悠悠萬事，吃飯為大。從原始的刀耕火種到現(xiàn)代智慧農業(yè)，人類對糧食產量與安全的追求從未停歇。農作物生產是集合“耕、種、管、收、儲、運、銷”的完整鏈條，以芯片為“神經中樞”的科技賦能全產業(yè)鏈，不斷推動傳統(tǒng)農業(yè)向精準化、高效化轉型，讓“藏糧于技”從戰(zhàn)略理念轉化為實實在在的產能提升。

  耕種：土壤營養(yǎng)“體檢師”

  全球約95%的糧食來自土壤，在植物必需的18種營養(yǎng)物質中，土壤提供了15種，土壤質量好壞直接關系農作物的生長與產量。氮磷鉀是農作物生長的必需元素，充足且均衡的養(yǎng)分才能保證農作物的生長和發(fā)育，增強抗逆性、提高產量。目前農業(yè)生產多以化肥替代有機肥，施肥不當容易造成土壤養(yǎng)分失衡，對農作物和土壤結構產生嚴重傷害。

  掌握土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)才能對農業(yè)生產精準施策。傳統(tǒng)的土壤養(yǎng)分及環(huán)境檢測包含布點、采樣、分析等多個步驟，往往需要數(shù)周或更長時間，檢測成本高，結果易受干擾，無法及時準確為農業(yè)生產提供信息支撐。

  中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所研發(fā)了一款集成3D微電極的新型電容耦合非接觸電導檢測微流控芯片，這款芯片體積小、檢測靈敏度高，能縮短時間、提升準確度，讓現(xiàn)場快速定量檢測成為可能。

  微流控芯片被稱為“芯片實驗室”，是在微米尺度空間上構建的流體操作平臺，可以將傳統(tǒng)實驗室中的操作集合在一起，基于微流體力學原理控制流體的速度、方向和混合程度，實現(xiàn)復雜的化學和生物反應。中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所研發(fā)的這款芯片，微電極采用3D環(huán)繞結構，可以提高檢測靈敏度，解決了傳統(tǒng)微流控芯片難以檢測土壤磷含量的難題，十幾分鐘內就可以對土壤中的營養(yǎng)元素進行全面定量分析。

  成本低、檢測速度快，這款微流控芯片可以在田間地頭隨時檢測，快速了解土壤肥力，制定合理施肥方案，避免浪費。此外，基于定期檢測，還可以助農追蹤土壤養(yǎng)分變化趨勢，為選擇適宜土壤成分的農作物品類提供解決方案。甚至還可以精細化檢測，為田塊級施肥奠定基礎，從而提升農作物品質和產量，減少資源浪費和土壤污染。

  管護：身體康健“護理員”

  農作物生長期，管護是關鍵。依托智能化信息技術手段，農業(yè)生產管理更智慧，生產更精準，逐漸成為新趨勢。

  在江蘇等南方地區(qū)，稻瘟病、稻曲病等真菌病害在水稻種植過程中的風險較高，往往數(shù)十小時就能導致數(shù)十畝稻田倒伏，稻曲病還會產生黃曲霉素等致癌物，危害人類身體健康。

  孢子是農作物真菌病害的致病源，大小只有頭發(fā)絲直徑的十分之一，在農作物病發(fā)初期很難被發(fā)現(xiàn)，長期以來主要依靠人工監(jiān)測，準確性和時效性大打折扣。

  江蘇大學電氣信息工程學院楊寧教授團隊研發(fā)的載有氣流控制芯片的“小盒子”，讓農作物病害預防有了“診斷器”。這個“小盒子”利用指甲蓋大小的芯片精準捕捉孢子，通過特定的成像“放大”技術計算出孢子數(shù)量，然后將數(shù)據(jù)傳輸給物聯(lián)網(wǎng)平臺，結合傳感器采集的溫度濕度等數(shù)據(jù)判斷病害情況。平臺將分析結果傳給農戶，精準指導噴灑農藥，消滅病害。數(shù)據(jù)顯示，“小盒子”系統(tǒng)對水稻等農作物的孢子病害識別率達到85%以上，并且能夠精準定位病害源，最大定位誤差0.35米，真正做到了精準治療、對癥開方。

  江蘇大學研發(fā)的載有氣流控制芯片的“小盒子”

  河南省新鄉(xiāng)市平原城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)是中原農谷的核心區(qū)，10萬畝高標準農田里小麥一望無垠。示范區(qū)利用空間地理信息技術，采集地塊屬性、機井、田間物聯(lián)網(wǎng)設備等信息，打造數(shù)字化應用服務，實現(xiàn)對墑情、苗情、蟲情、病情、災情、肥情等多方面的監(jiān)測。

  田間地頭上的“智慧合桿”裝有攝像頭、氣象設備、殺蟲燈、信號收發(fā)器等裝置，桿底延伸的傳感器深入土層。高清攝像頭轉動，智能雷達可掃描方圓20公里內的蟲情，傳感器實時回傳墑情數(shù)據(jù)。土壤、氣象、病蟲害、苗情、墑情數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)健皵?shù)智大腦”，通過大數(shù)據(jù)模型計算發(fā)送到農戶手機上?！爸腔酆蠗U”就像是“農田醫(yī)生”，發(fā)現(xiàn)病害后自動啟動精準施藥，農戶不出家門，通過App就能澆水、施肥，實現(xiàn)了“一機在手管理萬畝良田”。借助科技的力量，傳感器嘗試代替農民手掌感知墑情、苗情，不斷提高農田的防災減災能力，助力糧食豐產豐收。

  儲藏：糧倉系統(tǒng)“保鮮師”

  糧食儲備是糧食安全的“蓄水池”，將糧食及時、安全收儲到庫，做到“顆粒歸倉”，是端牢中國飯碗的重要保障。確保糧食安全，既要保產量，也要減損耗，依托芯片技術的儲糧新模式，讓智慧減損成為新“食”尚。

  中科芯禾（深圳）科技有限公司研發(fā)的平倉機器人，搭載雷達系統(tǒng)，在糧倉內實時構建三維糧面地圖，可實現(xiàn)快速行走、自主避障、精準定位，將高低不平的糧堆修整平整，實現(xiàn)儲糧精準高效作業(yè)。

  由于來源不同，溫度、濕度、水分、雜質情況差異較大，糧食儲藏不當就會引起霉變，造成巨大損失。中糧科工無錫倉儲物流院的綠色智能儲糧技術，不僅可以實現(xiàn)千里之外實時監(jiān)測，還可以根據(jù)AI測算的溫度遠程“遙控”進行自動化通風、降溫、除濕。

  害蟲防治直接關系糧食儲藏安全，中科芯禾開發(fā)的芯核糧安儲糧害蟲防治平臺匯集了智能終端、物聯(lián)感知、數(shù)字孿生、AI預測等功能，可以對儲糧蟲害進行靶向誘捕和預警防治，還可以通過長周期監(jiān)測建立害蟲數(shù)據(jù)庫，訓練害蟲種類識別模型，提前預警，大幅降低人工篩監(jiān)工作量和熏蒸次數(shù)。

  精準感知、自主決策通風、害蟲預警防治，一系列信息化智能技術正重塑著傳統(tǒng)糧倉儲糧的新面貌。