不忘初心 用科技筑夢新疆“智慧農業”
——記石河子大學教育部創新團隊帶頭人呂新教授及其團隊

□ 劉 佳

呂新榮獲兵團突出貢獻專家時發言

農，天下之本，務莫大焉。作為農耕文明源遠流長的農業大國，重農固本一直是我國的安民之基、治國之要。隨著科技的快速發展，農業也已從早先的原始農業、傳統農業發展到現代化農業，由增產導向轉向了提質導向，如今高質、高效、綠色可持續發展已成為農業發展的主基調。《全國農業現代化規劃（2016—2020年）》中也明確指出：“‘十三五’時期，我國農業現代化建設仍處于補齊短板、大有作為的重要戰略機遇期，必須緊緊圍繞全面建成小康社會的目標要求，遵循農業現代化發展規律，加快發展動力升級、發展方式轉變、發展結構優化，推動農業現代化與新型工業化、信息化、城鎮化同步發展。”這也為農業領域的廣大學者們指明了科研方向。

“我是農學出身，應該把自己的所學應用于實踐，為我國的農業發展盡一份力。新疆是我國面積最大的省份，農業機械化、信息化發展迅速。新疆的農業發展需要人才，作為土生土長的新疆人，我希望為家鄉的發展出一份力。”懷有這份質樸信念的學者，正是石河子大學農學院的呂新教授。30多年來，呂新一直在智慧農業領域潛心鉆研，默默扎根于新疆，不斷地將科研成果應用于生產實踐，逐步實現了農業資源的合理配置，推動了現代信息技術發展，提高了農產品的市場競爭力。他的努力與付出，不僅促進了新疆農業現代化和精準農業的發展，也為我國現代農業的發展提供了有力的技術支撐。

寄情信息技術矢志不渝堅守新疆農業

“生命從故土開始，吸吮故土精華，從此扎根故土，再遠也會牽掛”，幾句簡單的詩句，正是對呂新最貼切的描寫。“天山南北，千里沃土”的新疆是呂新的家鄉，他深深地眷戀著這片養育他的土地。懷著這份赤誠與熱愛，投身于智慧農業研究的他無怨無悔。多年來，他雖曾遠赴異地求學深造，也曾遠渡重洋感受異國他鄉的繁華，但那份濃濃的故鄉情始終是他內心深處的牽掛，從未有過動搖。

1983年，呂新進入石河子農學院（現為石河子大學農學院）農學專業（現作物學學科）學習，這里就是他科研之路的第一站。經過學習，呂新對新疆干旱區綠洲農業特點、新疆兵團規模化生產和灌溉農業技術需求有了一定的了解。為了能更科學地解決現實中的問題，呂新決定前往中國農業大學農學系農業氣象專業繼續學習。“農業氣象包括水、溫度、氣候、土壤等方面，我當時正是研究土壤與農作物的關系。‘土壤的養分管理’就是我研究了十幾年的施肥技術。”呂新回憶說。這段學習經歷不僅拓展了他的思維，更為他之后的研究奠定了基礎。

4年后，順利取得雙學士學位的呂新懷著建設新疆的美好愿景，回到石河子大學。此時的他，身份已不再是學生，而是一名科研工作者，開始從事農學專業的基礎課教學和農業氣象災害、作物生理生態研究。然而隨著研究工作的不斷深入，他越發覺得自己的知識儲備有限，重回校園繼續深造成了他最終的選擇。

學海無涯，上下求索。一心想在農學領域有所成就的呂新再次踏上求學之路，前往被譽為“中國氣象人才搖籃”的南京氣象學院（現為南京信息工程大學）繼續深造學習全國優勢學科應用氣象專業。刻苦好學的呂新，經過4年的不懈努力，不僅夯實了應用氣象學的基本理論和基礎知識，也培養了較強的知識更新能力和廣泛的科學適應能力，取得了碩士學位。此后，已過而立之年的呂新又奔赴山東農業大學深造，取得作物栽培學與耕作學專業博士學位。此外，為了學習國外先進的知識、技術，他遠渡重洋前往美國加州大學戴維斯分校訪學。

從本科的入門學習到博士的深入研究，從國內一流專業到國際名校，10多年來，在農學與氣象學兩個領域中持之以恒的刻苦鉆研填充了呂新風華正茂的青春，最終他選擇了寄情于新疆智慧農業。這份執著與勤奮正源自他對家鄉、對祖國的熱愛，就如采訪中他說的那樣：“看到其他國家先進的農業生產力水平，就想取其精華，應用在我國的智慧農業發展上。”

打造卓越團隊創新引領智慧農業發展

新疆地域廣袤，人口稀少，占全國1/6的國土面積上居住的人口比重只有1.7%，綠洲面積占比約為5%，獨特的地形地貌賦予新疆獨特的光、熱、水、土資源和豐富多樣的農業資源，具備發展生態農業的自然資源優勢。尤其是石河子墾區的農業開發，可以說是天山北麓乃至整個新疆綠洲發展的縮影，這里原有的大片荒漠和荒漠草原被開發成耕地，成為新中國成立后新疆開墾建設的最大的新綠洲，并迅速建立起了現代化的新型農區。但由于人口的增長和經濟發展的加快，這里也出現了生態環境問題，嚴重制約了綠洲農業的可持續發展。“石河子綠洲是以農為主，農牧結合的地區，高效的水土資源利用推動了農業生態經濟快速發展，但水資源的過度開發將會制約農業經濟系統可持續發展，因此調整種植結構，因地制宜，發展各具特色的農業產業化布局方能達到可持續發展目的。”采訪中呂新介紹說。

指導學生

為了實現心中的夢想，為了促進家鄉的發展，學有所成的呂新毅然回到新疆這片美麗富饒的土地上繼續耕耘，他想用現代信息技術助力農業的發展，用科研成果書寫綠洲的奇跡。就像他在采訪中說的那樣：“我博士畢業以后，就毫不猶豫地選擇了在石河子大學工作，希望能夠在自己的崗位上貢獻應有的力量，實現自己的農業夢。”

要想切實發揮科技作為第一生產力的重要作用，需要科研學者能夠善于發現實際問題，找準科研方向，只有這樣才能實現科研成果的順利落地，呂新正是這樣做的。1999年，兵團實施了以精準種子、精準播種、精準灌溉、精準施肥、精準收獲及田間作物生長與環境動態監測為主要內容的“六大精準農業”技術，這引發了他的思考，也讓他進一步確立了研究方向，即“精準施肥”領域。如果能將計算機技術融入其中，不就可以促進農作物精準、科學施肥技術的發展，還可以節省大量的生產成本嗎？

此后，呂新帶領研究團隊，不斷開展聯合攻關，為農業生產服務，開展規模化生產條件下的精準生產技術研究與應用，在精準施肥與農田水肥資源高效管理方面進行了諸多創新性研究，取得了可喜成果。他們運用生態學與農業生態學原理，揭示了荒漠對綠洲的增溫效應及其規律，從沙漠利用的角度探索出了生態—經濟結合發展的可行性模式，建立了沙漠增溫效應模型和綠洲農業氣候資源區劃模型，構建了綠洲農業布局的模式；他們建立了農田養分管理數據庫和基于GIS的土壤肥力綜合評價模型，以及水肥耦合高效管理模型，形成了“測、配、產、供、施”的施肥指導—精準施肥的配套技術，并在兵團第二師、第五師、第七師進行大面積的推廣應用，顯著提高了肥料利用率；他們建立了基于Internet與WebGIS的棉田土壤肥力信息管理及施肥決策系統，不僅實現了信息的迅速傳遞、快速集中、準確決策，提高了決策的可信度和科技含量，同時也實現了示范區土壤肥力的動態管理與監測，該成果在兵團八師、七師、二師推廣面積達到600多萬畝……

參加學術交流

值得一提的是，近10多年來，呂新帶領團隊將精準水肥管理與決策、病蟲害信息化與自動化管理、農情遙感監測與決策、精準收獲等單項技術集成組裝配套，實現了規模化農業生產全程水肥精準管理，并大規模地運用于傳統農業生產中，取得了顯著的效果。他們在團場建立了500萬畝的示范基地，通過各項精準生產技術的應用，畝平均降低農業生產成本5.5%，水產比提高8%，肥產比提高7.7%，尤其是棉花產量，提高了10%。同時，各項技術輻射推廣2864.24萬畝，新增純收益64.57億元，培訓基層技術人員15000余人，在新疆農業發展方面取得了良好的經濟生態社會效益。

棉花是我國重要的戰略物資和資源，也是我國最重要的經濟作物，在農業經濟發展中具有重要地位。作為我國棉花最適宜的種植區之一，新疆的棉花種植面積占全國60.8%，產量占74.4%，在我國棉花生產安全、棉紡工業需求、棉農增收等方面具有重要地位，肩負著發展新疆經濟、保持邊疆穩定的重任。然而，在棉花規模化生產精準技術實際應用中，還存在監測時效性差、決策依據不充分、控制不精準及管理效率低等技術薄弱點，極大地制約了棉花精準生產、提質增效與可持續發展。尤其是隨著人口增長和經濟發展的加快，新疆出現了水源過度利用、土地荒漠化、土地污染等一系列問題，使原有的生態環境發生了巨大變化，如何才能實現農業綠色可持續發展呢？

為此，呂新及其團隊開展了“棉花生產精準技術及產品研發與應用”項目的研發。他們充分利用栽培、信息、自控等技術，開展多學科交叉攻關，采取“攻關—集成—示范—推廣”的協同聯動模式，創建了棉花規模化生產關鍵環節精準監控技術體系。他們依據播種、水肥管理、病蟲管理和收獲4個關鍵環節，創建了“種—管—收”精準監控技術，又利用物聯網信息采集、反饋與專家決策相結合，創建了“監測—決策—精控”的技術流程，并以“精準定量”為主線，研制了精準監控裝備，最終集成創新成果，建立了適合各生產區的棉花精準作業技術規程，從而提高了植棉水平和效率，實現節本增效，引領了全國作物精準技術的創新和應用。

同時，基于該項目的實施，一批創新成果應運而生。他們創建了滴灌水肥精準管理技術及裝備，研發了大面積棉田病蟲害信息采集、預報和防控新技術，研發了棉花播種在線監測與調控技術及裝備和采棉機棉箱火情、棉花產量、工況參數以及故障檢測技術及裝備。“實施滴灌水肥一體化技術能夠減少肥料用量與養分流失，減少施肥過程中給土壤、地下水帶來的污染。同時，對棉花病蟲害的準確預測也能有效降低農藥的使用。這就大大減少了環境污染，在生態效益方面效果顯著。”呂新欣慰地說。

正是得益于這些精準農業技術和設備，傳統的棉花生產方式開始向精細化、智能化和集約化方向轉變，從而進一步保障了我國棉花供給和棉產業的可持續發展，極大地推動了我國農業現代化技術的應用進程。同時，多項精準技術的綜合應用，不僅促進了我國與其他國家之間的合作與交流，也培養了一批現代農業技術推廣應用的生力軍，為今后的持續發展注入了新的活力。鑒于呂新主持研發的“棉花生產精準技術及產品研發與應用”項目的重要意義，該項目被評為新疆生產建設兵團科技進步獎一等獎。

堅持開拓創新打造智慧農業“國家隊”

對于呂新來說，石河子大學具有極其特殊的意義，這里不僅是他科研的起點，更見證了他的成長與蛻變，是他實現遠大抱負的理想平臺。一路走來，呂新從未停下求知的腳步，他不斷用專業知識、前沿科技武裝自己；在一次次的項目研發中，將理論應用于實踐，為綠洲智慧農業發展提供源源不斷的動力；不斷將自己在教學和科研上的心得變為一個個鉛字，豐富了農業發展的理論系統。

1999年時，為了實現基層團場的“精準施肥”，呂新組建了他的科研團隊——“綠洲現代農業精準技術研究與規模化應用”研究團隊。那時計算機技術還沒有普及，團場里幾乎沒有計算機，實驗室的基本數據也相對缺乏，但呂新并沒有向困難屈服。作為隊里唯一懂電腦的人，呂新先是帶領隊員采購電腦，之后再手把手地教會隊員們如何操作使用。靠著堅韌不拔、排除萬難的精神，他們終于利用計算機技術在一二九團制作了第一份全團的土地施肥建議，上面不僅標注著團場每一塊條田的土壤情況，連為什么施肥、如何施肥都寫得清清楚楚。此后，他們的技術也不斷升級，從單一的計算機技術與農業施肥技術的融合，逐步拓展到“3S”技術（即地理信息系統、全球定位系統和遙感技術）與農業施肥技術的全面融合。

實踐是檢驗真理的唯一標準。此后，呂新及其團隊成員陸續開展了國家“十五”科技重大攻關項目、國家原“973”計劃前期研究項目、原“863”計劃等19項國家級項目和17項省部級課題，取得了累累碩果。其中，“新疆棉花高產栽培理論與技術研究”獲兵團科技進步獎一等獎、“玉米高產優質高效生態生理及其技術體系研究與應用”獲國家科學技術進步獎二等獎、“棉花高效生產精準作業技術及產品開發與示范”獲全國農牧漁業豐收獎農業技術推廣成果獎一等獎、“信息技術在精準農業中應用與示范”獲中國產學研合作創新成果獎一等獎……諸多獎項就是對他們辛苦付出的回報，也是國家和行業對他們的肯定與贊許。

“現在我們的團隊已經形成一定的規模，總人數達30人，其中博士以上學歷占2/3以上，青年骨干居多，人員結構合理。我們曾入選2013年度教育部‘創新團隊發展計劃’，2017年考核優秀后又獲得了滾動支持，這為團隊的發展提供了良好的條件。”采訪中，呂新充滿自信地介紹道。

榮譽只屬于過去，成就則在于未來。在呂新心中，努力奮斗、拼搏進取就是團隊建設的主旋律。關于團隊的未來發展，呂新表示：首先，在學科建設上不能松懈，要一直保持當下的狀態，爭取和團隊成員們多出成果，提升團體研究水平。其次，科技發展的核心是人才，要樹立一種新的理念，爭取為國家多培養些新的農業方面的人才。最后，要時刻保持創新精神，充分發揮每個人的長處，提升科研和交流能力，為研究生做好榜樣，獲得更好的教學成果。

攜團隊成員與校友共慶石河子大學70華誕

與此同時，多次在實踐中得到驗證的相關理論和成果也被呂新整理、匯編成冊，為相關領域的研究提供了理論和科學依據。他曾主編多部新疆生產建設兵團農業技術培訓教材，譬如《作物栽培學》《農學基礎》《麥類作物栽培育種研究》《精準農業概論》《地理信息系統及其在農業上的應用》《農業信息化與農業現代化》等；參編“面向21世紀課程教材”《農業氣象學》等；發表論文280余篇，其中SCI收錄10余篇，EI收錄30余篇。其中，“加強重點學科建設，全面創建品牌專業”獲高等教育國家級教學成果獎二等獎，“以重點學科建設為依托全面創建品牌專業”獲自治區教學成果獎一等獎，“‘農業氣象學’課程創新建設與實踐”獲石河子大學教學成果獎二等獎。

一分耕耘一分收獲。憑借出色的科研能力和卓越的領導能力，呂新先后榮獲國務院特殊津貼專家、教育部創新團隊帶頭人、兵團農業信息化領域特聘專家、自治區突出貢獻專家、全國科普先進工作者、全國師德先進個人、科學中國人2016年度人物等多個榮譽稱號。這些榮譽將激勵著呂新繼續行進在現代農業的道路上，無懼無畏、迎難而上。就像他說的那樣：“我國正逐步邁入大數據時代，農業大數據就是發展現代農業重要的組成部分，未來精準農業技術也會發展應用在各家各戶。目前我們正在收集兵團的農業基本數據，下一步計劃逐步整合農業數據，構建農業大數據綜合服務平臺，實現農業數據服務生產、服務農戶、服務社會的目標。只要一步一個腳印、踏踏實實地做每一件事，愿景都會成真”。