悠悠萬(wàn)事，吃飯為大。從原始的刀耕火種到現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)，人類(lèi)對(duì)糧食產(chǎn)量與安全的追求從未停歇。農(nóng)作物生產(chǎn)是集合“耕、種、管、收、儲(chǔ)、運(yùn)、銷(xiāo)”的完整鏈條，以芯片為“神經(jīng)中樞”的科技賦能全產(chǎn)業(yè)鏈，不斷推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)化、高效化轉(zhuǎn)型，讓“藏糧于技”從戰(zhàn)略理念轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)能提升。

  耕種：土壤營(yíng)養(yǎng)“體檢師”

  全球約95%的糧食來(lái)自土壤，在植物必需的18種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，土壤提供了15種，土壤質(zhì)量好壞直接關(guān)系農(nóng)作物的生長(zhǎng)與產(chǎn)量。氮磷鉀是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必需元素，充足且均衡的養(yǎng)分才能保證農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，增強(qiáng)抗逆性、提高產(chǎn)量。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多以化肥替代有機(jī)肥，施肥不當(dāng)容易造成土壤養(yǎng)分失衡，對(duì)農(nóng)作物和土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。

  掌握土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)才能對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)施策。傳統(tǒng)的土壤養(yǎng)分及環(huán)境檢測(cè)包含布點(diǎn)、采樣、分析等多個(gè)步驟，往往需要數(shù)周或更長(zhǎng)時(shí)間，檢測(cè)成本高，結(jié)果易受干擾，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供信息支撐。

  中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所研發(fā)了一款集成3D微電極的新型電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)微流控芯片，這款芯片體積小、檢測(cè)靈敏度高，能縮短時(shí)間、提升準(zhǔn)確度，讓現(xiàn)場(chǎng)快速定量檢測(cè)成為可能。

  微流控芯片被稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室”，是在微米尺度空間上構(gòu)建的流體操作平臺(tái)，可以將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中的操作集合在一起，基于微流體力學(xué)原理控制流體的速度、方向和混合程度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的化學(xué)和生物反應(yīng)。中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所研發(fā)的這款芯片，微電極采用3D環(huán)繞結(jié)構(gòu)，可以提高檢測(cè)靈敏度，解決了傳統(tǒng)微流控芯片難以檢測(cè)土壤磷含量的難題，十幾分鐘內(nèi)就可以對(duì)土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行全面定量分析。

  成本低、檢測(cè)速度快，這款微流控芯片可以在田間地頭隨時(shí)檢測(cè)，快速了解土壤肥力，制定合理施肥方案，避免浪費(fèi)。此外，基于定期檢測(cè)，還可以助農(nóng)追蹤土壤養(yǎng)分變化趨勢(shì)，為選擇適宜土壤成分的農(nóng)作物品類(lèi)提供解決方案。甚至還可以精細(xì)化檢測(cè)，為田塊級(jí)施肥奠定基礎(chǔ)，從而提升農(nóng)作物品質(zhì)和產(chǎn)量，減少資源浪費(fèi)和土壤污染。

  管護(hù)：身體康健“護(hù)理員”

  農(nóng)作物生長(zhǎng)期，管護(hù)是關(guān)鍵。依托智能化信息技術(shù)手段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理更智慧，生產(chǎn)更精準(zhǔn)，逐漸成為新趨勢(shì)。

  在江蘇等南方地區(qū)，稻瘟病、稻曲病等真菌病害在水稻種植過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)較高，往往數(shù)十小時(shí)就能導(dǎo)致數(shù)十畝稻田倒伏，稻曲病還會(huì)產(chǎn)生黃曲霉素等致癌物，危害人類(lèi)身體健康。

  孢子是農(nóng)作物真菌病害的致病源，大小只有頭發(fā)絲直徑的十分之一，在農(nóng)作物病發(fā)初期很難被發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期以來(lái)主要依靠人工監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確性和時(shí)效性大打折扣。

  江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院楊寧教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的載有氣流控制芯片的“小盒子”，讓農(nóng)作物病害預(yù)防有了“診斷器”。這個(gè)“小盒子”利用指甲蓋大小的芯片精準(zhǔn)捕捉孢子，通過(guò)特定的成像“放大”技術(shù)計(jì)算出孢子數(shù)量，然后將數(shù)據(jù)傳輸給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，結(jié)合傳感器采集的溫度濕度等數(shù)據(jù)判斷病害情況。平臺(tái)將分析結(jié)果傳給農(nóng)戶，精準(zhǔn)指導(dǎo)噴灑農(nóng)藥，消滅病害。數(shù)據(jù)顯示，“小盒子”系統(tǒng)對(duì)水稻等農(nóng)作物的孢子病害識(shí)別率達(dá)到85%以上，并且能夠精準(zhǔn)定位病害源，最大定位誤差0.35米，真正做到了精準(zhǔn)治療、對(duì)癥開(kāi)方。

  江蘇大學(xué)研發(fā)的載有氣流控制芯片的“小盒子”

  河南省新鄉(xiāng)市平原城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)是中原農(nóng)谷的核心區(qū)，10萬(wàn)畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田里小麥一望無(wú)垠。示范區(qū)利用空間地理信息技術(shù)，采集地塊屬性、機(jī)井、田間物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等信息，打造數(shù)字化應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)墑情、苗情、蟲(chóng)情、病情、災(zāi)情、肥情等多方面的監(jiān)測(cè)。

  田間地頭上的“智慧合桿”裝有攝像頭、氣象設(shè)備、殺蟲(chóng)燈、信號(hào)收發(fā)器等裝置，桿底延伸的傳感器深入土層。高清攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，智能雷達(dá)可掃描方圓20公里內(nèi)的蟲(chóng)情，傳感器實(shí)時(shí)回傳墑情數(shù)據(jù)。土壤、氣象、病蟲(chóng)害、苗情、墑情數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)健皵?shù)智大腦”，通過(guò)大數(shù)據(jù)模型計(jì)算發(fā)送到農(nóng)戶手機(jī)上?！爸腔酆蠗U”就像是“農(nóng)田醫(yī)生”，發(fā)現(xiàn)病害后自動(dòng)啟動(dòng)精準(zhǔn)施藥，農(nóng)戶不出家門(mén)，通過(guò)App就能澆水、施肥，實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)在手管理萬(wàn)畝良田”。借助科技的力量，傳感器嘗試代替農(nóng)民手掌感知墑情、苗情，不斷提高農(nóng)田的防災(zāi)減災(zāi)能力，助力糧食豐產(chǎn)豐收。

  儲(chǔ)藏：糧倉(cāng)系統(tǒng)“保鮮師”

  糧食儲(chǔ)備是糧食安全的“蓄水池”，將糧食及時(shí)、安全收儲(chǔ)到庫(kù)，做到“顆粒歸倉(cāng)”，是端牢中國(guó)飯碗的重要保障。確保糧食安全，既要保產(chǎn)量，也要減損耗，依托芯片技術(shù)的儲(chǔ)糧新模式，讓智慧減損成為新“食”尚。

  中科芯禾（深圳）科技有限公司研發(fā)的平倉(cāng)機(jī)器人，搭載雷達(dá)系統(tǒng)，在糧倉(cāng)內(nèi)實(shí)時(shí)構(gòu)建三維糧面地圖，可實(shí)現(xiàn)快速行走、自主避障、精準(zhǔn)定位，將高低不平的糧堆修整平整，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)糧精準(zhǔn)高效作業(yè)。

  由于來(lái)源不同，溫度、濕度、水分、雜質(zhì)情況差異較大，糧食儲(chǔ)藏不當(dāng)就會(huì)引起霉變，造成巨大損失。中糧科工無(wú)錫倉(cāng)儲(chǔ)物流院的綠色智能儲(chǔ)糧技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)千里之外實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還可以根據(jù)AI測(cè)算的溫度遠(yuǎn)程“遙控”進(jìn)行自動(dòng)化通風(fēng)、降溫、除濕。

  害蟲(chóng)防治直接關(guān)系糧食儲(chǔ)藏安全，中科芯禾開(kāi)發(fā)的芯核糧安儲(chǔ)糧害蟲(chóng)防治平臺(tái)匯集了智能終端、物聯(lián)感知、數(shù)字孿生、AI預(yù)測(cè)等功能，可以對(duì)儲(chǔ)糧蟲(chóng)害進(jìn)行靶向誘捕和預(yù)警防治，還可以通過(guò)長(zhǎng)周期監(jiān)測(cè)建立害蟲(chóng)數(shù)據(jù)庫(kù)，訓(xùn)練害蟲(chóng)種類(lèi)識(shí)別模型，提前預(yù)警，大幅降低人工篩監(jiān)工作量和熏蒸次數(shù)。

  精準(zhǔn)感知、自主決策通風(fēng)、害蟲(chóng)預(yù)警防治，一系列信息化智能技術(shù)正重塑著傳統(tǒng)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧的新面貌。