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杨其长

人工光与自然光新技术

使植物工厂“相映得彰”

已建立我国人工光与自然光植物工厂技术研发平台，研发形成了具有自主知识产权的植物工厂生产技术与配套控制装备，为提高我国农业现代化与智能化水平，拓展农业生产模式提供技术保障……这是计划现代农业技术领域“智能化植物工厂生产技术研究”所取得的部分成绩。

该项目首席专家中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所环境工程研究室主任杨其长介绍，项目已初步建立植物工厂营养液在线监测系统，开发了3种紫外-臭氧营养液消毒样机，最大处理量5-6m3/h。研制了植物工厂空气温湿度、光环境、二氧化碳、液温、叶温传感器样机，无线数据采集器样机也已初步完成。

就拿年度来看，本项目共投入研究人员.9人年，共申请专利26件，其中发明专利16件；获授权发明专利15件；共发表论文59篇，出版著作3部。共培养研究生共25名，其中博士研究生6名。

杨其长说，在组织实施中，项目采取“多方联合、分工明确、各负其责、相互借鉴、协调发展”的模式。所谓联合，就是科研院所、大学与企业联合攻关；国家和政府部门负责组织协调，进行宏观调控；科研院所、大学负责技术攻关；企业部门与科研单位联合负责产品开发；在科研单位和企业的指导下，利用示范基地进行试验示范和推广应用。各部门既分工明确、具有相对的独立性，但相互之间又有广泛联系、相互借鉴和帮助，是一个有机的整体。

为充分调动各研发单位的积极性，项目主持单位构建交流平台，定期组织会议进行进展交流，讨论研究议题，强化课题研究进展监督，保证课题任务按年度完成。

在植物工厂作物的光环境需求参数方面，研究人员在节能LED光源产品研发与应用效果，LED光源智能控制系统产品化开发研究等方面开展了工作；开发出太阳光植物工厂LED补光灯1款，正在以冰菜、甜椒为试材做光效应用试验；明确了连续光照和弱光对植物工厂水培生菜生长与品质的影响机制；开发出了一种植物工厂栽培密度调节方法及其装备。研发了人工光植物工厂LED光源装置智能控制软硬件系统。

课题组还研发了基于管状LED光源和高效荧光灯的立体光照栽培架、基于玻璃钢和吸塑工艺的育苗专用栽培槽，开发了人工光密闭式种苗工厂，进行了番茄、黄瓜、茄子、辣椒、彩椒等蔬菜种苗的光环境影响试验，基本上掌握了上述种苗在人工光型密闭式种苗工厂的适宜光照环境。

完成了不同生长期光源高度的自适应升降调节装置设计及植物工厂叶菜多层立体栽培系统设计，通过对低温等离子体灭菌原理和装置的调研，设计了低温等离子体消毒技术营养液循环系统，设计了营养液在线检测系统，设计完成了多层可移动式立体栽培床及灌溉和补光系统。

研究人员还对工厂化果菜立体无土栽培及自动化控制技术进行研究及开发，研发了果菜立体栽培系统相关装备，并进行了果菜立体栽培系统实际运行试验；设计开发了追日式草莓立体栽培架并进行相关试验，对智能运输车、自走式多功能作业平台进行了结构设计及样机试制；针对生菜、苦苣、茼蒿等主要叶菜，研发了适合其生产的工厂化雾培立体栽培系统

基于光温耦合的植物工厂节能环境控制技术研究，课题组优化并开发研制20套水冷式植物工厂LED面光源系统，开发了基于无线和网络监控的水冷式植物工厂LED面光源控制系统，研发了基于光温耦合的节能综合控制系统，研发了1套基于光温耦合的智能控制实验装置，初步获得了莴苣光温耦合的参数动态趋向，初步了解了油菜温度参数。

在项目推广应用方面，杨其长说，本项目主要采用产学研相结合的模式进行技术研发工作，项目中有多个课题为企业主持或企业为主要参与单位，具体包括上海都市绿色工程有限公司、北京京鹏环球科技股份有限公司、北京中环易达设施园艺科技有限公司、东营泰克拓普光电科技有限公司等。

2

赵春江

精准作业技术与装备

让农业更“高大上”

“”计划项目“农业精准作业技术与装备”由北京市农林科学院牵头实施，包括“粮食作物规模化生产精准作业技术与装备”、“棉花规模化生产精准作业技术与装备”、“设施农业数字化管理与精准化作业技术研究”、“果园精准生产技术与装备”、“动物精细养殖关键技术与装备”、“农业精准管理方案数字化设计与验证”六个研究课题，课题分别由北京农业智能装备技术研究中心、新疆生产建设兵团石河子国家农业科技园区、上海交通大学、中国农业科学院柑桔研究所、上海海洋大学、华东交通大学六个单位承担。

项目首席、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江介绍，年度项目组继续按照工作计划有条不紊地推进项目的实施，按照粮食作物规模化生产、棉花规模化生产、设施农业、果园、畜牧养殖和水产等主要规模化生产领域精准作业关键技术研究方案，继续开展了大田作物精准监测、精准喷施控制、轻简农田作业机械自动导航、规模化旱田/水田环境精准栽植、肥药精准施用技术等共性关键技术的研究。

项目开展了设施农业智能化监测控制技术、设施温室节能多目标优化控制技术、园艺产品标准和操作规范的数字化与自动化技术等设施精准生产关键技术研究；继续开展了果园精准化生产关键技术研究，开展了适应大规模水产养殖精准生产的水质实时监测与控制、精准过程管理、水产品质控制等领域技术研究，研究了家畜生长与环境信息中动物个体生理参数采集传输技术，研究农业精准管理方案数字化设计技术。在开展研究的同时，逐步开展了相关技术设备与产品的研制开发工作，并将部分课题成果在示范区进行了现场示范。

就拿年来看，项目在年1月~年12月期间，开展了大量的研究工作，取得了显著的研究进展，发表论文83篇，其中SCI/EI40篇；申报专利44项，其中发明专利31项；申请软件著作权19项；培养研究生61人，其中博士研究生14人。

赵春江说，在大田精准监测技术装备研制方面，研究人员主要围绕叶片温度、叶片湿度和茎秆生长的无线传感器网络感知节点研究、传感器网络数据压缩算法、传感器网络内缺失数据估计算法和通信协议仿真研究等方面开展工作。

在粮食作物规模化生产精准作业管理智能决策系统开发，研究人员通过对黑龙江农垦红星农场和七星农场等规模化农场的考察和需求调研分析，完成了系统功能需求分析、数据库设计、软件概要设计等系统设计工作，完成了大田粮食作物规模化生产精准作业管理智能决策系统设计，系统按照管理与智能决策，并结合农场实际管理需求划分为农场生产信息管理、土壤参数信息管理、作物病虫草害信息管理、农场生产信息辅助决策、测土配方施肥辅助决策和病虫害防治辅助决策六大功能模块。

在一体化精准作业监测与集成控制技术装备方面，研究人员以典型国产中型拖拉机-东风DF为平台进行智能转向试验。智能转向装置由转向执行机构与转向控制2部分组成。转向执行机构为液压控制型，利用拖拉机原有的液压转向部件（转向器及转向油缸），在液压回路中并联自动转向控制阀组。所设计的转向控制系统具有很好的快速性和准确性，能够满足拖拉机转向控制的要求。

在玉米精准播种监控关键技术研究方面，研究人员研制了玉米精准播种监控系统，主要由播种监控传感器、地速传感器、监测模块和显示终端组成。完成了对对玉米播种机监控传感器的选型，选用高精度、高可靠性的反射式红外光电传感器，完成了监控模块和显示终端的硬件设计，研究了玉米下种信号脉宽阈值的自适应选取算法，以及播种密度的实时计算与更新方法，开发了系统软件程序，通过显示终端实时显示各个种管状态、播种作业参数，并且对异常的排种状况进行图形化显示和声光报警。

赵春江介绍，在成果应用推广方面，项目组在基于无线传感器网络的大田作物精准监测技术的研究过程中分别与大兴圣泽林果业有限公司、北京昌平南口农场、新疆乌鲁木齐农业局示范基地、深圳利农集团、四川省广安市广安区国家农业新品种示范基地和青海省国家现代农业示范基地建立了广泛而深入的合作关系，通过这些单位在无线传感网监测技术装备方面提出的应用需求，课题组有针对性的进行了研究和开发，同时利用这些单位现有的成熟条件开展相关技术研究和试验，为大田作物无线传感网监测技术的进一步研究和示范应用奠定了基础。

同时，在项目施过程中还与大型农机制造企业奇瑞重工股份有限公司等建立了紧密的合作关系，结合奇瑞重工股份有限公司在大中型拖拉机、谷物收获机等农机具的技术优势，同企业在拖拉机导航控制技术、农机具导航定位技术、谷物测产技术等方面进行协同研究，充分发挥各方在产学研方面的优势，为课题研究和技术应用提供了一个良好的平台。

3

张启翔

林果花草新品种创制研究

再上新台阶

日前，据计划现代农业技术领域“林果花草分子育种与品种创制”项目首席专家北京林业大学大学副校长张启翔介绍，该项目解决了林果花草分子育种与品种创制的一些实际问题，创制了一批具有重要育种性状的新种质和新品种，项目进展总体顺利。

本项目主要目标是围绕国家经济与社会发展对重要林木、果树、花卉、草类优良新品种的迫切需求，以全面推进林果花草分子育种产业为核心，建立或完善一批重要林果花草的分子育种及新品种创制核心技术，大幅度提升我国林果花草新品种创制的研究水平，攻克一批分子育种关键技术，保障林果花草产业安全、健康、持续发展。

项目以杨树、白桦、桉树、柑橘、羊草、牡丹等植物为研究对象，利用新一代高通量测序、基因表达谱、分子标记辅助育种、细胞工程、多基因聚合育种等技术结合，创制抗性及品质改良的林果花草类种质资源，筛选出一批有重要应用价值的功能基因和调控因子，建立和完善林果花草的多基因聚合育种、分子设计育种、分子标记辅助选择育种等技术平台，提高我国在林果花草植物分子育种等方面的自主创新能力和竞争力，创制一批重要经济及农艺性状改良的新品种，从而提高我国的林果花草的国际市场竞争能力。

研究团队建立杨树高效品种创制和分子育种技术体系及技术平台，针对性状改良的要求，进行快速基因的聚合，培育出目前急需的优质高抗杨树新品种；完成白桦基因组的测序工作和重要性状相关的QTL定位的标记实验；继续完善落叶松、马尾松和杉木胚性干细胞诱导与同步化技术、转化体筛选技术，建立落叶松、马尾松和杉木基因功能验证技术体系，筛选了杉木分子标记和优良无性系。

研究人员构建1个苹果分子标记连锁图谱，获得72个与果实质地性状相关QTL位点，获得4个与苹果枝干轮纹病相关QTL位点,完成了对苹果抗盐及色素相关基因的功能鉴定；获得用于柑橘抗溃疡病、短童期等研究的有性群体3个，建立起短童期种质早实枳的转基因再生体系并获得一批转不育基因的柑橘新种质；构建完成桃SNP高密度遗传图谱，完成梨黑斑病抗性、砂梨果皮褐色、梨红皮/绿皮性状、桃肉质类型、桃综合香气、桃酸度分子标记的开发。

研究团队还利用构建的梅花高密度遗传图谱，首次解析垂枝的分子遗传机理，基于SLAF-seq技术和SSR标记构建首张牡丹遗传图谱，对作图群体的枝、叶、花和果实4大类共27个数量性状进行了QTL分析；创制了一批抗病抗逆、观赏价值高的月季、菊花、百合及观赏草优良材料。

张启翔说，同时，由于林木育种周期长，对于杨树等速生树种来讲，一个品种的选育一般至少需要15年的时间，并且种植区域也比较广泛，立地条件相对较差，受困难、恶劣环境、极端气候等不良因素等影响较大，更加大了林木新品种培育的难度，因此对于林木育种资助和扶持应给予长期







































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