“强国必先强农,农强方能国强”。智慧农业是发展现代农业的重要着力点,也是建设农业强国的战略制高点,推动着中国农业农村的现代化、数字化和智能化建设。正值今年春耕、春管时节,南京农业大学国家信息农业工程技术中心肖浏骏副教授及其所在的智慧农业创新团队,用模型和算法为小麦设计追肥、灌溉管理处方,为今年的小麦安全生产提供坚实保障。
江苏省新沂市小麦田:肖浏骏带领学生考察苗情和实施变量处方作业
创新突破 研发农田管理处方设计新技术
在推进农业高质量发展和培育农业新质生产力的背景下,将新一代人工智能、信息技术、工程技术等智慧科技与农业科技交叉融合,发展“藏粮于技”的智慧农业技术成为“先手棋”。“我们团队在曹卫星、朱艳教授的带领下,围绕‘基础数据一个库、农田监测一张网、农作处方一套图、农田作业一条链、智慧服务一片云’的五个一智慧农业发展目标开展工作,团队经历了农业数字化、精确化、智慧化三大发展阶段、建立了农情信息感知、农作模拟决策、农田精确作业、农技智慧服务等核心技术体系,我主要从事的是农作模拟决策方向,这是智慧农作的‘大脑’,面向‘种什么、怎么种、种得怎么样’等核心问题,利用农作系统模型和人工智能算法,为农田设计土、种、肥、水、药管理处方。”肖浏骏说。
近年来,针对农业生产管理经验性强、机理性弱、定量程度低、生产资料投入粗放等关键问题,肖浏骏基于系统学理论与方法,以“生理机制解析-模型算法构建-生产力动态预测-模拟平台研发-管理处方设计”为主线,构建作物生长基础模型库和算法库,研发能解决实际生产问题的多目标协同农田管理优化技术。通过改进作物生长模型对极端气候的响应和土壤过程机理,提升了农作系统模型在复杂大田环境下的模拟精度;进一步将农作系统模型和人工智能算法耦合,在Nature Food提出了兼顾稳产、固碳、减排目标的农作管理处方设计技术,为大面积、精细化的绿色高产高效管理提供了技术支撑。此外,肖浏骏在全国开展了多年的作物系统模型和管理处方设计的线上和线下培训会,促进了技术的交流和推广。
农作系统模拟与管理处方智能设计技术培训与应用示范
产业应用 探索智慧农业社会化服务
“农业科研就是要脚踏实地,为农民解决实际问题。”在创新成果的基础上,肖浏骏始终惦记着广大农民对节本增收的期盼。带着期望和嘱托,肖浏骏带领博士生康敏、王炜,硕士生周博聪、杨钊、王开宸,本科生刘义轩、周昱、郭梓壹、覃添怡等学生组建智慧农业科技志愿队,马不停蹄地驰骋在田间地头,他知道那里才是成果转化的主战场,是打通技术成果从实验室到形成新质生产力的“最后一公里”。
“拍片子、开处方、起飞、喷洒……”在江苏省新沂市马陵山镇陈楼村小麦种植基地内一架架载有肥料、农药的植保无人机,从地面垂直起飞到田地上空,按照设计好的管理处方进行精确施肥、打药。”肖浏骏所在团队的科研成果在江苏新沂市成功落地应用并实施多年,通过无人机监测的信息与农作系统模型、人工智能算法融合,实现了对2000多亩小麦的智能管理。据了解,他们在播种时就通过模型设计播种时期和播种密度,并将播种处方应用于精播机,今年该方案在江苏新沂的应用推广相比于传统的农户节省种子60%以上,并且通过提升小麦群体结构和根系健康,有效提高了小麦抗寒、抗旱能力。在新沂市陈楼村李蒙书记的支持下,他们还在当地开展了多品种、不同化肥和有机肥配施、缓释肥、秸秆还田、生物炭还田和灌溉处理等上百个试验,为模型的本地化和提升管理处方设计的精度提供了更多的数据支撑。
团队为智慧农业技术社会化提供服务
在河南省新乡市和邓州市的科技农田上,他们同样挥洒了智慧和汗水。通过与河南农科院合作,在河南新乡获嘉县举办“数字农田技术观摩会”,开展了管理处方设计应用培训;与河南省邓州市智慧农业中心合作,共同建立了智慧农业技术熟化基地,开展了管理处方验证试验,研发了智慧农业大数据平台,已累计采集数据达1.5万余条,指导农业生产220余人次,每季每亩增产110斤以上,通过水肥一体化,亩均节肥16.7公斤,节水约40吨,节电10度以上,年亩平均节省工时7.3个,合计每年每亩节本增收400-500元。“我们正在采集新一年的小麦农情数据,为驱动小麦生长模型准备数据,利用南京农业大学的技术,为接下来的小麦拔节肥设计变量处方。”2025年3月1日,邓州市智慧农业中心主任李占介绍。
春,意蕴更始,意蕴活力,神州大地处处涌动着改革创新的澎湃活力,升腾着中国式现代化的万千气象。现如今,肖浏骏及其所在的团队仍驰而不息的在科研路上砥砺前行,为的是不断探索智慧农业的新兴科技,并将更多的科技成果转化为实际应用,为农业强国贡献自己的力量。(文/张艳)