文/本刊记者 邱惠颖 于宝源
2025年05月24日
2025年年初,佳木斯国家农高区集中发布了五大产业发展方向16项科技成果。其中,赵春江院士团队研发的智慧农业技术集成成果尤为亮眼,该成果在国内率先系统性地研究了智慧农业相关技术与装备,并构建了智慧农业生产技术体系,有效填补了我国在该领域的多项技术空白,为我国智慧农业的发展方向提供了引领。赵春江院士团队的研究成果已分别在全国30个省市区、795个县区、6464多个合作社、133个国营农场成功推广应用,服务农机作业面积2.2亿亩,为我国农业农村现代化和乡村振兴提供了有力的技术支撑。
赵春江,中国工程院院士,国家农业信息化工程技术研究中心主任、首席专家,国家农业智能装备工程技术研究中心首席专家,他作为我国农业信息化领域学科带头人,长期从事农业信息化理论、方法与技术研究。赵春江用30余年深耕“数学+计算机+农学”交叉学科,构建起一套覆盖“信息-农艺-农机”的精准农业技术体系,不仅填补了国内多项技术空白,还在农业专家系统、精准农业、农业物联网等方面取得多项创新性研究成果,实现了信息技术与农业生产关键环节的深度融合。并且积极参与国家农业信息化战略规划研究,在我国农业信息化发展的关键节点发挥了重要作用,更在全球智慧农业领域树立了中国标杆。
从“田间少年”到“智慧农业开荒者”
赵春江自小便怀揣着深入田间地头的初心。他于1964年出生于河北省定兴县一个平凡的农村家庭中。由于少年时期便亲身体验到了传统农业的辛劳,因此培养出了坚韧不拔、勤奋耐劳的品质。1981年,赵春江凭借杰出的成绩,被河北农业大学农学系录取。在校期间,他立誓要以科学技术革新农业,并致力于广泛吸收各类科学知识。
赵春江在大学时期以极度专注科研学习而著称于同学间。他常常在自习室的暖气上放置馒头,因专注于学习而忘记用餐。他总是学习至深夜,学校的“零点自习室”中,赵春江的身影总是不绝如缕,他与自己的梦想一同经历了酷暑严寒,最终迎来了丰收的季节。
赵春江博士毕业后,加入了北京市农林科学院作物所小麦栽培室工作。恰逢单位准备开展《小麦生产管理专家系统》的研究,凭借其扎实的农学与计算机知识,赵春江承担起了主要责任。尽管在当时,专家系统尚属新鲜事物,一切工作都需摸索前进,但他并未退缩。
为了将专家的知识与经验整合,赵春江白天前往郊区的试验田采集数据,夜晚则返回单位将数据输入电脑进行分析计算,得出结果后再次前往田间进行试验比对,若发现误差则返回修改计算程序。经过三年多的无数次推演、完善与实践检验,终于,《小麦生产管理专家系统》取得了阶段性成果。
最终,功夫不负有心人,铁杵再硬终将磨成针。由他主导研发的国内首个《小麦生产管理专家系统》,通过田间数据采集与计算机模型的结合,实现了农业生产科学决策,为农业信息化奠定了基础。
赵春江院士团队到云南会泽县开展科技调研 “对症开方”助力产业振兴
突破核心技术瓶颈 填补我国智慧农业空白
农耕文明,见证时代发展的岁月长河。农业文明的每一次跃迁都与人类突破生存边界的智慧和技术总结提炼的经验息息相关。随着科技的日新月异,传统农业正逐步向机械化、数字化、自动化升级转型。现如今,得益于人工智能与大数据等前沿信息技术的蓬勃发展,农业领域再次迎来向智慧农业的新一轮深刻转变。
相较于传统“丰收靠勤劳,耕耘在四时。春播一粒种,秋收万颗籽”的农耕状态,智慧农业展现的则是新型的农业生产方式。“它是利用人工智能、物联网、大数据、云计算等新一代信息科技,结合智能装备,如导航拖拉机、收割机器人等,再与农业技术,包括品种、农艺、栽培管理等多方面融合,融合之后使农业生产方式发生翻天覆地的变化,这种新的生产方式就是智慧农业。”赵春江说。
当前,我国农业正处在由传统生产方式向精准、智能、绿色发展方式转变,由过度依赖人工向以机器为主转变,由主观经验判断向以大数据智能决策方向转变的关键阶段。赵春江认为,智慧农业不仅代表了农业技术的进步,更是农业现代化进程中的重要里程碑。随着相关技术的不断成熟和应用,智慧农业将在保障粮食安全、提高农业效率、促进农村经济发展等方面发挥越来越重要的作用。
如今,智慧农业科技正成为全球发展的前沿领域,发达国家正不断推进其战略规划。如美国正在应用农业传感器、农业数据科学、农业AI技术、食品与农业信息学等发展现代农业;欧盟专注于农业大数据与AI、农机物联网与使能技术;日本则致力于下一代农林渔业技术的创新,包括农业AI、农业机器人、农业自主无人系统等。
“世界范围内农业生产的智能化与数字化是大势所趋,然而目前我国农业领域的智能化水平仍比较薄弱,要在农业领域实现无人化作业仍比较困难。”赵春江介绍道。
对此,赵春江带领团队,不停地探索和钻研,开创性地提出了“计算机+农学+农机”交叉融合的研究方向,成功构建了涵盖“信息-农艺-农机”多领域的精准农业技术体系,在农业规模化产区大面积推广应用,促进我国精准农业创新发展,填补了多项国内空白,缩短了与发达国家的差距。
“1999年,我承担国家发展改革委下达的精准农业研究示范项目时,90%的核心技术产品都要从国外买,不仅贵,还面临农业安全问题。现在,通过我国科研人员的努力,在电控类、电子类、信息类相关技术领域,几乎全部技术实现了国产化,大型智能农机装备也已得到解决。”赵春江说。
黑龙江省作为我国粮食生产的重要省份,其出产的东北大米享誉四方。由于黑龙江省地处寒温带,其积温勉强能够满足水稻整个生长周期的需求。在气候寒冷的情况下,水稻产量常常由于积温不足而减产。为此,黑龙江省采取提前浸种催芽育秧的方法,既提前对水稻种子进行浸种处理,促使种子萌发小芽,然后将出了小芽的种子播于育苗盘中,并移至温室环境下培育育秧,这样为水稻生长多争取100多度的积温。
传统的水稻浸种催芽技术包括火土催芽、“缸泡炕焐”和小规模浸泡等传统方法。这些方法一方面效率低,另外就是由于被催芽种子温度不均,导致出芽有长有短,比较长的芽种播种时非常容易受到机械损伤折断而失去作为种芽的价值。基于这种考虑,赵春江团队采用智能化程控浸种催芽技术,通过物联网准确监测水温,控制水温以及相应的时间长度。同时在催化过程当中进行适量的氧气补充,以提高芽种质量。
赵春江团队研制的智能化程控水稻浸种催芽技术通过物联网技术精确调控水温和时间,一个车间能够一次性生产出600吨的芽种,而每亩土地仅需3~5公斤的种子,确保了对种子的大规模需求。该技术的应用使水稻的灌浆期延长5~7天,积温增加100多度,从而实现每亩增产100~150斤。该技术为黑龙江农委制定了在全省使用的“大中型智能化水稻催芽育秧基地建设标准”在黑龙江省20个市县68个项目点成功应用浸种催芽系统888套,所建设水稻催芽生产线年产水稻芽种可达1.24万吨,覆盖种植面积415万亩,年增产可达2.49亿公斤,年直接经济效益4.73亿元。不仅如此,信息技术在水稻生长的其他阶段也发挥着重要作用,例如利用高分辨率卫星或无人机进行水稻农情遥感监测,农业航空精准施药系统服务大型飞机进行航空精准施药等。
此外,赵春江还带领团队积极开展农机北斗自动导航设备研究,基于高精度北斗卫星定位技术,设计更加先进的导航和转向控制算法。如今,新疆地区有一万多台拖拉机已经安装了他团队研发的设备,棉花的种植不再依赖人工,实现了智能化。农机手只需用手机操作装有北斗导航系统的播种机,就可实现铺膜、播种一气呵成,利用导航技术可保证播种机直线作业,百米之内横向偏差控制在2.5厘米,在提高土地利用率的同时,也促进了棉花的提质增效,降低了人工成本,极大提升了生产效率。
在探索具有中国特色的智慧农业发展道路上,赵春江认为,必须要依托中国自主研发的核心技术和拳头产品,这也是赵春江不懈追求的目标。为此,他带领团队成功研发了多款低成本的测控技术产品,并推动了这些产品的产业化应用,显著提升了设施农业的现代化生产水平。赵春江主持研发的温室生物环境信息传感器、温室娃娃、温室多回路控制器、注肥喷药一体机、温室测控技术集成平台等系列产品,已被认定为国家自主创新产品。这些产品在16个省份的1万多个温室中得到应用,共计超过3万套。特别是土壤水分传感器,已被全国800多个县的墒情监测系统所采用,而温室控制器等产品亦已成功出口至海外市场。
持续探索 为全球农业贡献中国方案
赵春江指出,未来农业将具备“绿色、现代与智慧”三大基本特征。“绿色”即资源高效与环境友好的可持续型农业,“现代”则指农业工业化特征,而“智慧”则依赖于大数据与人工智能对农业管控。他强调,中国农业需在这些领域持续探索与进步。
为推动智慧农业发展,赵春江提出中国农业需向五方面发力。首先,加强AI农业研究应用,涵盖农业软硬件、系统集成、农产品追溯、智能信息服务等领域,并开展农业智能生产和知识服务应用示范,创制智能农业技术产品,突破相关理论、方法和关键技术;其次,统筹推进智慧农业与数字乡村建设,建立农村大数据平台,旨在实现农业强大、农村美丽、农民富裕;再者,大力发展丘陵山区机械化,结合高标准农田建设,对丘陵地区土地进行统一平整治理,推进农田宜机化改造,解决农机作业难题,例如,开发适应不同山地果园地形和作业方式的丘陵山地动力机械,部分装备还需具备远程遥控、自动避障和智能感知功能;此外,构建农产品智慧供应链,利用生产、加工、流通和消费大数据,实现生产源头可追溯、流通过程可控制、供需平衡可响应、应急需求可保障;同时,赵春江还倡导大力发展农业数字创意产业,统筹农业生产、生活和生态功能。
从刀耕火种的文明火种到精耕细作的传统农艺,从机械化生产的工业浪潮到智能感知的数字革命,农业文明记录着人类智慧的每一缕光芒。而今,赵春江院士团队以新一代人工智能技术为犁铧,正重构着“天地人稼”的千年法则——在黑龙江三江平原,搭载北斗导航的无人农机实现厘米级精准播种;在山东寿光蔬菜基地,AI病虫害识别系统将防治效率提升70%;在云南花卉产业链,区块链溯源技术让每支玫瑰拥有“数字身份证”。这场由数据驱动的农业变革,不仅让“看天吃饭”变为“知天而作”,更催生出定制化生产、云端管理、低碳循环的新业态,为中国农业锻造出迈向高质量发展的“智慧引擎”。他以科技创新重塑农业生产方式,为中国农业现代化提供了可复制的“智慧样本”。在“十五五”开局之年,他的探索仍在继续,为全球农业可持续发展贡献中国方案。