中国农业的未来有多美——专访国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心首席科学家兰玉彬院士

本刊记者 温靖，郭黎，朱逸铭

2021年11月13日，中美双边精准农业高端论坛暨中国（潍坊）现代农业高端论坛通过网络在线的形式盛大举行，中国（北京、山东、天津）、美国等地相关高等院校、科研院所的专家学者和国内企事业单位的科技工作者通过直播平台及中国知网在线教学服务平台“学术大讲堂”同步参加了会议。论坛中，外籍院士和国家重点人才工程特聘专家、海外名师、重点科研项目首席科学家兰玉彬院士分享的《精准农业航空技术在生态无人农场的应用》引起了与会者的广泛兴趣，会议间隙，《农业信息化》记者慕名专访了兰玉彬院士。

智慧农业“描绘”下的未来农场

在兰院士会上分享的PPT中，一幅农人喝着咖啡悠闲耕作的“美图”十分抢眼！会后，在接受记者采访时兰院士对记者说：“这张是国外描述未来农场的示意图，主要是表现农民坐在室内喝着咖啡从事各种田间农场作业的情景。”兰院士在会上由“智慧农业描绘下的未来农场”开篇，着重介绍了“精准农业航空技术在生态无人农场的应用”和他的“生态无人农场”建设构想，并用大量的实践结论层层论证了中国生态无人农场的发展建设可能性。他于2017年首个提出了“生态无人农场”的理念，以期解决未来“谁来种地”“生态环境恶化”“农产品质量下降”等问题。

说到未来谁来种地？兰玉彬院士在会上欣然诵读了一段诗句：

春风拂面杨柳黄，

高阳沃野换绿装。

田间不见农人影，

惟有农机骛自忙。

据兰院士介绍，2019年，山东省淄博市在农圣贾思勰当年任太守的临淄区朱台镇建立了国内首个生态无人农场。这是农业农村部原党组成员毕美家先生2019年3月视察生态无人农场时以《赞生态无人农场》为题作了这首“四句诗”。诗中描绘的生态无人农场景象，让记者对“未来谁来种地”找到了答案。记者怀着一份期待畅想着未来，不由得问：相对国外农人，是不是中国的农人今后也可以在屋子里喝着香茶，看着无人农机在田间忙活？兰院士亲切地回答说：未来农业应该是这样的，但要实现它需要很长时间的共同努力！

兰院士介绍说：生态无人农场融合精准农业航空技术、现代农艺和农机装备、绿色植保技术、无人机、机器人、人工智能、物联网、大数据、云计算、3S、5G等众多高新技术；依托各种传感器节点和网络，通过天、空、地一体化信息监测系统获取农情信息，实现地空一体化智能农业机器人和农业装备等协同作业；整个农场具备生态化优先、可持续化发展、循环化利用、立体化感知、常态化预警、智能化决策、无人化作业、精准化管理、可视化操作的功能；呈现田间不见农人影，惟有农机骛自忙的现代农业新气象，是可复制易推广的绿色、生态、循环、智能、高效、跨学科、跨产业的智慧农业新模式，是大系统综合的新业态。

兰玉彬院士向与会者描绘了一个能够清淅可见的中国农业美好未来，令人无限遐想、无比期待！

生态无人农场——梦不再遥远

相比于“外籍院士”的标签，回国多年的兰玉彬院士更是乐意在领域内被大家称为“兰教授”。在他分享的PPT上，记者注意到他的自我简介里写的是“山东理工大学农业工程与食品科学学院，华南农业大学电子工程学院、人工智能学院特聘教授，国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心主任、国家外专局和教育部精准农业航空应用技术研究学科创新引智基地项目负责人”，而对领域内人尽皆知的“外籍院士”的身份只字未提，他直言：院士只是一个学术荣誉，与其它身份比起来并无什么特别。

记者写稿时，一遍遍地浏览兰院士关于“精准农业航空技术在生态无人农场的应用”PPT，从兰院士高度密集的做了大量致力于中国精准农业航空技术的具体研究中，记者一点点地读出了一位农业科学家的爱国情怀和对于故乡、故土的深厚感情。1961年出生于吉林农安、1982年本科毕业于原吉林工业大学，1989年出国留学并于1994年获得德州农工大学农业工程博士学位的兰玉彬院士在国外工作多年，却很少“飙”外语，至今依旧是乡音未改，初心不变。在他的深层次思考中，“今后谁来种地”的问题，始终萦绕在心。

低调的兰玉彬院士其简历却是那么的卓而不凡。他现任国际精准农业航空学会（ISPAA）主席、国际农业与生物系统工程学会（CIGR）精准农业航空工作委员会主席、世界无人机联合会副主席、中国航空植保科技创新联盟常务副理事长、农业农村部航空植保重点实验室学术委员会主任、农业农村部产业技术体系棉花田间管理机械岗位科学家。入选山东省“一事一议”引进顶尖人才、广东省“珠江人才计划”领军人才、北京市特聘专家，美国德州农工大学和美国德州农业生命研究中心（Texas AgriLife Research Center）兼职教授。

从1993年迄今，在长达数十年从事精准农业/精准农业航空应用技术研究中，兰玉彬教授深入实践、潜心钻研，连续发表学术论文300余篇，其中被SCI/EI收录200余篇，近年来曾两次获得中国科学技术协会优秀论文奖、中国农业工程学会40周年优秀论文奖，授权发明专利70余项；出版了《精准农业航空技术与应用》和《精准农业航空植保技术》两部专著；他在国际上首倡“精准农业航空”理念和技术路线及体系，率先开展了农业航空遥感和精准航空施药相结合的研究工作，领衔的团队率先建立了国内首个“生态无人农场”，曾获农业农村部全国农牧渔业丰收奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖、中国农业工程学会农业航空分会“农业航空发展贡献奖”、美国农业工程师学会（ASAE）德州分会“杰出青年农业工程师”奖、美国农业和生物工程师学会德州分会“农业工程年度人物奖”、美国农业部南方平原研究中心杰出贡献奖、世界无人机联合会“中国无人机行业引领推动奖”等。他被业界公认为国际精准农业航空领域的开创者、中国植保无人机技术的领军人物，对推动世界精准农业航空学科发展及交流，特别是对中国农业航空及植保无人机的应用发展做出了杰出贡献，被科技日报誉为“带领中国农业航空飞上新高度”的当代科学家。

在农业工程领域学术成就等身、享誉中外的兰院士与凡人一样，也有着一个要将父辈从“面朝黄土背朝天”的人工劳作之苦中拯救出来的儿时梦，这个梦随着身怀一颗强烈赤子之心的他“走出去又飞回来”而变得更加清晰，不再遥远——数十载的苦心学研，为的不正是“生态无人农场”的终将实现吗？

一群人 一件事 一条心

兰玉彬院士率领着一支在农业工程领域可谓是响当当的精锐队伍——国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心和山东理工大学分中心团队。青一色的年轻人在这位首席科学家的言传身教下，以不俗的成绩显示了团队整体的科研水平和创新能力。

近年来，在国家对发展农用无人机的政策扶持和资金支持下，这个团队精诚团结、同心协作，从2015-2020年，使精准农业航空施药技术实现了从手动操控向半自动化、自动化、自动化/智能化过程的转变和发展。

2018年9月20日，由农业农村部科技教育司指导，中国农业科学院、农业农村部科技发展中心和中国农学会共同主办的“2018中国农业农村科技发展高峰论坛”中，植保无人机作为精准农业航空技术的重要组成部分之一入选为《2017年中国农业农村十大新装备》；

2020年12月18日，中国工程院《全球工程前沿2020报告》在京发布。在农业领域的Top9工程开发前沿中，“植保无人飞机病虫害智能识别与精准对靶施药”位列其中；

2014年-2019年，超低量农药喷施、辅助授粉、撒播、棉花落叶剂喷施应用（新疆）、爆发性病虫害的快速应对能力，推动了主要粮食作物农业航空统防统治的进程；

2018年5月，在河南安阳市，项目承担单位“安阳全丰”出动油动和电动植保无人机1000余架、植保作业飞手1000余人，开展了声势浩大的“200万亩小麦航空统防统治”作业，获得了中国农业技术推广协会会长陈生斗的高度评价，称其在中国无人机飞防发展史上具有里程碑的意义，推行无人机大面积植保统防统治，可以充分发挥新型植保无人机作业效率高、防治效果好等优势，集中展示现代植保无人机的智能化、信息化和科技化水平。

在生态无人农场建设中，兰玉彬院士率团队加快了精准农业航空与人工智能的结合应用的步伐。

2018年第六届精准农业航空会议召开，成立了国际精准农业航空学会（ISPAA），并创办了国际精准农业航空学报。建成了包括“农业航空遥感、农业航空作业平台研究、农业航空喷施雾化研究、农业航空检测技术、农业航空药效研究、农业航空传感器开发、农业航空大数据、农业航空产学研合作、农业航空人工智能”等9个专项实验室在内的精准农业航空实验室。

同时，团队联合安阳全丰、南京农机所共同申报获批了农业农村部航空植保重点实验室，兰院士亲自担任了重点实验室学术委员会主任。

依托电子工程学院和国家精准农业航空施药技术研究中心，成立了华南农业大学人工智能学院，以智慧农业为引领，发展农业人工智能学科。

兰玉彬院士出版了个人研究专著9部，依托前期建设的精准农业航空精品在线开放课程，成功申报《小型飞行器基础（精准农业航空技术及应用）》为国家级一流线上线下混合式课程；《IJABE》和《华南农业大学学报》出版精准农业航空专栏/专刊、出版《华南农业大学学报》——农业人工智能专刊。团队在中国《农业工程学报》（EI）所发表的论文“植保无人机航空喷施作业有效喷幅的评定与试验”先后成功入选第六届中国科协优秀科技论文和2021年中国科技期刊农林学科年度优秀论文特等奖。

2018年7月20-22日，在河南安阳县瓦店乡，由农业农村部科技发展中心主办，兰院士所在的华南农业大学承办了国家重点研发计划“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”重点专项示范区现场展示暨研讨会，受到社会广泛关注。

2019年7月9-11日，国家重点研发计划“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”重点专项作为标杆项目，第二次在河南安阳进行重点专项示范区现场展示。同年11月25日，科技部成立了由中国工程院院士、湖南农业大学校长邹学校任组长的评估工作组对国家重点研发计划项目“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”这一标杆项目进行了评估调研；2021年10月21-27日，国家重点研发计划项目“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”的科研成果应邀参加国家“十三五”科技创新成就展。

为了快速获取田间的杂草分布信息，为精准施药提供决策依据，2016年对中国农用植保无人飞机发展形式分析与统计数据进行了评估，2018年发布了对农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作评估报告。围绕着“农田的无人巡查、病虫草害监测、旱情、出苗率评估、产量预测”，基于无人机低空遥感对棉花生长状况监测；基于点特征检测的农业航空遥感图像配准算法研究、无人机影像的蠕虫孢子斑病（HLB）检测、高分辨率无人机可见光遥感影像估算新疆棉花品质研究、无人机低空遥感图像的棉花水-肥农情分析和无人机遥感图像的水稻杂草识别，进行了农业航空遥感与农情解析。实现了理论研究与技术突破：面向对象图像分析算法的参数优化；深度学习分析算法的细节信息改善。

同时还开展了智能化无人机作业和智慧果园精准管控实践，进行了高工效智能化无人机作业技术研发；基于开源飞控的多旋翼无人机实验平台研制；利用开源飞行控制器可以灵活地安装和更换各种附加的传感器和作业装置，定制满足不同实验要求、载重需要以及应用场景的实验样机。创建了基于红外热像仪和多尺度特征融合的柑橘冠层施药沉积量分类模型，解决了精准快速分类果树冠层的施药沉积量，及时反馈作物药液漏喷、少喷等问题。

上述罗列的一组组数据和一桩桩大事记，是兰玉彬院士团队数年如一日，一条心做好一件事的有力见证。这是一支勤于实践、勇于创新、高效务实的团队，相信有这样一群人的推动和带动，生态无人农场的鸿鹄之梦在中国一定能够实现！