新一代传感技术 让农业“耳聪目明”

?农科院棉花研究所南繁育种基地大棚内的传感系统

当无人机在三亚的晴空缓缓升起，中国农业科学院棉花研究所南繁育种基地中控室的大屏上，基地的概貌和株高、叶面积指数、冠层温度、叶绿素含量等育种专家关心的表型数据逐渐清晰起来。

这是该基地无人机遥感田间育种表型观测系统工作时的场景。为解决南繁农业信息基础设施不足、信息管理系统不完善等问题，海南省投建了南繁硅谷综合服务平台，有了新一代农业传感技术“加持”，南繁育种基地立刻“耳聪目明”起来。

传感技术显身手

“传感器技术是信息社会的重要技术基础，决定了信息技术系统的功能和质量。”国家农业信息化工程技术研究中心副研究员张云鹤说。

在作物环境信息监测系统中，可以实时监测育种小区视频图像、空气温湿度、光照、风速、风向、雨量、土壤温湿度、电导率、pH值、土壤墒情等参数，也可以进行作物穗层温湿度监测。系统通过对不同监测点信息同步获取、存储、动态直观呈现及管理，为及时灌溉和适量灌溉、作物最佳生长条件改善等提供参考。

凭借强大的农业传感技术，人们足不出户即可对作物叶片及病斑进行测量，并基于智能手机，进行作物叶片图像信息获取和识别，以及实时处理。这种技术适用于田间环境不同作物叶面积、叶长、叶宽、病斑面积、病斑比例等信息的快速检测，其测量误差小于3%。

此外，先进的传感技术还可用于作物叶片及病斑测量仪、多功能水肥一体化管理设备、电物理水消毒设备等，为田间育种决策提供高通量信息服务支持。

智慧农业的基础

“现在，我们都说智慧农业、智能农机，其核心制约因素还是传感器。”南京农业大学工学院院长汪小旵说，“对于一个智能系统来说，没有传感器，就成了‘瞎子’和‘聋子’，后面的智能决策无从谈起。”

汪小旵长期从事作物信息智能化检测和农业装备智能化控制研究，在日常研究中，他和团队不仅大量使用传感器，而且从事一些传感器的开发研究工作。

“智能控制系统如果没有传感器的输入信号，就无法比对和形成闭环控制，农业大数据系统如果没有传感器就没有数据来源，人工智能系统就无法获取足够的知识。”汪小旵说，“从这个角度来说，传感器是现代智能农业的核心技术，同时也是容易被‘卡脖子’的技术。”

目前，我国的传感器技术已经广泛应用在农业领域，但主要集中在对单个特征，如温、湿度的测量上，而新一代传感器技术不仅仅包括对物理环境、生物性状的监测和整合，更包括运用材料科学及微电子、纳米技术创造的新型纳米和生物传感器，对诸如水分子、病原体、微生物在跨越土壤、动植物、环境时的循环运动过程进行监控。

“新一代传感器具备快速检测、连续监测、实时反馈、智能处理的能力。”张云鹤说，“如果能在资源要素的利用环节即精准发现和定量识别可能出现的问题，并能实时进行优化调整，将彻底改变我国农业生产利用方式。” （据《中国科学报》）

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