轻触屏幕便可自动播种、施肥,识别图像便能帮农作物“看病”;自动化洁净高效生产,比人工作业效率提升数十倍……当科技与农业融合,一幅最具创造力的乡村图景便在希望的田野上徐徐铺展。
习近平总书记指出,要大力推进农业机械化、智能化,给农业现代化插上科技的翅膀。党的十八大以来,华中农业大学以“国家队”的站位勇担使命,系统推进农业工程及信息技术与优势农科交叉融合,布局建设智慧农业技术与装备学科群,加强制约农业高质量发展的关键核心技术及其源头理论攻关,为引领现代农业高质量发展贡献力量。
现代农机装备夯实粮食安全之基
入秋以来,一台台现代化农机装备穿梭在田间地头,成为驰骋乡村沃野的“主角”。
油菜是我国种植面积最大的油料作物。每年9-10月,荆州开发区滩桥镇的田间地头一派热闹景象,一台台油菜精量联合直播机按照规划路径有条不紊地播种作业,不仅省种、省肥还省工,被农户们誉为油菜种植的“神器”。
2019年11月,廖庆喜向副省长万勇(左一)汇报油菜全程机械化科研基地建设情况(图片来源于新闻中心图库)
早在2004年,工学院廖庆喜教授便带领团队就油菜小粒径种子排种精度差、播量精度难控制、肥料利用率低等难题开启科研攻关,经过近二十余年探索,团队研发出油菜机械化耕播关键技术与装备10余种,实现了油菜机械直播“一播全苗、一播匀苗、一播壮苗”,并在全国21个省市自治区油菜主产区推广应用。相关成果获湖北省科技进步一等奖、农业机械科学技术奖一等奖等科技奖励10余项,研发的系列耕播集成装备入选2020年中国农业农村十大新装备,并在多家农机制造企业产业化,为我国油菜产业发展和行业科技进步做出了重要贡献。
湖北省秭归县,地处长江三峡河谷地区,有中国脐橙之乡的美誉。此前,受制于地形,当地柑橘产业作业需要大量人工,尤其是采摘季节,年近花甲之年的老农们用箩筐背着百余斤重的脐橙,沿着陡峭的山路小心翼翼地前行,每一步都步履维艰……
我校自主研发的果园运输机亮相农业农村部“三农这十年”——新时代农业农村发展成就展(通讯员 周洪亮 摄)
此情此景,牵动着华中农业大学工学院张衍林教授的心。为了助力柑橘产业提档升级,从2007年开始,张衍林便带领团队开启了相关理论与装备研究,在李善军教授等老师的接力推动下,团队先后创制了牵引式、自走式和滑触供电式等系列丘陵山地果园运输机,解决了山地果园果实、农资和作业机具等上山和下山运输难题。团队还以产业需求为导向,研发出一系列大、中、小型的省力化以及智能化的果园机械装备,构建了水果生产全程机械化模式。2007年至2021年间,团队研制的装备在全国累计销售丘陵山地果园运输装备7500余台(套),累计推广应用面积达180万亩,直接节本增效32.4亿元。
活跃在田野阡陌的“高手”远不止于此。
张国忠教授介绍再生稻收获机作业情况(工学院 供图)
今年7月,汨罗市弼时镇明月山村再生稻高产栽培与全程机械化示范基地内,由张国忠教授领衔的水稻与水生蔬菜生产机械化团队研制的双通道再生稻收获机亮相田间,增产增效表现亮眼。此外,张国忠教授研发的船式旋耕埋草技术与夏俊芳教授研发的高茬水田桔杆还田技术与装备也在国内居领先水平,并在全国10多个省市推广应用。
聚焦国家重大战略和产业发展,坚持创新引领,华中农大正以一系列新科技、新理念孕育丰收“新希望”,为提升农业生产效率、保障粮食安全提供了重要支撑。
农产品加工技术赋能“健康中国”
做好果菜肉蛋等农产品加工,关系百姓营养与健康和农民的收成。
时值柑橘丰收季,湖北省宜昌市秭归县屈姑食品有限公司柑橘精深加工生产线一片繁忙。
湖北屈姑国际农业集团生产车间内,工人们利用柑橘全果利用与绿色加工关键技术生产脐橙酒、脐橙醋等产品(通讯员 王罡 摄)
近年来,得益于食品科技学院潘思轶教授团队研发的柑橘全果利用与绿色加工关键技术支撑,该企业不断拉长柑橘生产的产业链条,生产出柑橘果酒果醋、全域分子量系列低酯果胶、高倍精制浓缩柑橘精油等高附加值产品,实现了柑橘可利用资源“吃干榨尽”,极大提升了生产效益。
团队的系列关键技术突破及规模化绿色生产,实现了柑橘产品的多层次开发和价值的多梯次增值,全面提升了我国柑橘产业的技术水平和国际竞争力,为柑橘产业创下近10亿元的年产值增收。
徐晓云教授与学生探讨传统蔬菜加工研究(受访者 供图)
回首过去十年,徐晓云教授对传统蔬菜加工产业的变革感触颇深:“传统的蔬菜加工产业面临着品质低、盐耗高、水耗大、污染重等问题,我们一直希望构建安全健康生产核心技术体系和装备,为实现作坊式生产向自动化、连续化、机械化转变贡献一份力量。”可喜的是,近年来,团队在传统蔬菜加工关键技术产业化方面屡获突破,有力提升了我国传统蔬菜加工的产业化水平,近三年累计实现新增销售额近40亿元。相关成果还荣获湖北省科技进步一等奖、中国食品科学技术学会科技创新奖一等奖等荣誉。
红曲常被作为天然的食品添加剂、着色剂和功能保健食品被广泛应用,但随着红曲产品中被发现存在一种具有肾毒性的真菌毒素——桔霉素后,其安全性越来越受到关注。
这一问题同样引起了食品科技学院陈福生教授的注意。着眼于快速检测并控制红曲中桔霉素的含量,团队历时近20年研制出桔霉素免疫快速检测试剂盒、不含桔霉素的功能红曲产品以及高产酯酶的红曲菌株等,在生产中得到广泛应用和推广,为提高红曲产品安全性,促进产业发展,做出了积极贡献。
“如何高效率检测鸡蛋品质的好坏?”工学院王巧华教授介绍说,“以前,鸡蛋品质检测都要依靠人眼对着光源一个个挑选,不仅繁琐费时,检测精准度低,食品安全也得不到保障,这一问题一直是困扰禽蛋产业发展的难题。”
王巧华教授指导学生开展蛋品无损检测研究(图片来源于新闻中心图库)
为此,食品科技学院蛋品科学与工程团队与工学院禽蛋检测技术与装备团队通过近20年协同攻关,不仅实现了禽蛋高通量无损智能检测,还突破了蛋制品全自动在线连续卤制、鸡蛋深加工等技术瓶颈。相关理论与技术创新,不仅打破国外技术垄断,也促进了我国禽蛋产业迈向工业化,提升了我国蛋品加工业的国际竞争力,有力保障了禽蛋质量和食用安全性,近3年直接经济效益达35亿元。
食科院熊善柏教授(左三)带队赴国家虾蟹体系潜江综合试验站调研(图片来源于大学生新闻中心图库)
我国是世界淡水鱼生产第一大国,然而,因淡水鱼腥味重、肌间刺多、鱼肉易腐败、蛋白质易冷冻变性、副产物加工难等原因,淡水鱼资源有效利用率很低,严重制约了我国淡水产业的可持续发展。从2005年起,食品科技学院熊善柏教授团队便聚力围绕淡水鱼品质变化机制与调理水产食品保鲜技术开展了一系列理论和技术攻关,目前,团队研发的整体技术已达到国际先进水平,并在近20家企业推广应用,年产值超18.7亿元。
走过万水千山、踏过乡野边陲,十年间,食品科技学院李斌教授对魔芋研究愈发着迷。从魔芋胶体物性调控理论研究,到关键技术研发和产业化推广,再到发掘魔芋在疾病干预方面的价值……他不仅带领团队揭示了魔芋溶胀-溶胶-凝胶的全程物性调控理论,也为湖北、云南、陕西等区域魔芋产业的快速发展提供了理论和技术支撑,更助力湖北一致魔芋生物科技股份有限公司成长为上市公司,带动数万山区贫困户脱贫。
李斌教授与同学们交流探讨(图片来源于大学生新闻中心图库)
“面对新时代赋予的新使命,面对广大人民对美好健康生活的需求,在贯彻落实总书记提出的‘大食物观’、助力推动乡村振兴的实践中,我们使命在肩,初心如磐。”李斌谈到。
智慧农业支撑现代农业高质量发展
十年间,在国家有关政策支持和物联网、云计算等现代信息技术的发展带动下,学校在智能农业领域超前布局,推动信息学、工学、农学等学科交叉融合,系列智能装备及技术在乡村沃野落地开花。
扬翔智能化楼房猪场内部的智慧作业场景(图片来源于扬翔股份)
在广西杨翔股份有限公司,FPF未来猪场智能管理平台系统及设备的应用正将人们向往的猪场生活照进现实。得益于华中农业大学“智慧养殖”团队助力,扬翔开创出智能“楼房”养猪模式,应用团队研发的智能养猪平台和设备,可连接人、猪、物、场获取大数据,对猪只的个体精准、可视化、在线化协同管理。“相关智慧养殖技术不仅提升了养殖效率,降低了养殖成本,对健康养殖也大有裨益。”动物科学技术学院、动物医学院任竹青教授介绍。
在袁隆平农业高科技股份有限公司,一款由华中农业大学表型团队研发的水稻数字考种机正快速测算水稻种子样品的总粒数、结实率、粒长、粒宽以及千粒重等参数。隆平高科企业技术负责人表示:“该系统为水稻育种、水稻遗传改良、水稻功能基因组等相关研究提供了一种新型高效检测手段,不仅精度高,测量效率比人工考种提高近20倍,极大的降低了人力成本。”
湖北省科学技术厅党组书记、厅长冯艳飞来校参观作物表型平台(杨万能 供图)
数字化考种机只是华中农业大学表型团队研发成果的一个缩影。植物科学技术学院杨万能教授介绍:“团队研发的高通量表型平台、微型CT作物表型分析机等表型设备已在全国18省份49家单位推广示范,3D表型成像系统还推广至英国国家植物表型中心。”相关技术突破,不仅显著提高了作物表型检测效率,也促进了我国作物功能基因组和育种研究,有力的打破了国际表型平台和技术垄断。
“及时准确的农情信息对农业提质增效和可持续发展至关重要,我们希望运用遥感技术为农情智能监测诊断提供全新的技术手段。”本着这份初心,近年来,资源与环境学院孟冉教授带领团队研发出多尺度遥感技术,可为病害预报和精准防控提供高效、客观的信息感知和定量化决策支持。
同样是运用遥感技术,资源与环境学院张建教授则研发出一款“低空遥感一体化表型采析平台”,不仅能实现旱情监测与作物全生育期精细表型指标的系统性采析,也可用于大范围产量预测和风险预警,相关技术已被国家减灾中心和五十余家农林高校和科研院所采用。
在鄂州试验基地,丁幼春(右二)带学生一起开展油菜无人播种作业(通讯员 龙庭美 摄)
“拿着键盘开农机,真是太不可思议了!”2021年10月8日,国内首次油菜无人种植技术与设备现场观摩会在湖北荆门市掇刀区陈集村举行,由工学院丁幼春教授、黄小毛教授等研制的四款先进的油菜无人种植机具亮相田间地头,“惊艳”的作业表现令在场的乡亲们齐声叫好。相关产品技术集成北斗导航系统、构建高清地图的导航平台能对油菜播种机进行全方位控制、监控,填补了我国油菜无人种植技术与装备的空白。
创新之树,还在加速生长。
如星火燎原,一批狮山硕彦挑起了学校智慧农业研究领域的大梁,从李林教授领衔的“智慧育种”研究,到别之龙教授等探索的“智慧园艺”方向,再到高坚教授等聚力推动的“智慧渔业”研究,熊航教授主攻的宏观农业大数据研究……他们,用理论与技术创新不断解锁智慧农业“新姿势”,并在农业生产精准化、集约化、高值化中大展身手,为现代农业发展注入澎湃动力……
“农业出路在现代化,农业现代化关键在科技进步”。从对农业现代化学科群建设的长远谋划,到搭建农业科技创新的四梁八柱,从“卡脖子”技术攻关,到系列先进科技转化落地,一批批变革性、牵引性、标志性成果,正加快构建我校农业技术创新链,为国家粮食安全和经济社会发展夯实基座,也引领着我国农业现代化征程行稳致远。
(本文作者系南湖新闻网记者 匡敏 审核 吴义生 )