开拓创新,打造智慧农业领域的“国家队”
发表时间 2019-04-15 15:03 来源 本站原创

  ——记石河子大学教育部创新团队带头人吕新教授及其团队

  智慧农业是指在农作物的生产过程中充分利用现代高新技术对其进行精细管理,以实现农业生产的集约化和信息化的管理方式。我国在20世纪90年代引入智慧农业以来,在农业生产中初步实现了精准灌溉、精准施肥、精准播种和耕种环境的实时监控,同时我国也在新疆、黑龙江、内蒙古等地开设了智慧农业示范区,并取得了一定的成效。新疆已经初步形成了智慧农业的核心技术体系,通过各单项技术实现了综合集成,物联网技术体系综合应用在农业生产的各个环节,如养分监控、精量播种、变量施肥、自动测产、变量施药、自动驾驶等,进一步提高了劳动生产率、土地产出率和农机利用率,促进了农业生产信息化、智能化和农业的管理水平,对促进我国农业生产的可持续发展具有重大意义。

  石河子大学农学院吕新教授及其团队多年投身于智慧农业领域研究,通过承担国家863计划、国家科技支撑项目、国家重点研发项目和国家自然基金等项目,重点围绕棉花播种、施肥、灌溉、病虫害监测及采收环节开展了精准技术的研发,开发了配套产品,攻克了多项棉花生产智慧农业技术难题,取得了丰硕成果。
 


 

  带领卓越团队,取得硕果累累

  创新对一个国家、一个民族都是至关重要的,创新来源于广博、扎实的基础知识。多年来,吕新团队通过多年的探索与总结,开展了以“协同、创新、团队”为主题的文化建设,锻造了一支极具凝聚力和战斗力的创新团队,2014年获批教育部创新团队,2018年获得滚动支持。

  团队以培养高水平创新人才、在前沿领域和关键技术上取得重大突破为目标,充分共享资源、展开合作,在一些重大、前沿科技问题形成协同创新的合力,建立了基础应用研究、技术开发相互联系,与科学研究机构合作、创新人才培养与科技创新活动结合的形式。同时以共同承担大型科技项目为依托,形成了科研设备、科技信息共享,实验室、实践基地共用等各种科技资源共享机制,逐步形成了一支集软硬件设备和优秀科技人才为一体的产学研用创新研究团队。

  吕新带领研究团队围绕兵团智慧农业技术开展了十几年的研究,取得了一系列创新性的成果,主要包括:

  (1)创立了“监测→决策→精控”的滴灌棉田全程水肥精准管理技术。探明了影响棉田肥力的关键因子,构建了不同尺度棉田土壤肥力评价指标,创新性提出了大尺度棉田土壤肥力评价指标;构建了滴灌棉花氮素营养定量诊断与追肥决策模型,创新性研发了滴灌定量配肥施肥装置,攻克了滴灌棉田追肥均匀度低、缺少精量控制的技术难题;构建了滴灌水肥精准管理与应用云平台,实现了水肥精准一体化管理,重点解决了滴灌水肥信息快速获取与传输时效性差、水肥决策与联合调控精度低、水肥利用率低的技术难题。

  (2)创建了“病虫监测→预警决策→施药处方→精量喷药”的规模化棉花病虫害精准监控技术。发明了压电陶瓷虫情采集传感器,研发了高灵敏棉铃虫诱捕采集技术及装备,构建了棉蚜发生量快速监测模型,首次发明了基于图像识别的棉蚜发生量快速监测装置,创建了叶片、冠层、大田的黄萎病遥感识别最佳模型,开发了区域棉花病害监测系统;研制了精量喷药机,显著提高了规模化棉田病虫测报和防控效率,比常规施药降低农药投入20%以上。

  (3)集成了棉花规模化生产关键环节精准管理技术体系与精准管理平台。首次研究界定了兵团农业资源及信息相关标准,构建了农业知识和资源数据库,研发了兵团农业大数据与综合服务平台;按播种、水肥管理、病虫管理和收获4个关键环节,集成了棉花规模化生产关键环节精准管理技术体系,研发了规模化棉田精准作业综合管理集成平台,并开展了大面积应用,建立了国家级棉花智慧农业示范区,近三年累积推广2352.78万亩,节本增效达65.25亿元,推动了新疆棉花生产向精细化、智能化和集约化方向转变,极大的推动了我国农业现代化技术的应用进程。

  近年来,通过坚持不懈的“协同、创新”文化建设,团队在科研探索、成果转化等方面取得显著成绩。团队成员先后共获国家级科技进步二等奖2项,省级科技进步奖23项,其中省级科技进步一等奖8项;发表论文480余篇,其中被SCI/EI收录110余篇;获得授权国家发明专利36项;出版学术专著18部,发布地方及企业标准12项。同时,团队先后共获批国家和省部级各类科技项目58项,资助经费6700余万元。

  经过数年的努力与拓展,团队研究水平进一步提高,逐步形成了一支以兵团特聘专家吕新教授、澳门威尼斯人注册网站科学院遥感与地球研究所张立福研究员、自治区教学名师马富裕教授、澳门威尼斯人注册网站农机院智能装备研发带头人苑严伟研究员等为学术骨干,多学科交叉、成员学术造诣较深、学历较高、年龄及学缘结构合理、有创造力、团结协作、勇于奉献、凝聚力和战斗力强、产学研相结合等特点的创新团队。
 


 

  创新引领智慧农业发展

  棉花是我国重要的战略物资和资源,也是我国最重要的经济作物,在农业经济发展中具有重要地位。新疆是我国棉花主要产区,新疆棉花种植面积占全国60.8%,产量占74.4%,在我国棉花生产安全、棉纺工业需求、棉农增收等方面具有重要地位,肩负着新疆经济发展、保持边疆稳定的重任。但在棉花规模化生产精准技术实际应用中,还存在监测时效性差、决策依据不充分、控制不精准及管理效率低等技术薄弱点,极大地制约了棉花精准生产、提质增效与可持续发展。

  吕新团队以提高农业劳动生产率、降低成本、增加综合效益为目标,经过多年的多学科、多部门协同攻关和技术创新,以棉花种植、管理和收获过程中的关键环节为切入点,围绕棉花播种、施肥、灌溉、病虫害监测及采收环节开展了精准技术的研发,开发了配套产品,创建棉花全程规模化生产精准作业技术体系,攻克了多项棉花生产智慧农业技术难题,取得了一系列原创成果。主要包括:

  (1)创立了滴灌棉田全程养分、水分快速监测与定量诊断技术,研发出水肥决策与精量控制系统,构建了滴灌水肥精准管理技术与应用云平台,大幅度提高了滴灌水肥利用效率,较常规滴灌节水20%-25%,节肥15%-18%;

  (2)研发了区域棉田病虫害监测技术,研制了精量喷药机,构建了“病虫监测→预警决策→施药处方→精量喷药”的棉花病虫害精准监控技术,提高了测报防控效率,比常规施药降低农药投入20%以上;

  (3)创新性研发了基于多源信息实时监测的棉花精量播种作业质量在线监测与自适应调控技术及装备,实现了播种量精确控制,创新了农机农艺融合模式,大幅提高了播种作业质量,漏播率降低15%-20%,省种5%;

  (4)创新性研发了采棉机棉箱火情、棉花产量、工况参数以及故障诊断检测技术及装备,构建了采棉机信息化服务云平台,实现了采棉机安全高效作业。

  相关技术及产品在新疆一师、二师、六师、七师、八师、沙湾县、兵团石河子国家农业科技园区等地区建立示范基地20个(水肥精准管理示范基地12个、病虫害精准监测与防控示范基地4个、农机智能装备示范基地3个、数字农业集成示范基地1个),与常规滴灌棉花生产管理技术应用相比:节水20%-25%,节肥15%-18%,降低农药投入20%以上,节约劳动力50%以上,增产8%-10%,节本增效显著。

  为人师表,注重人才培养

  “师者,传道,授业,解惑也。”人才培养是教育的重中之重,因此吕新需要非常重视自己学生的个人能力的培养,因材施教,因地制宜的对每个学生制定不同的培养方式。培养教育学生的方法其实很简单,“你希望学生成为什么样的人,自己首先要成为那样的人”。吕新说:“所以作为一名教师,不仅要成为学生人生的导师,也需要成为学生生活中的伴侣,我们每个教师都应该在教育工作岗位上默默地奉献着自己。”多年来,他奋斗在人才培养第一线,不求回报,只为学生,虽然辛苦,却始终坚持着。

  在国家实施“大众创业、万众创新”战略的过程中,作为兵团的创业导师,吕新积极鼓励学生参加创新创业大赛、互联网+大学生创新创业大赛、挑战杯等竞赛,近三年共组织创新创业竞赛项目6项,获得兵团创新创业大赛一等奖1项,并成功入围全国总决赛;获“互联网+”大学生创新创业大赛全国铜奖1项,兵团二等奖、三等奖和优秀奖各2项。团队以创新为内核、以育人为导向加强高校学生创新创业教育,重点加强学生参加科学研究训练计划活动,并取得了一定成效,共指导大学生研究训练计划项目6项,其澳门威尼斯人注册网站家级项目2项,指导学生获新疆维吾尔自治区优秀博士论文1篇,石河子大学优秀博士论文2篇,石河子大学优秀硕士论文2篇。

  科研是基础,教学是核心。团队在取得一系列精品科研成果的基础上,积极推动精品科研成果支撑精品教学行动,将精品科研成果转化为精品教学成果。近年来,成功将国家863计划、国家科技支撑计划、国家自然基金项目等科研成果融入教学过程,且形成了稳定的教学内容体系。

  吕新教授自石河子大学任教以来,2001年荣获新疆生产建设兵团“兵团十大杰出青年科技创新奖”、“全国师德先进个人”称号,2002年荣获“全国科普先进工作者”称号。2005年入选国家新世纪优秀人才,2006年被国家信息产业部评为“十五”信息产业科技创新先进个人,2007年获批国务院特贴专家,2008年石河子大学首批“拔尖人才”,2010年获得“全国优秀科技工作者”,2013年入选国家教育部创新团队,2014年获得“兵团特聘专家”和“自治区突出贡献专家”称号,2016年获“科学澳门威尼斯人注册网站人”以及“兵团屯垦戍边劳动奖章”,2017、2018年分别荣获第八届澳门威尼斯人注册网站技术市场金桥奖。先后荣获国家科技进步二等奖2项,高等教育国家级教学成果二等奖1项,全国农牧渔业丰收奖一等奖1项,二等奖1项,澳门威尼斯人注册网站产学研合作创新成果奖2项,新疆自治区科学技术进步一等奖1项,二等奖1项,兵团科技进步一等奖3项,二等奖7项,三等奖1项,自治区教学成果一等奖1项,校级科技进步二等奖1项,兵团农业技术推广一等奖1项,山东省科技进步一等奖1项,兵团科技进步突出贡献奖1项。
 


 

  研以致用,获各界高度评价

  吕新教授带领的团队不仅注重科学研究与技术创新,更是将团队的先进技术和研究成果与实践相结合,多年来不仅形成了多项创新性技术成果,在新疆多个农业单位开展了示范与应用,在推动棉花生产信息化和机械化方面起到了显著作用,受到社会各界的高度评价。

  (1)团队代表性研究成果之一“一种活塞密封式滴灌施肥罐”于2018年荣获新疆生产建设兵团优秀专利奖,澳门威尼斯人注册网站发明协会评价该专利攻克了滴灌棉田追肥定时定量可控性差、施肥均匀度低、缺少固体肥料精量控制的技术难题,显著提高了配肥精度和施肥均匀度,降低了劳动强度,节约化肥施用量,增产效果明显,专利的推广应用将带动滴灌和肥料产业的发展,提升了整体区域经济发展。

  (2)团队组织完成的《兵团农业信息化发展规划》等材料,受到了兵团领导高度评价和重视,并在《“十三五”时期兵团科学技术规划》中提出:加强水肥精准管理技术、农机智能装备等应用的棉花产业提质增效创新工程建设。

  (3)澳门威尼斯人注册网站农学会对团队研究成果 “棉花集约化生产关键环节精准技术与装备研发应用”评价认为:项目在棉花生产精准技术及装备方面取得了重大突破,从播种到收获的关键环节创建了棉花全程规模化生产精准作业技术体系。项目成果整体达到国际领先水平。

  (4)“澳门威尼斯人注册网站农业机械学会”与“澳门威尼斯人注册网站农业机械工业协会”对团队研究成果“智慧农业智能化变量作业装备技术开发与应用”评价认为:该项目研制的变量配肥施肥机、精量喷药机等13种精准作业装备新装备,代表着国际现代智慧农业装备技术的先进水平,为农业装备的发展做出了巨大的贡献。

  (5)科技部专家组对吕新教授主持完成的国家863计划课题 “棉花规模化生产精准作业技术与装备”(2012AA101902)和国家科技支撑计划课题“棉花田间精准管理技术规模化应用与示范”(2012BAD41B02)主要成果给出了高度评价。经现场勘验,示范田亩均增产8.6%,节约水、肥、药和劳动力投入98.6元/亩,经济效益显著。

  在未来的工作中,吕新教授还将进一步注重团队建设和优秀人才的引进与培养,在扩大团队学术队伍规模的基础上,加强团队队伍整体建设,不但重视优秀人才的选拔和培养,汇聚高层次优秀人才,而且重视团队队伍整体素质的提高,形成更有活力的科研团队。另一方面不断加大研发投入,完善设备平台建设,重视产学研实践示范基地建设,积极与兵团各师及团场合作,为团队技术及成果转化提供更广阔平台。

  同时在学科建设和人才培养方面,吕新教授积极构建适应新疆高等教育发展需要相适应的课程平台和建设体系,坚持应用型人才培养改革方向,不断提高人才培养质量。研究生培养坚持“融入科研团队,注重创新能力培养”的指导思想,强化研究生的知识创新能力,选择开放的研究生教育,开展双语教学。他制定研究生教育创新计划,形成以学术会议、讲座、报告、论坛、沙龙、网站等内容为主的学术培养环境;设立学术交流基金,资助硕、博士生参加国际会议及学术交流,走产学研一体化的道路,强化学生的知识创新能力,突出专业能力培养。

  今后,吕新教授带领的团队还有很多的路要走,但有一点可以肯定,不论是过去的十年还是将来的十年,这支团队将始终紧绷一根弦,那就是在新疆绿洲这片现代农业主战场上努力成为一支智慧农业领域的“国家队”。

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