藏粮于技的“芯”应用

悠悠万事，吃饭为大。从原始的刀耕火种到现代智慧农业，人类对粮食产量与安全的追求从未停歇。农作物生产是集合“耕、种、管、收、储、运、销”的完整链条，以芯片为“神经中枢”的科技赋能全产业链，不断推动传统农业向精准化、高效化转型，让“藏粮于技”从战略理念转化为实实在在的产能提升。

耕种：土壤营养“体检师”

全球约95%的粮食来自土壤，在植物必需的18种营养物质中，土壤提供了15种，土壤质量好坏直接关系农作物的生长与产量。氮磷钾是农作物生长的必需元素，充足且均衡的养分才能保证农作物的生长和发育，增强抗逆性、提高产量。目前农业生产多以化肥替代有机肥，施肥不当容易造成土壤养分失衡，对农作物和土壤结构产生严重伤害。

掌握土壤养分数据才能对农业生产精准施策。传统的土壤养分及环境检测包含布点、采样、分析等多个步骤，往往需要数周或更长时间，检测成本高，结果易受干扰，无法及时准确为农业生产提供信息支撑。

中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研发了一款集成3D微电极的新型电容耦合非接触电导检测微流控芯片，这款芯片体积小、检测灵敏度高，能缩短时间、提升准确度，让现场快速定量检测成为可能。

微流控芯片被称为“芯片实验室”，是在微米尺度空间上构建的流体操作平台，可以将传统实验室中的操作集合在一起，基于微流体力学原理控制流体的速度、方向和混合程度，实现复杂的化学和生物反应。中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研发的这款芯片，微电极采用3D环绕结构，可以提高检测灵敏度，解决了传统微流控芯片难以检测土壤磷含量的难题，十几分钟内就可以对土壤中的营养元素进行全面定量分析。

成本低、检测速度快，这款微流控芯片可以在田间地头随时检测，快速了解土壤肥力，制定合理施肥方案，避免浪费。此外，基于定期检测，还可以助农追踪土壤养分变化趋势，为选择适宜土壤成分的农作物品类提供解决方案。甚至还可以精细化检测，为田块级施肥奠定基础，从而提升农作物品质和产量，减少资源浪费和土壤污染。

管护：身体康健“护理员”

农作物生长期，管护是关键。依托智能化信息技术手段，农业生产管理更智慧，生产更精准，逐渐成为新趋势。

在江苏等南方地区，稻瘟病、稻曲病等真菌病害在水稻种植过程中的风险较高，往往数十小时就能导致数十亩稻田倒伏，稻曲病还会产生黄曲霉素等致癌物，危害人类身体健康。

孢子是农作物真菌病害的致病源，大小只有头发丝直径的十分之一，在农作物病发初期很难被发现，长期以来主要依靠人工监测，准确性和时效性大打折扣。

江苏大学电气信息工程学院杨宁教授团队研发的载有气流控制芯片的“小盒子”，让农作物病害预防有了“诊断器”。这个“小盒子”利用指甲盖大小的芯片精准捕捉孢子，通过特定的成像“放大”技术计算出孢子数量，然后将数据传输给物联网平台，结合传感器采集的温度湿度等数据判断病害情况。平台将分析结果传给农户，精准指导喷洒农药，消灭病害。数据显示，“小盒子”系统对水稻等农作物的孢子病害识别率达到85%以上，并且能够精准定位病害源，最大定位误差0.35米，真正做到了精准治疗、对症开方。

江苏大学研发的载有气流控制芯片的“小盒子”

河南省新乡市平原城乡一体化示范区是中原农谷的核心区，10万亩高标准农田里小麦一望无垠。示范区利用空间地理信息技术，采集地块属性、机井、田间物联网设备等信息，打造数字化应用服务，实现对墒情、苗情、虫情、病情、灾情、肥情等多方面的监测。

田间地头上的“智慧合杆”装有摄像头、气象设备、杀虫灯、信号收发器等装置，杆底延伸的传感器深入土层。高清摄像头转动，智能雷达可扫描方圆20公里内的虫情，传感器实时回传墒情数据。土壤、气象、病虫害、苗情、墒情数据都被传输到“数智大脑”，通过大数据模型计算发送到农户手机上。“智慧合杆”就像是“农田医生”，发现病害后自动启动精准施药，农户不出家门，通过App就能浇水、施肥，实现了“一机在手管理万亩良田”。借助科技的力量，传感器尝试代替农民手掌感知墒情、苗情，不断提高农田的防灾减灾能力，助力粮食丰产丰收。

储藏：粮仓系统“保鲜师”

粮食储备是粮食安全的“蓄水池”，将粮食及时、安全收储到库，做到“颗粒归仓”，是端牢中国饭碗的重要保障。确保粮食安全，既要保产量，也要减损耗，依托芯片技术的储粮新模式，让智慧减损成为新“食”尚。

中科芯禾（深圳）科技有限公司研发的平仓机器人，搭载雷达系统，在粮仓内实时构建三维粮面地图，可实现快速行走、自主避障、精准定位，将高低不平的粮堆修整平整，实现储粮精准高效作业。

由于来源不同，温度、湿度、水分、杂质情况差异较大，粮食储藏不当就会引起霉变，造成巨大损失。中粮科工无锡仓储物流院的绿色智能储粮技术，不仅可以实现千里之外实时监测，还可以根据AI测算的温度远程“遥控”进行自动化通风、降温、除湿。

害虫防治直接关系粮食储藏安全，中科芯禾开发的芯核粮安储粮害虫防治平台汇集了智能终端、物联感知、数字孪生、AI预测等功能，可以对储粮虫害进行靶向诱捕和预警防治，还可以通过长周期监测建立害虫数据库，训练害虫种类识别模型，提前预警，大幅降低人工筛监工作量和熏蒸次数。

精准感知、自主决策通风、害虫预警防治，一系列信息化智能技术正重塑着传统粮仓储粮的新面貌。

编辑｜李紫来审核｜赵允

来源｜新华社