數(shù)字農(nóng)業(yè)“把脈”未來(lái)

近百年來(lái)，全球氣候變化非常明顯，氣候波動(dòng)增加，致使極端氣候事件頻發(fā)，這會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)怎樣的影響呢？

“全球溫度每升高1攝氏度，小麥產(chǎn)量將平均降低5.7%，這也意味全球每年將損失近4000萬(wàn)噸小麥?！边@是我們課題組在朱艷教授帶領(lǐng)下在氣候變化領(lǐng)域頂尖雜志《自然-氣候變化》上發(fā)表的研究結(jié)果。

這又會(huì)對(duì)我國(guó)的糧食安全帶來(lái)怎樣的威脅呢？

我們研究團(tuán)隊(duì)利用我國(guó)稻麥主產(chǎn)區(qū)近30年氣象觀測(cè)資料和田間試驗(yàn)資料，分析近30年我國(guó)稻麥主產(chǎn)區(qū)高溫脅迫、低溫脅迫的時(shí)空分布特征，及其對(duì)產(chǎn)量波動(dòng)的影響。研究結(jié)果為進(jìn)一步深入研究高溫脅迫、低溫脅迫對(duì)我國(guó)麥稻生產(chǎn)的影響及國(guó)家糧食安全策略制定等提供支撐。

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)極端氣候下的稻麥生產(chǎn)力是我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)中迫切需要發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

全球范圍內(nèi)，關(guān)于溫度升高對(duì)小麥作物生產(chǎn)潛在效應(yīng)的定量評(píng)估模型約有30種，但它們的評(píng)估結(jié)果卻存在較大差異。誰(shuí)才是可信的？

我們與佛羅里達(dá)大學(xué)合作，系統(tǒng)解析了目前國(guó)際知名作物生產(chǎn)力形成模擬模型在極端溫度脅迫條件下對(duì)作物生長(zhǎng)過(guò)程的預(yù)測(cè)能力，明確了已有模型在極端溫度脅迫響應(yīng)的不足和進(jìn)行下一步模型改進(jìn)的指導(dǎo)方案，為模型改進(jìn)與完善明確了方向。

具體地講，我們以稻麥作物系統(tǒng)為對(duì)象，以提高模型模擬預(yù)測(cè)能力為目標(biāo)，開展全自動(dòng)人工氣候室內(nèi)模擬極端溫度處理下的稻麥盆栽試驗(yàn)。

這是我們團(tuán)隊(duì)依托于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)“作物學(xué)”國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、“農(nóng)業(yè)信息學(xué)”江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科、國(guó)家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心和農(nóng)業(yè)部小麥區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心等優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及部省科研項(xiàng)目的大力支持下，瞄準(zhǔn)數(shù)字農(nóng)業(yè)的研究前沿所做的研究。

通過(guò)多年累積的試驗(yàn)資料，我們成功構(gòu)建了溫度脅迫對(duì)稻麥生產(chǎn)力模擬預(yù)測(cè)算法。這使得精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在管控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)中可以做到早預(yù)測(cè)、早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警，減緩農(nóng)業(yè)生產(chǎn)波動(dòng)，提升農(nóng)產(chǎn)品供給能力。不僅能改善作物生長(zhǎng)模型在現(xiàn)有氣候條件下對(duì)作物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，更能為未來(lái)氣候條件下溫度對(duì)作物生產(chǎn)力效應(yīng)的評(píng)估提供一個(gè)更為可靠的工具。

黨的十九大報(bào)告提出，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化是鄉(xiāng)村振興的本質(zhì)所在和突破口。世界各國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，基本遵循了從以體力和畜力勞動(dòng)為主的農(nóng)業(yè)1.0，到以農(nóng)業(yè)機(jī)械為主要生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)2.0，再到以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程自動(dòng)化裝備支撐下的3.0，最后達(dá)到以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能為主要技術(shù)支撐的全要素、全鏈條、全產(chǎn)業(yè)、全區(qū)域智能化的農(nóng)業(yè)4.0。

我們研究提出的未來(lái)氣候情景下區(qū)域稻麥生產(chǎn)力提升的技術(shù)途徑和應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)我國(guó)稻麥生產(chǎn)力預(yù)測(cè)分析、影響效應(yīng)評(píng)估、生產(chǎn)策略制定的數(shù)字化和智能化也正是時(shí)代所趨，為早日實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、鄉(xiāng)村振興和偉大的中國(guó)夢(mèng)貢獻(xiàn)一份力量。

泱泱中華，農(nóng)業(yè)演替，漫長(zhǎng)漸進(jìn)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化之路重任在肩。

責(zé)任編輯：樸添勤

肖瀏駿

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和佛羅里達(dá)大學(xué)

聯(lián)合培養(yǎng)農(nóng)業(yè)信息學(xué)專業(yè)

2015級(jí)博士生

黨的十九大報(bào)告提出，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化是鄉(xiāng)村振興的本質(zhì)所在和突破口。