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李民赞:我国精细农业的引路人

2015-06-15王雯慧

中国农村科技 2015年8期
关键词:中国农业大学测产光谱

文|本刊实习记者 王雯慧

李民赞:我国精细农业的引路人

文|本刊实习记者 王雯慧

又是一个夏粮丰收年。夏粮的丰收离不开现代农业技术的支持,而精细农业是现代农业技术中年轻而富有活力的一支。

精细农业是一种田间管理手段,更是一种现代化农业理念。它基于信息和知识的现代农业管理与经营理念,致力于实现农业资源高效利用、节本增效、减少环境污染等作为可持续发展目标,因而受到越来越广泛的关注。目前,精细农业在我国尚处于起步阶段。

谈起中国的精细农业,就不能不提及中国农业大学李民赞教授,有着“精细农业专家”之称的他为精细农业在中国的推广作出了积极重要的努力。

李民赞,现任中国农业大学信息与电气工程学院教授、博士生导师,“现代精细农业系统集成研究”教育部重点实验室主任。六月的一个清晨记者来到中国农业大学的校园,对李民赞教授进行专访。

“好吃”的农家少年

诺贝尔文学奖获得者莫言曾说过:“因为吃,我才发奋走上了创作之路。”对李民赞而言,也有相似之处——也可以说正是因为“吃”,让他发奋走上了农业之路。

1963年冬天,李民赞出生于河北藁城一个普通的小村庄。和所有吃混着红薯的玉米面窝头长大的穷孩子一样,李民赞小时候的愿望是如此微不足道却又令人心酸——能吃上纯玉米面的窝头。人穷志不短,虽然家境贫寒,经常吃了上顿没下顿,但年幼的李民赞对待学习的态度却始终刻苦勤奋,对知识的渴望让他从小成绩名列前茅。

1977年底,年仅15岁的李民赞参加了高考,而后如愿以偿地成了我国恢复高考后的第一批大学生。按照当时的分配录取制度,李民赞被华北农业机械化学院[注:1979年迁回北京,恢复北京农业机械化学院(中国农大东校区前身)]录取。也许是因为从小在农村艰苦的环境中长大,经历过箪瓢屡空、食不果腹的日子,能够离开农村吃上“商品粮”便是一个梦想。“学校里不仅有纯玉米面的窝头,还能吃得上白面馒头了!”提及往事,李民赞仿佛又变回了当年那个“好吃”的质朴农家少年。

然而这个质朴少年的美梦不久便被打碎了。一次,时任农业部副部长朱荣来学校作报告时讲到:在美国,玉米都是给猪、牛当饲料的。“这对当时的我心理冲击实在太大了——原来我们两个国家差距这么大,美国那么富裕、农业那么发达!”这让李民赞下定决心一定要专心学习,将来从事农业,要提高祖国的农业水平,让祖国人民有的吃、吃得好。

从农业机械化到精细农业引路人

和学生一起做田间试验。

大学期间,李民赞学习的是农业机械化,这是一个很注重实践操作的专业。1981年秋,李民赞来到北京市东北旺乡唐家岭村实习。白天在地里驾驶、修理拖拉机等农机,散工后大伙儿聚在村里食堂吃饭,晚上睡在堆满农药的仓库里的草垫上。在这段艰苦的日子里,李民赞熟练掌握了各类农机的实践操作,为以后的学习和研究打下了扎实的基础。

大学毕业后,李民赞选择了留校当老师。刚毕业的李民赞老师接手的是79级的学生,有的学生比他还大五六岁。他教专业英语和农机维修,在这个岗位一做就是10年。期间,1985年10月,北京农业机械化学院更名为北京农业工程大学。

1992年,北京农业工程大学成立了一个中日政府间合作项目——“中日农机维修中心”,面向全国培养农机维修方面的高级人才。李民赞教授任该中心副主任,负责该中心的日常管理。由于工作的需要,李民赞又自学了日语。1995年,北京农业工程大学与北京农业大学合并,组建成为今天的中国农业大学。

1996年,李民赞赴日本留学,获得日本国立东京农业大学农学博士学位。2001年学成后,李民赞并未贪恋日本方面愿意提供的丰厚待遇,回到了中国农业大学信息与电气工程学院工作。

1997年,中国农业大学教授、中国工程院院士汪懋华在国内首次倡导开展精细农业技术研究与示范应用实践研究。2002年1月,教育部正式批准建设中国农业大学现代精细农业系统集成研究实验室,根据学科特点挂靠中国农业大学信息与电气工程学院管理。汪懋华院士任该实验室学术委员会主任,李民赞担任该实验室主任,协助汪懋华院士工作。同年,李民赞晋升教授、博士生导师。

随后,李民赞教授开始主持国家自然科学基金课题——“基于近红外光谱分析理论的土壤养分快速分析机理与方法”以及国家“十五”科技攻关项目子课题——“谷物联合收割机自动测产系统研究”等科研项目。

“基于近红外光谱分析理论的土壤养分快速分析机理与方法”选取中国北方潮土作为研究对象,探索利用近红外光谱分析技术分析土壤参数的可行性和可能性。从一块试验麦田共采集了150个土样,带回试验室后,在保持其原始状态的条件下利用傅里叶变换近红外光谱仪迅速测定了其近红外光谱。近红外光谱变量为原始吸收光谱和一阶微分光谱,分析的土壤参数有土壤水分、有机质和全氮的含量,从而实现更精准的土壤分析、管理。

带领学生参加国家会议。

同理,“基于自然光照反射光谱的温室黄瓜叶片含氮量预测”也是通过光谱分析来实现的。李民赞和他的团队利用便携式光谱辐射仪获取了自然光照条件下温室黄瓜叶片的反射光谱,研究在设施园艺环境下,采用光谱辐射仪近距离测量生长中黄瓜叶片的高光谱数据,研究温室设施环境下黄瓜叶片的光谱反射率与其氮素含量间的相关关系,建立叶片光谱反射率与含氮量之间的数学模型用于估测氮素含量,为实现温室生产过程监测管理的定量化和科学化打下了基础。

“谷物联合收割机自动测产系统研究”又跟李民赞当年学的农业机械化有着密不可分的联系。比起农业机械化,精细农业有更精准的要求和定位。谷物自动测产系统是精细农业的关键技术之一,是实施谷物农田精细管理的基础。目前应用的谷物产量监测系统主要为基于冲量原理的系统,此类系统在估算粮食产量时均需经过特定的处理来减少外界因素引起的误差,如传感器减振、频繁校准,控制谷物流量恒定等方式。在分析了国内外相关研究之后,李民赞团队发现,估算粮食产量时均需经过误差修正的模型是针对具体的生产环境进行的,不具备广泛的通用性。因此,为了提高谷物联合收获机自动测产系统的测产精度,在研究谷物联合收获机田间工作状态和升运器速度变异的基础上,团队建立了“电压/升运速度”产量模型。通过田间测产试验,该产量模型经过进一步优化后,能准确表征谷物运动实际情况,测产精度高,误差减少到平均误差的1/2。

为了满足作物长势动态测量的要求,李民赞团队设计了作物长势信息空间分析系统,针对作物冠层信息获取手段及其数据特点设计了相应的功能模块。试验发现,该系统能够实时读取和分析车载式作物长势检测平台的动态数据,通过不同的空间插值方法能够掌握冠层生物信息空间分布状况,为车载动态测量提供了良好的技术支持。

研究的过程中,李民赞教授及其团队发明了土壤电导率实时检测仪、光谱反射率测量装置、作物长势实时分析仪等专利技术,对研究推进我国的精细农业起到很大作用。每一项专利发明的背后,都凝结着无数心血和艰辛。

“十一五”以来,李民赞先后主持了多个国家自然科学基金课题、国家863课题和国家科技支撑课题。面向精准农业技术研发和推广,先后开发了多系列土壤和作物营养检测传感器,其中基于无线传感器网络的作物营养智能感知系统在陕西杨凌国家农业高新技术产业示范区、山东省桓台县、黑龙江省农垦建三江农场得到了应用和推广,为作物的精准管理发挥了重要作用。

作物营养传感器网络在杨凌国家农业高新技术开发区进行示范推广前的标定试验。

“木子园”里硕果累累的李子树

李民赞老师的办公室里堆满了各种书籍,桌上还有未合上的书本和尚未完成的报告材料。在他的储物柜里除了奖杯、荣誉证书之外还有许多有意思的小物件,卡通相框就是其中一件。他的助理也是他的学生毕业后留校工作的孙红副教授告诉记者,那些手工小物件大多是学生送给他的礼物。

“最让我有成就感的事情就是自己学生毕业后找工作时,涉农单位一听是我的学生都非常愿意接收。”李民赞自豪地说。

孙红老师介绍说,李老师每天都背着重重的双肩包,包里放着大号的电脑和好几个移动硬盘。教学科研资料和学生们的作业装满了一个又一个硬盘,李民赞不怕重,只怕用的时候找不到,便把它们当作宝贝似的每天都带在身边。

学生们自发建了QQ群“李子树”和微信群“木子园”,寓意桃李满天下,而李民赞老师从事教学工作已经三十年,在2013年和2014年中国农业大学举行的“师恩杯”之“我最喜爱的导师”评选活动上,他两次入选。李民赞教授是全家6口人中唯一的男性,被同事熟人戏称为名副其实的“妇女主任”。其忙碌可想而知:研究、上课、辅导学生、开会、行业交流、作报告、带项目等,在家加班办公也是常事。但无论多忙,他每天都会抽出一个小时的时间做家务:“平常工作忙,没有时间做运动,家务活是难得的锻炼机会!”

如今,刚“知天命”的李民赞教授,还像一个雄心勃勃的年轻人一样,心系祖国精细农业的研究推广,情牵“木子园”的学生的成长学习,为我国现代精细化农业发展孜孜不倦地奉献着自己的心血和力量。

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