赵春江：我国农业信息化领域的领路人

文／本刊记者 盛玲

荒山不见前路，需要拓荒者不畏艰险。在科学的道路上没有平坦的大路可走，只有不畏劳苦之人，才有希望到达光辉的顶点。我国农业信息化领域学科带头人、北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心主任、我国智能农业领域首位院士——赵春江，从事农业信息技术研究工作近30年，他是打开我国农业信息化新篇章的拓荒者。

求真务实，经验种田变科学种田

1964年，赵春江出生在河北省定兴县。1985年他毕业于河北农业大学农学系，同年，考上北京市农林科学院小麦栽培专业的研究生，师从我国著名的小麦专家诸德辉教授。1988年，他考入北京农业大学（现为中国农业大学）攻读作物栽培与耕作专业攻读博士学位。

虽然所学专业是农学范畴，但是他对数学和统计学也表现出极大的兴趣，十分乐于接触新鲜事物，喜欢学习先进的计算机技术。在他看来，农业的问题如果要是不用量的问题来进行表达的话，将永远只是凭借经验种地的传统农业。

博士毕业后，赵春江回到了原来攻读硕士所在的单位——北京市农林科学院工作。小麦是我国重要的粮食作物，也是当时北京最重要的大宗生产作物，赵春江便被分配到作物研究所下的“小麦栽培研究室”，做小麦的栽培研究工作。

最初的几年，赵春江深入田间地头做数据调查。他认为农业科技人员要在实际工作中发现问题，进行技术创新和技术发现，然后解决这些农业实际问题，仅仅靠书本上所学到的知识是远远不够的。他先对田间实际情况进行摸底调查，诸如作物在田里生产情况怎么样，水分情况、养分情况、病虫害情况、田间杂草生长情况等等，然后通过对调查数据的总结分析，发现这些问题在实际情况中发生、发展和变化的规律。与此同时，他帮助农民指导具体的生产实践过程，帮助农民实施管理——怎样少施肥多产粮，怎样提高肥料利用率，怎样进行合理灌溉，什么时候喷药最合适，用药剂量多少……赵春江用科学的方法把自己所学的知识和技术与生产实践相结合，具体指导生产实践。

人之所以能成功，不在能知，而在能行。脚踏实地，才能继续前行，开启更加广阔的未来。

研究推广农业专家系统，为智慧农业奠基

随着时代的发展，计算机开始成为农业科研人员的重要工具。“农业专家系统”是把专家系统知识应用于农业领域的一项计算机技术。国际上，农业专家系统的研究始于 20 世纪70 年代末，以美国最为先进和成熟。基层农业生产人员对农业领域专家的迫切需求以及国外农业专家系统的成功经验，使得国内学者开始关注农业专家系统的研究开发工作。

当时，为了应对基层农业科技专家数量不足的情况，北京市科协支持开展了《北京地区小麦生产管理专家系统》的研究，兼备农学和计算机知识的赵春江成了挑大梁的角色。这一项目也成为赵春江学术研究的一个重要节点。

通俗来讲，农业专家系统就是让电脑学会农业专家的知识，教农民种地。要让计算机像专家一样有学问，这首先需要收集、录入大量的信息，比如土壤、气温、水分、病虫害等等；然后还得让计算机像专家一样会分析问题，能从数据中找出小麦增产的基本规律；最后，为基层农技工作者和农民提供方便、先进、实用的农业生产技术咨询和决策服务，指导农民科学种田。由于农业专家系统是个新鲜事物，可借鉴的并资料不多，赵春江只能探索着进行。

那段时间，赵春江白天到郊区的试验田里收集各种数据，晚上回到单位把它们录入电脑，进行计算，然后再将结果拿到田里去比对、分析，出现误差再回来修改计算程序。功夫不负有心人，“小麦生产管理专家系统”在北京多个应用示范点进行试验都取得了不错的效果。“一亩田平均增产8%～10%，每亩小麦能增收节支40元左右。”1995年5月12日出版的《人民日报》报道了这项技术成果。

1996年开始，科技部正式将“农业专家系统”列入国家“863计划”，对赵春江的专家系统研究和开发工作给予支持。在此基础上，赵春江还研发出了核心成果——大型网络化、可视化农业智能系统开发平台 PAID 和作物三维形态结构可视化计算分析软件，为农业智能系统的本地化二次开发提供了方便快捷的开发工具。通过集成农业领域权威专家的求解问题思路、业务流程和共性知识、模型，他建立了多种农业动植物通用的农业专家系统领域应用框架，适用地域和类型更加广泛；开发了单机 /网络版、中 / 外文、嵌入/ 桌面等实用化农业智能系统，提供了“平民化”技术模式。这为农业科技推广提供了有效技术手段，提高了基层农业人员的科学决策水平和知识运用能力，开辟了农业信息服务的新途径，使农业科技具体服务到农业生产的不同地块成为可能。

“边开发，边示范”，赵春江带领团队攻克了大型农业专家系统建造中的一系列关键智能技术，还担当起了农业专家系统在全国推广的重任，研究成果在全国 23个省市得到推广用。作为国家“863计划”之“智能化农业信息技术应用示范工程”重大项目的技木总体组组长，赵春江全面推动了以农业专家系统为核心的智能化农业信息技术在全国的应用，实现了信息技术在农业领域应用的重大突破。

有耕耘就有收获。2006年，农业专家系统研究及应用项目获得国家科技进步二等奖。PAIDE系列经济型农业专家系统也是目前市场上推广最广、应用最多的专家系统。

投身精准农业，率先研究示范

随着国民经济的增长和生活水平的不断提高，人们对食物的质量要求不断提高。此外，耕地面积持续减少、水资源短缺、自然灾害频发、气候变化加剧等挑战接踵而至。面对严峻的挑战，在现有耕地面积上优化农业生产力才是最佳途径。而提高生产力其实并不容易，生产过程中涉及到很多因素。提高农业生产力离不开技术创新，要积极应对全球性挑战，农业需要更精准、更智能，从发达国家开始逐步发展起来的以信息技术和智能装备技术为支撑的现代农业——精准农业应运而生。

赵春江认为，“精准农业是基于现代信息技术发展成就的一次正在进行中的作物栽培学的革命。”1999年，他牵头成立率先成立农业信息技术专业研发机构——北京农业信息技术研究中心，这正是现在的“国家农业信息化工程技术研究中心”。同年，原国家计委正式批准北京市在昌平区小汤山镇建设国家精准农业研究示范基地。这个占地2500亩的项目由北京市农林科学院信息技术研究中心承担建设的我国第一个精准农业技术研究试验示范基地，奠定了国内实施精准农业的技术和实践基础，为国内同行提供了稳定开放的精准农业研究试验平台 。赵春江领导的国家农业信息化工程技术研究中心是这个项目主要的承担者。

赵春江认为，要让精准农业成为可以操作的生产实践活动，将涉及到遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、专家系统、智能农机等多个学科的知识。赵春江形象地解释了这一技术体系的三个环节，第一个环节是要获取这些农田每个地方的基本情况，这就是信息；第二个环节，有了信息之后，应该怎么管理，这就是管理的决策处方，相当于医生给病人看病一样，开的处方，让你吃什么药；第三个环节，如何把精确量的化肥、农药科学准确地投放进地里。

信息获取是精准农业很重要的研究内容，也是分析研究的第一步。除了使用了传统测土的方法，他们还采用先进的遥感技术来大面积地快速获取信息，建立模型。2001年，赵春江还牵头开展了了4次大型的卫星、飞机、地面立体化的大型国内国际联合科学实验。每一次实验都像是在进行一场多兵种联合参与的实战演习。

针对精准农业信息获取的技术瓶颈，赵春江研究提出 970nm高光谱弱水汽吸收特征和简化倒高斯模型监测作物冠层水分状况的方法，建立了作物冠层水分和土壤水分相结合的精准灌溉决策模型，克服了过去单纯依靠土壤水分指标灌溉决策的不足。

计算机将收集而来的数据进行计算分析，形成决策，如何让农机根据决策执行操作成了精准农业实施的大问题。刚开始，他们从美国进口过一批智能机具，不仅高昂的价格和维修成本令人咋舌，而且订货、到货的时间少则几个月，多则半年，这期间有可能会耽误农时。

赵春江清醒地认识到，国外进口的智能机具并不适合中国目前的农业经济水平和生产作业规模。别说普通农民，甚至农场、企业都无法接受。于是，他带领科研团队先后开发出了一系列小型化、经济适用的智能机具，成本比进口的同类机具降低至少50%以上。比如安装了卫星定位系统和车载电脑的变量施肥机、具有光谱识别功能的除草机、温室里使用的可移动施肥喷药一体机、还有能够利用手机短信远程控制的喷灌设施等。

除了科学实验层面的贡献，在精准农业技术的实践应用过程中，赵春江同样功不可没。他总结出精准农业技术不同生产规模和机械化水平条件的技术应用模式，累计在黑龙江、新疆、北京、河南等 20多个省市示范应用 5000 多万亩，亩节约肥、水、药 9% ～ 41%。这一应用取得相当大的社会经济效益和生态效益，大幅提高了农业生产管理的现代化水平，对引领我国现代农业发展发挥了重要作用。

精准农业应用示范研究获得了2007年度国家科技进步二等奖，专家评价说：赵春江及其团队的研究，初步构建了我国精准农业从理论到技术，到产品，再到系统的技术体系，产品技术性能达到国际先进水平。

在谈到未来我国农业农村信息化发展时，赵春江如此说道：“智慧农业是信息科学技术和农业的结合，利用大数据和互联网技术提高农业生产的效率和精准度，同时智慧农业代表着农业4.0时代的到来，是未来世界农业发展的必然趋势，也我国农业未来的发展方向。”站在我国农业信息化的前沿，他深感责任重大，但面对挑战，他也再次表现出科技工作者的壮志豪情，为下一次农业信息技术的攻关战做好了准备。