傳感器一“轉”，就能監(jiān)測農田肥水情況？無人機一“瞄”，就能判斷作物生長走勢？農民和種植大戶們手機在手，就能實時獲得量化的施肥建議，再也不必苦守著農技人員下田看苗，擔心錯過了最佳的診斷時機？沒錯！南京農業(yè)大學一項最新的“互聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)”科技——稻麥生長指標光譜監(jiān)測與定量診斷技術，以水稻和小麥為主要研究對象，圍繞作物主要生長指標的特征光譜波段和光譜參數(shù)、定量監(jiān)測模型、實時調控方法、監(jiān)測診斷產品等開展了深入系統(tǒng)的研究，集成建立了基于反射光譜的作物生長光譜監(jiān)測與定量診斷技術體系，日前獲得國家科技進步二等獎。
現(xiàn)代看苗診斷：“人眼”變成了“機械眼”
“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’依托的是農技人員“人眼看”、“下田看”，大部分都是‘拍腦袋’、‘憑經驗’，不能定量化，而且受人力所限，一天只能看一兩塊田，這樣‘看’下來時間長、效率低，常常錯過了最佳‘診療期’”。
南京農業(yè)大學田永超教授向記者介紹，項目組研發(fā)的現(xiàn)代看苗診斷技術就是針對這些缺點逐一突破，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，吸收的相關可見光多，反射的光譜就少，從而制作出“反射光譜庫”，構建“光譜”與作物生長關系模型；同時研制便攜式和機載式的監(jiān)測診斷設備，通過在農田傳感器、無人機上安裝“機械眼”，實現(xiàn)從點到面的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測覆蓋。
“革新后的技術優(yōu)勢明顯，一是更加客觀、精確，從人眼看變成傳感器看，能夠消除大量的經驗性誤差；二是更加快速，以往通過對化驗葉綠素，最起碼要10天的周期，等化驗結果出來，最佳施肥施藥期已過，現(xiàn)在是‘實時’監(jiān)測，農戶只需手機下載相關軟件，足不出戶就可以實時查收作物監(jiān)測情況以及量化的施肥建議；三是適應規(guī)?；r業(yè)的發(fā)展趨勢，未來農業(yè)必將走適度規(guī)模的發(fā)展道路，規(guī)模就帶來需求，無人機等領先技術的應用將為規(guī)模化、機械化、大面積農田的作物監(jiān)測提供精確的分類指導?！?br />
動態(tài)設計生產軌跡：作物生長的“營養(yǎng)師”
說到此項技術的創(chuàng)新點，田永超為記者打了一個形象的比喻，“就像專業(yè)的營養(yǎng)師，會根據(jù)人的不同年齡階段，定制相應的體格指數(shù)、體質標準，我們做的則是針對作物不同生長階段特定的水肥需求情況，通過軟件建模，動態(tài)設計其生產軌跡?！?br />
據(jù)了解，項目牽頭人，南京農業(yè)大學曹衛(wèi)星教授，放棄國外優(yōu)厚待遇回到南農，從2000年起來，帶領團隊潛心研究“稻麥生長指標光譜監(jiān)測與定量診斷技術”。
“我們的項目歷時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，近年來，主要針對‘追肥’，即作物生長過程中的實時監(jiān)測。”
田永超告訴記者，項目組借助自主研發(fā)的作物生長監(jiān)測診斷系統(tǒng)、生長監(jiān)測診斷儀、農田感知與智慧管理平臺等軟硬件產品，以作物長勢分布圖、肥水處方圖、產量品質分布圖等為主要應用形式，為農戶繪制出簡便實用的作物生長“營養(yǎng)圖”。
據(jù)了解，從2015年開始，農業(yè)部組織開展了到2020年“化肥使用量零增長”和“農藥使用量零增長”的“雙減行動”，推進化肥、農藥減量增效，南京農業(yè)大學的這項稻麥生長指標光譜監(jiān)測與定量診斷技術，為優(yōu)化農業(yè)結構、提高化肥農藥使用效率，提供了核心的支撐技術。
先進技術出來了，如何真正送到農田，讓農戶知道并愿意用這“新鮮的家伙”？據(jù)介紹，在推廣應用上，項目組富有創(chuàng)造性地建立起“農推部門—合作社(企業(yè))—農戶”的三層技術推廣模式，注重面向規(guī)模性種植大戶、家庭農場主等新型農業(yè)經營主體，通過與政府、企業(yè)、合作社、種植大戶相結合，將試驗、示范與推廣同步。自2009年開始，該技術在江蘇、河南、江西、安徽、浙江、河北、湖南等我國主要稻麥生產區(qū)進行了示范應用，節(jié)氮約7.5%，增產約5%。據(jù)不完全統(tǒng)計，近5年累計推廣有效面積4920.21萬畝，新增效益24.28億元。
跨專業(yè)人才團隊：既懂農學也懂工程
既然做的是“互聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)”，自然少不了“計算機+農學”的復合人才加盟?！皬能浖接布瑥膶崟r診斷到定量調控，核心技術都是由團隊成員自主設計完成?！碧镉莱榻B起這支具有復合專業(yè)背景的現(xiàn)代農業(yè)科技團隊，不無自豪?！拔覀儓F隊現(xiàn)有核心成員11人，專業(yè)背景涉及計算機、遙感、地理信息系統(tǒng)、農業(yè)工程等不同學科門類，在人才培養(yǎng)上，通過與植物保護學院、信息科技學院的合作，實現(xiàn)交叉性復合型人才的自主培養(yǎng)。”
“智慧農業(yè)是未來的發(fā)展方向，我們屬于應用研究型學科，從基礎理論到應用推廣，橫跨農業(yè)的上、中、下游，我們的研究既強調攀登理論前沿，又強調對接產業(yè)需求、提升團隊成員的實踐創(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，推出實用創(chuàng)新型產品。”
據(jù)了解，該研究成果豐碩，目前已授權國家發(fā)明專利17項、實用新型專利5項，登記國家計算機軟件著作權16項；推廣便攜式作物生長監(jiān)測診斷儀286臺、農田感知節(jié)點368套；發(fā)表學術論文158篇，出版專著1部；培養(yǎng)研究生及博士后56名。(通訊員 許天穎）
現(xiàn)代看苗診斷：“人眼”變成了“機械眼”
“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’依托的是農技人員“人眼看”、“下田看”，大部分都是‘拍腦袋’、‘憑經驗’，不能定量化，而且受人力所限，一天只能看一兩塊田，這樣‘看’下來時間長、效率低，常常錯過了最佳‘診療期’”。
南京農業(yè)大學田永超教授向記者介紹，項目組研發(fā)的現(xiàn)代看苗診斷技術就是針對這些缺點逐一突破，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，吸收的相關可見光多，反射的光譜就少，從而制作出“反射光譜庫”，構建“光譜”與作物生長關系模型；同時研制便攜式和機載式的監(jiān)測診斷設備，通過在農田傳感器、無人機上安裝“機械眼”，實現(xiàn)從點到面的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測覆蓋。
“革新后的技術優(yōu)勢明顯，一是更加客觀、精確，從人眼看變成傳感器看，能夠消除大量的經驗性誤差；二是更加快速，以往通過對化驗葉綠素，最起碼要10天的周期，等化驗結果出來，最佳施肥施藥期已過，現(xiàn)在是‘實時’監(jiān)測，農戶只需手機下載相關軟件，足不出戶就可以實時查收作物監(jiān)測情況以及量化的施肥建議；三是適應規(guī)?；r業(yè)的發(fā)展趨勢，未來農業(yè)必將走適度規(guī)模的發(fā)展道路，規(guī)模就帶來需求，無人機等領先技術的應用將為規(guī)模化、機械化、大面積農田的作物監(jiān)測提供精確的分類指導?！?br />
動態(tài)設計生產軌跡：作物生長的“營養(yǎng)師”
說到此項技術的創(chuàng)新點，田永超為記者打了一個形象的比喻，“就像專業(yè)的營養(yǎng)師，會根據(jù)人的不同年齡階段，定制相應的體格指數(shù)、體質標準，我們做的則是針對作物不同生長階段特定的水肥需求情況，通過軟件建模，動態(tài)設計其生產軌跡?！?br />
據(jù)了解，項目牽頭人，南京農業(yè)大學曹衛(wèi)星教授，放棄國外優(yōu)厚待遇回到南農，從2000年起來，帶領團隊潛心研究“稻麥生長指標光譜監(jiān)測與定量診斷技術”。
“我們的項目歷時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，近年來，主要針對‘追肥’，即作物生長過程中的實時監(jiān)測。”
田永超告訴記者，項目組借助自主研發(fā)的作物生長監(jiān)測診斷系統(tǒng)、生長監(jiān)測診斷儀、農田感知與智慧管理平臺等軟硬件產品，以作物長勢分布圖、肥水處方圖、產量品質分布圖等為主要應用形式，為農戶繪制出簡便實用的作物生長“營養(yǎng)圖”。
據(jù)了解，從2015年開始，農業(yè)部組織開展了到2020年“化肥使用量零增長”和“農藥使用量零增長”的“雙減行動”，推進化肥、農藥減量增效，南京農業(yè)大學的這項稻麥生長指標光譜監(jiān)測與定量診斷技術，為優(yōu)化農業(yè)結構、提高化肥農藥使用效率，提供了核心的支撐技術。
先進技術出來了，如何真正送到農田，讓農戶知道并愿意用這“新鮮的家伙”？據(jù)介紹，在推廣應用上，項目組富有創(chuàng)造性地建立起“農推部門—合作社(企業(yè))—農戶”的三層技術推廣模式，注重面向規(guī)模性種植大戶、家庭農場主等新型農業(yè)經營主體，通過與政府、企業(yè)、合作社、種植大戶相結合，將試驗、示范與推廣同步。自2009年開始，該技術在江蘇、河南、江西、安徽、浙江、河北、湖南等我國主要稻麥生產區(qū)進行了示范應用，節(jié)氮約7.5%，增產約5%。據(jù)不完全統(tǒng)計，近5年累計推廣有效面積4920.21萬畝，新增效益24.28億元。
跨專業(yè)人才團隊：既懂農學也懂工程
既然做的是“互聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)”，自然少不了“計算機+農學”的復合人才加盟?！皬能浖接布瑥膶崟r診斷到定量調控，核心技術都是由團隊成員自主設計完成?！碧镉莱榻B起這支具有復合專業(yè)背景的現(xiàn)代農業(yè)科技團隊，不無自豪?！拔覀儓F隊現(xiàn)有核心成員11人，專業(yè)背景涉及計算機、遙感、地理信息系統(tǒng)、農業(yè)工程等不同學科門類，在人才培養(yǎng)上，通過與植物保護學院、信息科技學院的合作，實現(xiàn)交叉性復合型人才的自主培養(yǎng)。”
“智慧農業(yè)是未來的發(fā)展方向，我們屬于應用研究型學科，從基礎理論到應用推廣，橫跨農業(yè)的上、中、下游，我們的研究既強調攀登理論前沿，又強調對接產業(yè)需求、提升團隊成員的實踐創(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，推出實用創(chuàng)新型產品。”
據(jù)了解，該研究成果豐碩，目前已授權國家發(fā)明專利17項、實用新型專利5項，登記國家計算機軟件著作權16項；推廣便攜式作物生長監(jiān)測診斷儀286臺、農田感知節(jié)點368套；發(fā)表學術論文158篇，出版專著1部；培養(yǎng)研究生及博士后56名。(通訊員 許天穎）