趙春江：“智慧種地”重塑農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新方式

2025年年初，佳木斯國家農(nóng)高區(qū)集中發(fā)布了五大產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向16項科技成果。其中，趙春江院士團隊研發(fā)的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)集成成果尤為亮眼，該成果在國內(nèi)率先系統(tǒng)性地研究了智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)與裝備，并構(gòu)建了智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系，有效填補了我國在該領(lǐng)域的多項技術(shù)空白，為我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向提供了引領(lǐng)。趙春江院士團隊的研究成果已分別在全國30個省市區(qū)、795個縣區(qū)、6464多個合作社、133個國營農(nóng)場成功推廣應(yīng)用，服務(wù)農(nóng)機作業(yè)面積2.2億畝，為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興提供了有力的技術(shù)支撐。

趙春江，中國工程院院士，國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任、首席專家，國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心首席專家，他作為我國農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域?qū)W科帶頭人，長期從事農(nóng)業(yè)信息化理論、方法與技術(shù)研究。趙春江用30余年深耕“數(shù)學(xué)+計算機+農(nóng)學(xué)”交叉學(xué)科，構(gòu)建起一套覆蓋“信息-農(nóng)藝-農(nóng)機”的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，不僅填補了國內(nèi)多項技術(shù)空白，還在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等方面取得多項創(chuàng)新性研究成果，實現(xiàn)了信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的深度融合。并且積極參與國家農(nóng)業(yè)信息化戰(zhàn)略規(guī)劃研究，在我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點發(fā)揮了重要作用，更在全球智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域樹立了中國標(biāo)桿。

從“田間少年”到“智慧農(nóng)業(yè)開荒者”

趙春江自小便懷揣著深入田間地頭的初心。他于1964年出生于河北省定興縣一個平凡的農(nóng)村家庭中。由于少年時期便親身體驗到了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的辛勞，因此培養(yǎng)出了堅韌不拔、勤奮耐勞的品質(zhì)。1981年，趙春江憑借杰出的成績，被河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)系錄取。在校期間，他立誓要以科學(xué)技術(shù)革新農(nóng)業(yè)，并致力于廣泛吸收各類科學(xué)知識。

趙春江在大學(xué)時期以極度專注科研學(xué)習(xí)而著稱于同學(xué)間。他常常在自習(xí)室的暖氣上放置饅頭，因?qū)Ｗ⒂趯W(xué)習(xí)而忘記用餐。他總是學(xué)習(xí)至深夜，學(xué)校的“零點自習(xí)室”中，趙春江的身影總是不絕如縷，他與自己的夢想一同經(jīng)歷了酷暑嚴(yán)寒，最終迎來了豐收的季節(jié)。

趙春江博士畢業(yè)后，加入了北京市農(nóng)林科學(xué)院作物所小麥栽培室工作。恰逢單位準(zhǔn)備開展《小麥生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)》的研究，憑借其扎實的農(nóng)學(xué)與計算機知識，趙春江承擔(dān)起了主要責(zé)任。盡管在當(dāng)時，專家系統(tǒng)尚屬新鮮事物，一切工作都需摸索前進，但他并未退縮。

為了將專家的知識與經(jīng)驗整合，趙春江白天前往郊區(qū)的試驗田采集數(shù)據(jù)，夜晚則返回單位將數(shù)據(jù)輸入電腦進行分析計算，得出結(jié)果后再次前往田間進行試驗比對，若發(fā)現(xiàn)誤差則返回修改計算程序。經(jīng)過三年多的無數(shù)次推演、完善與實踐檢驗，終于，《小麥生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)》取得了階段性成果。

最終，功夫不負(fù)有心人，鐵杵再硬終將磨成針。由他主導(dǎo)研發(fā)的國內(nèi)首個《小麥生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)》，通過田間數(shù)據(jù)采集與計算機模型的結(jié)合，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)決策，為農(nóng)業(yè)信息化奠定了基礎(chǔ)。

突破核心技術(shù)瓶頸 填補我國智慧農(nóng)業(yè)空白

農(nóng)耕文明，見證時代發(fā)展的歲月長河。農(nóng)業(yè)文明的每一次躍遷都與人類突破生存邊界的智慧和技術(shù)總結(jié)提煉的經(jīng)驗息息相關(guān)。隨著科技的日新月異，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正逐步向機械化、數(shù)字化、自動化升級轉(zhuǎn)型。現(xiàn)如今，得益于人工智能與大數(shù)據(jù)等前沿信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域再次迎來向智慧農(nóng)業(yè)的新一輪深刻轉(zhuǎn)變。

相較于傳統(tǒng)“豐收靠勤勞，耕耘在四時。春播一粒種，秋收萬顆籽”的農(nóng)耕狀態(tài)，智慧農(nóng)業(yè)展現(xiàn)的則是新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。“它是利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息科技，結(jié)合智能裝備，如導(dǎo)航拖拉機、收割機器人等，再與農(nóng)業(yè)技術(shù)，包括品種、農(nóng)藝、栽培管理等多方面融合，融合之后使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生翻天覆地的變化，這種新的生產(chǎn)方式就是智慧農(nóng)業(yè)。”趙春江說。

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)正處在由傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向精準(zhǔn)、智能、綠色發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，由過度依賴人工向以機器為主轉(zhuǎn)變，由主觀經(jīng)驗判斷向以大數(shù)據(jù)智能決策方向轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段。趙春江認(rèn)為，智慧農(nóng)業(yè)不僅代表了農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，更是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中的重要里程碑。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，智慧農(nóng)業(yè)將在保障糧食安全、提高農(nóng)業(yè)效率、促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

如今，智慧農(nóng)業(yè)科技正成為全球發(fā)展的前沿領(lǐng)域，發(fā)達國家正不斷推進其戰(zhàn)略規(guī)劃。如美國正在應(yīng)用農(nóng)業(yè)傳感器、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)、農(nóng)業(yè)AI技術(shù)、食品與農(nóng)業(yè)信息學(xué)等發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；歐盟專注于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與AI、農(nóng)機物聯(lián)網(wǎng)與使能技術(shù)；日本則致力于下一代農(nóng)林漁業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，包括農(nóng)業(yè)AI、農(nóng)業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)自主無人系統(tǒng)等。

“世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化與數(shù)字化是大勢所趨，然而目前我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的智能化水平仍比較薄弱，要在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無人化作業(yè)仍比較困難。”趙春江介紹道。

對此，趙春江帶領(lǐng)團隊，不停地探索和鉆研，開創(chuàng)性地提出了“計算機+農(nóng)學(xué)+農(nóng)機”交叉融合的研究方向，成功構(gòu)建了涵蓋“信息-農(nóng)藝-農(nóng)機”多領(lǐng)域的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，在農(nóng)業(yè)規(guī)模化產(chǎn)區(qū)大面積推廣應(yīng)用，促進我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，填補了多項國內(nèi)空白，縮短了與發(fā)達國家的差距。

“1999年，我承擔(dān)國家發(fā)展改革委下達的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范項目時，90%的核心技術(shù)產(chǎn)品都要從國外買，不僅貴，還面臨農(nóng)業(yè)安全問題。現(xiàn)在，通過我國科研人員的努力，在電控類、電子類、信息類相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，幾乎全部技術(shù)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，大型智能農(nóng)機裝備也已得到解決。”趙春江說。

黑龍江省作為我國糧食生產(chǎn)的重要省份，其出產(chǎn)的東北大米享譽四方。由于黑龍江省地處寒溫帶，其積溫勉強能夠滿足水稻整個生長周期的需求。在氣候寒冷的情況下，水稻產(chǎn)量常常由于積溫不足而減產(chǎn)。為此，黑龍江省采取提前浸種催芽育秧的方法，既提前對水稻種子進行浸種處理，促使種子萌發(fā)小芽，然后將出了小芽的種子播于育苗盤中，并移至溫室環(huán)境下培育育秧，這樣為水稻生長多爭取100多度的積溫。

傳統(tǒng)的水稻浸種催芽技術(shù)包括火土催芽、“缸泡炕焐”和小規(guī)模浸泡等傳統(tǒng)方法。這些方法一方面效率低，另外就是由于被催芽種子溫度不均，導(dǎo)致出芽有長有短，比較長的芽種播種時非常容易受到機械損傷折斷而失去作為種芽的價值。基于這種考慮，趙春江團隊采用智能化程控浸種催芽技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)確監(jiān)測水溫，控制水溫以及相應(yīng)的時間長度。同時在催化過程當(dāng)中進行適量的氧氣補充，以提高芽種質(zhì)量。

趙春江團隊研制的智能化程控水稻浸種催芽技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)精確調(diào)控水溫和時間，一個車間能夠一次性生產(chǎn)出600噸的芽種，而每畝土地僅需3～5公斤的種子，確保了對種子的大規(guī)模需求。該技術(shù)的應(yīng)用使水稻的灌漿期延長5～7天，積溫增加100多度，從而實現(xiàn)每畝增產(chǎn)100～150斤。該技術(shù)為黑龍江農(nóng)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設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”在黑龍江省20個市縣68個項目點成功應(yīng)用浸種催芽系統(tǒng)888套，所建設(shè)水稻催芽生產(chǎn)線年產(chǎn)水稻芽種可達1.24萬噸，覆蓋種植面積415萬畝，年增產(chǎn)可達2.49億公斤，年直接經(jīng)濟效益4.73億元。不僅如此，信息技術(shù)在水稻生長的其他階段也發(fā)揮著重要作用，例如利用高分辨率衛(wèi)星或無人機進行水稻農(nóng)情遙感監(jiān)測，農(nóng)業(yè)航空精準(zhǔn)施藥系統(tǒng)服務(wù)大型飛機進行航空精準(zhǔn)施藥等。

此外，趙春江還帶領(lǐng)團隊積極開展農(nóng)機北斗自動導(dǎo)航設(shè)備研究，基于高精度北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，設(shè)計更加先進的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)向控制算法。如今，新疆地區(qū)有一萬多臺拖拉機已經(jīng)安裝了他團隊研發(fā)的設(shè)備，棉花的種植不再依賴人工，實現(xiàn)了智能化。農(nóng)機手只需用手機操作裝有北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的播種機，就可實現(xiàn)鋪膜、播種一氣呵成，利用導(dǎo)航技術(shù)可保證播種機直線作業(yè)，百米之內(nèi)橫向偏差控制在2.5厘米，在提高土地利用率的同時，也促進了棉花的提質(zhì)增效，降低了人工成本，極大提升了生產(chǎn)效率。

在探索具有中國特色的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展道路上，趙春江認(rèn)為，必須要依托中國自主研發(fā)的核心技術(shù)和拳頭產(chǎn)品，這也是趙春江不懈追求的目標(biāo)。為此，他帶領(lǐng)團隊成功研發(fā)了多款低成本的測控技術(shù)產(chǎn)品，并推動了這些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，顯著提升了設(shè)施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)水平。趙春江主持研發(fā)的溫室生物環(huán)境信息傳感器、溫室娃娃、溫室多回路控制器、注肥噴藥一體機、溫室測控技術(shù)集成平臺等系列產(chǎn)品，已被認(rèn)定為國家自主創(chuàng)新產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在16個省份的1萬多個溫室中得到應(yīng)用，共計超過3萬套。特別是土壤水分傳感器，已被全國800多個縣的墑情監(jiān)測系統(tǒng)所采用，而溫室控制器等產(chǎn)品亦已成功出口至海外市場。

持續(xù)探索 為全球農(nóng)業(yè)貢獻中國方案

趙春江指出，未來農(nóng)業(yè)將具備“綠色、現(xiàn)代與智慧”三大基本特征。“綠色”即資源高效與環(huán)境友好的可持續(xù)型農(nóng)業(yè)，“現(xiàn)代”則指農(nóng)業(yè)工業(yè)化特征，而“智慧”則依賴于大數(shù)據(jù)與人工智能對農(nóng)業(yè)管控。他強調(diào)，中國農(nóng)業(yè)需在這些領(lǐng)域持續(xù)探索與進步。

為推動智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，趙春江提出中國農(nóng)業(yè)需向五方面發(fā)力。首先，加強AI農(nóng)業(yè)研究應(yīng)用，涵蓋農(nóng)業(yè)軟硬件、系統(tǒng)集成、農(nóng)產(chǎn)品追溯、智能信息服務(wù)等領(lǐng)域，并開展農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)和知識服務(wù)應(yīng)用示范，創(chuàng)制智能農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，突破相關(guān)理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)；其次，統(tǒng)籌推進智慧農(nóng)業(yè)與數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)，建立農(nóng)村大數(shù)據(jù)平臺，旨在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)強大、農(nóng)村美麗、農(nóng)民富裕；再者，大力發(fā)展丘陵山區(qū)機械化，結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，對丘陵地區(qū)土地進行統(tǒng)一平整治理，推進農(nóng)田宜機化改造，解決農(nóng)機作業(yè)難題，例如，開發(fā)適應(yīng)不同山地果園地形和作業(yè)方式的丘陵山地動力機械，部分裝備還需具備遠程遙控、自動避障和智能感知功能；此外，構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品智慧供應(yīng)鏈，利用生產(chǎn)、加工、流通和消費大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)源頭可追溯、流通過程可控制、供需平衡可響應(yīng)、應(yīng)急需求可保障；同時，趙春江還倡導(dǎo)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，統(tǒng)籌農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能。

從刀耕火種的文明火種到精耕細(xì)作的傳統(tǒng)農(nóng)藝，從機械化生產(chǎn)的工業(yè)浪潮到智能感知的數(shù)字革命，農(nóng)業(yè)文明記錄著人類智慧的每一縷光芒。而今，趙春江院士團隊以新一代人工智能技術(shù)為犁鏵，正重構(gòu)著“天地人稼”的千年法則——在黑龍江三江平原，搭載北斗導(dǎo)航的無人農(nóng)機實現(xiàn)厘米級精準(zhǔn)播種；在山東壽光蔬菜基地，AI病蟲害識別系統(tǒng)將防治效率提升70%；在云南花卉產(chǎn)業(yè)鏈，區(qū)塊鏈溯源技術(shù)讓每支玫瑰擁有“數(shù)字身份證”。這場由數(shù)據(jù)驅(qū)動的農(nóng)業(yè)變革，不僅讓“看天吃飯”變?yōu)椤爸於鳌保呱龆ㄖ苹a(chǎn)、云端管理、低碳循環(huán)的新業(yè)態(tài)，為中國農(nóng)業(yè)鍛造出邁向高質(zhì)量發(fā)展的“智慧引擎”。他以科技創(chuàng)新重塑農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，為中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了可復(fù)制的“智慧樣本”。在“十五五”開局之年，他的探索仍在繼續(xù)，為全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻中國方案。