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【中国新闻网】南农大稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术获二等奖

2016-01-11来源:中国新闻网 作者:党委宣传部 

  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?农民和种植大户们手机在手,就能实时获得量化的施肥建议,再也不必苦守着农技人员下田看苗,担心错过了最佳的诊断时机?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,以水稻和小麦为主要研究对象,围绕作物主要生长指标的特征光谱波段和光谱参数、定量监测模型、实时调控方法、监测诊断产品等开展了深入系统的研究,集成建立了基于反射光谱的作物生长光谱监测与定量诊断技术体系,日前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,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”?据介绍,在推广应用上,项目组富有创造性地建立起“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。

  跨专业人才团队:既懂农学也懂工程

  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。(通讯员 许天颖) 


编辑:林世龙 许天颖

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