慧農(nong) 作技術體(ti) 係要實現‘五個(ge) 一’目標，即基礎數據一個(ge) 庫、農(nong) 田監測一張網、農(nong) 作處方一套圖、農(nong) 田作業(ye) 一條鏈、智慧服務一片雲(yun) 。”

　　在位於(yu) 江蘇南京國家農(nong) 業(ye) 高新技術產(chan) 業(ye) 示範區內(nei) 的南京農(nong) 業(ye) 大學白馬教學科研基地，開闊平整的田壟邊緣矗立著一排整齊的“長臂”。每隻“長臂”經由兩(liang) 次90度轉彎，伸出一條朝向地麵作物的“小手臂”，其末段小小的黑盒子格外引人注意。

　　“可別小看它！數據離不開它的智慧監測。”南京神農(nong) 智慧農(nong) 業(ye) 研究院院長湯亮教授說，作物—大氣—土壤信息無線采集終端的傳(chuan) 感器能有效采集各項特征數據。“有了它，農(nong) 民不用跑到田間地頭，在家就能知道作物長得好不好！”湯亮說，以傳(chuan) 感器為(wei) 內(nei) 核做成的作物長勢監測儀(yi) 可以固定在田間，也可以搭載到無人機、無人車上，連上農(nong) 田物聯網，數據就傳(chuan) 到了智慧農(nong) 作平台。

　　“除了小田地，農(nong) 業(ye) 科技園、大型農(nong) 場以及全省主要農(nong) 作物的長勢情況，都需要智能化、高精度的農(nong) 情感知技術。因此，近20年來我們(men) 重點圍繞農(nong) 情遙感監測關(guan) 鍵技術進行攻關(guan) 。”南京農(nong) 業(ye) 大學國家信息農(nong) 業(ye) 工程技術中心教授姚霞介紹。

　　“過去，人們(men) 逐個(ge) 田塊或逐個(ge) 品種（種質資源）手工獲取農(nong) 情信息，準確率和效率都不高；現在，通過光譜和點雲(yun) 等手段進行農(nong) 情監測，可以快速高效地獲取田地裏成百上千種農(nong) 作物的形態結構、生理生化、抗逆性和生產(chan) 力等重要農(nong) 情參數。”姚霞說，“就像給人做B超或者CT，通過光譜和點雲(yun) 等感知手段，快速、非破壞性地獲取農(nong) 作物的長勢和表型信息，為(wei) 變量施肥、節水灌溉、病蟲草害防治、規模化育種等提供實時、準確、高通量的信息支撐。”

　　“智慧農(nong) 業(ye) 要想走入尋常農(nong) 戶還必須大大降低成本。目前傳(chuan) 感器、巡田機器人和無人機在人力、物力上均價(jia) 格不菲。而衛星遙感則經濟實惠得多，最新的亞(ya) 米級國產(chan) 商業(ye) 衛星數據隻需平均每畝(mu) 1角錢的成本。通過‘天空之眼’，可以輕鬆低廉地回溯每塊田的曆史，通過所建立的智能分析模型，精確診斷當前作物的長勢，定量預測未來的產(chan) 量和品質等。”南京農(nong) 業(ye) 大學國家信息農(nong) 業(ye) 工程技術中心教授江衝(chong) 亞(ya) 告訴記者，衛星遙感大數據可以“智慧繪製”每塊田的昨天、今天和明天。

　　模型設計，“智慧”解鎖豐(feng) 收“糧”方

　　農(nong) 民想豐(feng) 收，田地要種足、作物得種好。“但作物受到氣候、土壤、技術、品種等影響，時空變異性很大。限製當地作物高產(chan) 穩產(chan) 的主要因素是什麽(me) ？適合當地高產(chan) 穩產(chan) 的適宜栽培管理方案是什麽(me) ？作物模型作為(wei) 智慧農(nong) 作的‘大腦’，能回答好上述問題。”南京農(nong) 業(ye) 大學國家信息農(nong) 業(ye) 工程技術中心教授劉蕾蕾說。

　　“過去，農(nong) 民根據經驗判斷作物的播栽期、施肥量、灌溉量等。現在，把氣象、土壤等數據及作物品種的遺傳(chuan) 特性等數據輸入到作物模型中，就可以預測作物的生育進程、長勢和產(chan) 量品質情況，幫助農(nong) 民篩選適宜種植的品種，推薦適宜的播栽期，因時因地製宜地為(wei) 作物製定‘營養(yang) 膳食菜單’等。”劉蕾蕾介紹道。

　　糧食生產(chan) 規模擴大，田塊麵積變化，如何留住好“豐(feng) ”景？“我們(men) 將作物模型與(yu) 地理信息係統、遙感相耦合，就可以實現從(cong) 點到麵、從(cong) 小田塊到大區域的模擬決(jue) 策。”劉蕾蕾說。

　　近年來，全球氣候變化給農(nong) 業(ye) 生產(chan) 帶來挑戰。“人冷了穿衣服、熱了吹空調，但是作物不行。當出現極端高、低溫事件時，作物自身的溫度響應機製被抑製，生長發育受到影響，最終將影響產(chan) 量和品質。”劉蕾蕾說，目前國際上常用的作物模型對極端氣候的響應存在較大不確定性，模型在極端氣候條件下的預測能力有待進一步提升，南京農(nong) 業(ye) 大學國家信息農(nong) 業(ye) 工程技術中心近年來取得了豐(feng) 碩成果。劉蕾蕾說，“作物生長模型結合未來氣象數據，可預測未來30年甚至50年的糧食生產(chan) 情況。”基於(yu) 模型提前預知作物對未來氣候的響應，就可以通過調整播栽方案、優(you) 化水肥運籌、培育新品種等方法，緩解未來氣候變化對糧食生產(chan) 帶來的負麵影響。

　　隨著科技發展，人們(men) 生活方式的轉變，智慧種田也更加便利。“傳(chuan) 統種田靠經驗、看天吃飯，現在智慧種田，隻需打開手機小程序，在地圖上點一點自家的田塊，就知道適合種什麽(me) 作物。”江蘇省信息農(nong) 業(ye) 重點實驗室副主任劉小軍(jun) 教授展示了團隊開發的移動端小程序“農(nong) 田眼”。

　　“這相當於(yu) 把一個(ge) 移動的智能化栽培專(zhuan) 家送到了種植戶身邊！”劉小軍(jun) 說，用戶在小程序上輸入交互數據就可以得到精確的作物管理決(jue) 策方案。

　　“作物長得太旺，就說明營養(yang) 太多，得‘減減肥’；要是長得又弱又小，就要施肥或灌水。”劉小軍(jun) 舉(ju) 例道，“比如追肥主要在作物拔節、孕穗等關(guan) 鍵生育期，要是後期過量施肥，容易帶來作物貪青遲熟、倒伏風險加劇等不利影響。”

　　據了解，近年來，他們(men) 研發的“小麥綠色智慧施肥技術”“水稻無人機智慧施肥技術”分別入選農(nong) 業(ye) 農(nong) 村部農(nong) 業(ye) 主推技術，“水稻全程綠色智慧施肥技術”入選2023年農(nong) 業(ye) 重大引領性技術。

　　　精確作業(ye) ，農(nong) 機裝備有了“智慧大腦”

　　耕種管收一條鏈，機械化的農(nong) 機設備如何學“慧”種田？

　　“小麥、水稻是老百姓的口糧，通過智慧農(nong) 業(ye) 來播種、移栽、施肥、灌水、噴藥、收獲，單位麵積的糧食產(chan) 量更高、質量更好。”湯亮告訴記者，“智慧大腦”在作物生長的每個(ge) 重要時間節點都施展著“聰明才智”，“智慧之手”在耕、種、管、收全流程實現農(nong) 田管理精確化作業(ye) ，保障著作物產(chan) 量、實現了顆粒歸倉(cang) 。

　　麵向農(nong) 業(ye) 生產(chan) 中播栽、施肥、灌溉、噴藥、收獲的各個(ge) 環節，南京農(nong) 業(ye) 大學智慧農(nong) 業(ye) 團隊與(yu) 農(nong) 機企業(ye) 合作，研製了一批智能化、精確化的農(nong) 田作業(ye) 裝備，讓科技惠之於(yu) 農(nong) 、用之於(yu) 農(nong) 。

　　“傳(chuan) 統的農(nong) 機裝備不具備變量作業(ye) 功能，現在智慧農(nong) 業(ye) 需要實現基於(yu) 空間差異的自動變量。”湯亮表示，農(nong) 田作業(ye) 裝備的智能化需要對現有農(nong) 機裝備進行升級改造，在傳(chuan) 統農(nong) 機裝備的基礎上增加數字化、智能化的功能。

　　走進智慧農(nong) 場的車庫，精確播種機、精確施肥機、智能除草機，智能無人機、智能收割機等一應俱全。記者發現，這些有了“智慧”加持的農(nong) 機設備造型獨特——有的是方向盤下一根粗線連上車載小屏幕，有的車上多了雙翼，末段還有“小眼睛”。

　　“過去的農(nong) 機大多采用定製化底盤，通用性差、結果不準，難以大麵積推廣；現在是在通用輪式底盤的基礎上設計可自動調節的傳(chuan) 感器搭載平台，融合多源傳(chuan) 感器數據，一畝(mu) 地幾分鍾就能完成作業(ye) ，又快又好！”湯亮感慨道，如今田間巡檢機器人不僅(jin) “身手矯捷”，而且傳(chuan) 感器的感知範圍、設備的通用性、監測結果的準確性等都有了大大的提高。

　　“以前收割作業(ye) 的智能化水平低，現在嵌入了可以監測作物產(chan) 量和品質的傳(chuan) 感器，農(nong) 民在收割時就知道穀物的產(chan) 量水平和品質等級。”據湯亮介紹，這些尺寸小、便於(yu) 攜帶的穀物產(chan) 量品質傳(chuan) 感器，既可用於(yu) 田間地頭穀物籽粒品質的直接檢測，也可以搭載在收獲機上實現穀物品質的實時在線檢測。

　　車庫的大液晶屏上顯示著拖拉機、插秧機、收割機的數量，它們(men) 執行作業(ye) 的航向、速度、時長、麵積等信息也一目了然。

　　“冬天農(nong) 閑，它們(men) 就在車庫保養(yang) ‘待命’；農(nong) 忙時需要大量人力，而農(nong) 機手費用高、人也難找，這時隻需在智慧農(nong) 作管理雲(yun) 平台上點點鼠標，它們(men) 就能根據指令出庫行動。”湯亮說。

　　“從(cong) 天空地立體(ti) 化農(nong) 田監測，到農(nong) 作處方數字化設計，再到農(nong) 田管理精確化作業(ye) ，三大技術板塊銜接構成一條完整的技術鏈條，為(wei) 智慧農(nong) 業(ye) 提供了全流程管理以及相應的解決(jue) 方案。”曹衛星介紹道。

　　“智慧農(nong) 業(ye) 的技術創新與(yu) 工程實踐，為(wei) 現代作物生產(chan) 提供了關(guan) 鍵技術支持和全方位數字化服務，開辟了我國作物精確栽培新領域，促進了農(nong) 業(ye) 生產(chan) 管理的定量化和智能化發展，提升了農(nong) 作係統的綜合生產(chan) 力和核心競爭(zheng) 力。”南京農(nong) 業(ye) 大學副校長朱豔說。

　　這裏隻是中國農(nong) 業(ye) 的一個(ge) 縮影，智慧農(nong) 業(ye) 正在廣袤的土地上大顯身手。“智慧農(nong) 業(ye) 是加快實現我國農(nong) 業(ye) 科技自立自強的重要支撐。”曹衛星說，“要以國家戰略需求為(wei) 導向，麵向農(nong) 業(ye) 農(nong) 村的實際應用場景，創新關(guan) 鍵技術，創製核心裝備，創建應用模式，推動農(nong) 業(ye) 科教產(chan) 融合，助推傳(chuan) 統農(nong) 業(ye) 向智慧化、綠色化、規模化轉型升級，真正實現‘頂天立地’！”

　　《光明日報》（2024年02月08日 16版）