绿色高效激光补光技术

光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一。光通过影响光合作用、光形态建成和光周期来调节植物的生长发育，由于所处气候带不同或季节变化等原因，有时候农作物不可避免的生长在弱光逆境中。近年来，我国大部分地区冬季经历了长时间的雾霾天气，导致的低温寡照给设施蔬菜的种植带来了严重的生长障碍，甚至是毁灭性的打击。另外，近年大量出现的光伏温室也对作物造成较大的遮光影响。农作物长期的弱光生长会导致植株营养体不健壮、落花落果严重、果实发育缓慢、含糖量降低、产量下降、品质变劣等问题。因此，利用人工光源进行补光，降低弱光逆境对农业生产的不利影响，帮助设施作物快速、安全生长，提高产量、品质和效益是一项必要措施，也是解决作物全年高效生产的重要因素。植物生长对人工光源的要求体现在光谱性能、发光效率和使用寿命等方面。在光谱性能方面，既要求光源能保证植物光合对光质的需求，又要尽可能减少多余的无效光谱和能耗；在发光效率方面，要求发出的光合有效辐射量与消耗功率之比达到较高水平；在其他性能方面，希望人工光源的使用年限长一些、光衰小一些，性价比高一些。

目前，市场上的植物生长补光灯多为荧光灯、钠灯和LED灯，但此类产品存在能耗较大、布线成本较高、使用环境和作用有限等问题，不适合设施农业和大田作物的大面积推广应用。如何使植物生长补光装置尽可能减少无效光谱和能耗，减小发光效率光衰，增大光激励性能，提高性价比成为当前研究植物生长人工光源的关键问题。

北京中农博后农业科学研究院、中国农业大学等单位的专家团队设计发明了一种采用半导体激光器合成植物光合作用主要光谱技术的新型激光植物生长补光装置，具有精准高效、低耗节能、绿色安全的特点，发射的激光波长及配比设置科学，激光光质、光强和照射时间可智能控制，可弥补由于季节天气变化、雾霾、浮尘遮挡等原因对作物造成的弱光逆境影响，具有传统补光灯不可比拟的优势，在农业生产中的应用推广具有良好的发展前景。通过构建与优化作物绿色高效激光补光及配套栽培技术体系，以绿色创新技术进行生态精品农产品生产。

本科技创新成果加快了激光在农业照明领域的应用研究和技术集成创新，以各类温室、大田、植物工厂等作为研究环境，开展果蔬绿色高效激光补光技术应用、光伏温室激光补光技术应用、粮食绿色生产激光补光技术应用、植物工厂补光技术应用等，并进一步进行激光补光对不同作物品种和不同生长阶段应用效果的分析研究，为作物高效补光及配套栽培技术体系的构建与优化提供有益借鉴，为绿色高效生态农业的持续健康发展提供重要的科技支撑和技术保障。

“激光植物生长补光装置的研究与应用”项目经农业部科技发展中心进行科学技术成果评价，科技成果评价结论为达到国际领先水平。

生物链富硒循环农业技术体系

硒作为世界卫生组织推荐的人体必需补充的微量元素之一，被国内外医学界和营养学界誉为“生命的火种、抗癌之王、心脏守护神和天然解毒剂”，对人体健康具有非常重要的作用。临床试验证明，硒对人体的多种疾病预防和治疗有很好的效果。在国际硒的营养研究和产业快速发展背景下，国内开发硒资源、利用硒资源、发展硒产业的热潮正在兴起。食用富硒农产品是当今公认的最安全、最有效、最科学的人体补硒方法，既食用安全，又易吸收。采用富硒种养技术，不仅能提高产品产量，改善品质，增加产品附加值，还能帮助农业增效、农民增收。目前，富硒农产品是典型的特色、特质、特效“三特”食品，深受市场欢迎，发展前景广阔。

中国作为严重缺硒国家，富硒技术的研究应用与技术推广具有十分重要的社会价值和广阔的市场前景。富硒农业是功能农业的重要研究领域，对于推动农业特色化、精品化、功能化发展，增加农产品附加值、推动农业转型升级以及提升人民生活品质、提高人民健康水平都具有重要意义。国家有关部门也在政策、标准、宣传方面逐步加强支持力度，推动富硒产业快速发展。

2017年5月，由北京中农博后农业科学研究院、中国农业大学与二商集团北京二商生物科技有限公司联合组建的富硒农业科技创新中心正式挂牌成立。富硒农业科技创新中心以“多重生物链硒转化”专利技术为基础，围绕富硒技术在种养殖初级农产品、功能性食品、食药添加剂、饲肥料、农田土壤改良等方面的应用开展工作，探索和推动富硒技术在技术升级、产品升级和产业化运营方面的实践和应用，实现富硒农业关键技术的创新突破，做好富硒农产品标准化和精深开发的研究工作，有效推动富硒农业技术创新与产业健康规范发展。中心已申请包括“一种生产富硒鸡蛋的方法、一种生产富硒饲料添加剂的方法、一种富硒高蛋白活性肽添加剂的制备方法、一种多功能富硒液体肥料及其生产工艺、一种富硒生物肥料及其制备和使用方法、一种环保富硒土壤肥力修复材料及其制备方法、一种富硒添加剂的制备方法及其生产设备、生物质络合有机硒的制备方法及其生产设备、生物质络合有机硒的制备设备、固体发酵一体机、一种富硒添加剂的制备设备”等8项国家发明专利和3项实用新型专利。

具有自主知识产权的高安全、标准化的多重生态链硒转化技术涉及“微生物转化”、“昆虫转化”、“二次动物转化”和“植物转化”等多个技术与工艺环节，通过构建“研发生物富硒饲料-养殖键康富硒畜禽-生产富硒土壤调理剂及有机肥–培养健康富硒土壤-种植健康富硒作物–加工富硒农畜产品”的养殖业、种植业、加工业的现代生态循环农业体系，实现畜禽粪便和农林废弃物的无害化处理和资源化利用，而且使得土壤缺硒地区的富硒农畜产品相比天然富硒区域的产品在硒含量以及硒形态等方面更具优势，在有效改良种植地土壤的同时，生产的生态精品富硒果蔬、畜禽产品更具优质、健康、安全的品质，在市场上更有竞争力和品牌影响力。通过发展优质、高效、生态、安全的绿色农业，有效推进农业供给侧结构性改革和农业绿色发展，带动农民增收致富，提升人民生活品质和健康水平，促进富硒农业产业健康可持续发展。

多重生物链硒转化技术路线

智慧农业物联网技术

物联网是在通信网和互联网基础上的网络应用拓展，它利用感知识别技术与各种智能装备对物理世界进行感知识别后经过网络互联进行计算处理和信息挖掘，通过物-物、人-物的信息传输、共享、交换与无缝链接实现对物理世界的实时感知控制、精确化管理和智能化科学决策。农业是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的重点应用领域之一，物联网技术为农业现代化的快速发展提供了前所未有的机遇。农业物联网技术的研究应用是现代智慧农业发展的需要，也是衡量一个国家综合科技实力与农业发展水平的重要标志。农业物联网应面向集约、高产、高效、生态、安全的现代农业发展需求，综合运用无线传感器技术、移动通信技术、自动化技术、作物安全生产与高效栽培技术、病虫害综合防治技术、土壤肥料资源高效利用技术等，实现跨学科、多领域高新技术综合应用支撑下的环境信息精确监测、生产过程精准管理、肥-水-药智能实施、病虫害智能诊断与监控预警、农产品质量安全监管与追溯等目标，这也是农业物联网未来发展的必然趋势。未来农产品质量安全溯源物联网也不应只注重农产品产后的流通环节，而应与产前农业生态环境监测、产中农业生产精细管理、产后农产品包装标识及物流配送等环节紧密结合，从而实现“从农田到餐桌”的全程监控与管理。

设施园艺物联网应用：

在设施园艺方面，农业物联网应用主要包括温室二氧化碳浓度、空气温湿度、土壤温度与含水量、光照强度等环境参数与作物长势等现场视频图像信息的远程实时精确采集、数据的可靠传输、系统分析决策与卷帘机、自动灌溉与施肥一体化等的自动控制等环节。通过物联网技术，对影响作物生长的环境参数实时监测，同时根据环境参数门限值设置实现自动化控制现场电气设备，亦支持远程控制和无缝扩展无线传感器节点，保证作物有一个良好、适宜的生长环境，真正使“作物-环境-栽培技术”构成的生产生态系统处于最佳生产状态，提升作物栽培的现代化水平，实现生产过程的智能化控制、科学化管理，达到作物高产高效、优质安全的目标。

大田种植物联网应用：

在大田种植方面，农业物联网应用一般面向于对农田资源环境信息、农田小气候、土壤肥力、土壤含水量、土壤温度、农作物长势、病虫草害、农机作业情况等信息的全面感知，通过对采集信息的分析决策来指导灌溉量、施肥量的精准调节，实现作物高产高效栽培与病虫草害综合防治及产后农机指挥调度等。

 畜禽养殖物联网应用：

在畜禽养殖方面，集成实时监测、精细养殖、产品溯源、专家决策管理于一体的畜禽物联网精细化养殖监控网络与系统已趋于成熟，养殖模式逐渐走向集约化、工厂化、智能化。

水产养殖物联网应用：

在水产养殖方面，基于传感器技术、无线传感网、智能处理及智能控制等物联网技术，集水质环境数据、图像实时采集与无线传输、智能处理和预测预警、决策支持等功能于一体的智能水产养殖系统已得到广泛应用。

农产品质量安全与追溯领域的应用：

在农产品质量安全与追溯方面，农业物联网的应用主要集中在农产品包装标识及农产品物流配送等环节。广泛采用条形码技术、电子数据交换技术、RFID电子标签等技术，实现了农产品供应链各环节溯源信息数据的自动采集和生产全程的网络化管理。