郭锐陕西省航天育种工程技术研究中心

一、前言

农业是国民经济进展和社会稳定的基础，“三农”工作始终被视为国家工作的重点，摆在治国理政的重要位置。从2004年起中央一号文件持续聚焦农业，既体现了国家对农业和农村的重视，也体现农业和农村的重要性。全面建设社会主义现代化国家，最艰巨最繁重的任务仍然在农村。农业农村农民咨询题是关系国计民生的根本性咨询题，面对21世纪新的事情和新的局面，中央政府提出实施乡村振兴战略。经过推进乡村产业、人才、文化、生态和组织等方面的振兴，实现乡村社会经济文化整体繁荣兴旺。

航天农业应用技术是目前最具有科技含量的农业新兴应用技术，是世界农业领域中尖端的科学技术课题之一。航天农业的诞生与进展为我国现代化农业的进展提供了一条高新科技的道路，实现航天科技对生产力的有效转化，解决了农村产业和农民就业咨询题，确保群众长期稳定增收、安居乐业，推动乡村产业振兴。

二、航天农业及其特点

航天农业是集航空航天技术（高空探测火箭、航天育种、无人机技术等）、卫星应用技术（遥感技术、卫星通信、北斗定位、气象卫星等）、互联网+技术（物联网、大数据、云计算等）、生物技术、农业种植技术等一系列集最新科技于一体的新型高科技农业。

航天农业，用航天技术服务、改造、提升中国农业，全面提高农业生产技术含量、提高生产效率，以降低成本，增加农业国际竞争力，实现可持续进展，保证稳定产出和供给，为国民经济稳定进展提供坚实基础。

航天农业时代，随着越来越多更具科技含量的新技术新设备新设施应用到农业领域，农业的生产模式、运营模式、组织治理模式等必将会发生重大的变化。

航天农业相较传统农业有以下特点。

1.空间生物技术：经过航天搭载诱变，分子生物技术和传统技术相结合，定向培养优质、抗逆、高产植物新品种和特异性品质。

2.航天航空技术：依照火箭增雨作业的原理和火箭飞行速度和高度的关系分析技术，确定作业目标、时机和部位；依靠农业无人机对农业进行农田药物喷洒、农田信息监测等应用，提高效益和安全性。

3.卫星应用技术：将卫星遥感技术与农学各学科及其技术相结合，利用遥感技术进行土地资源的调查；利用卫星作为中继站来转发无线电波，实现卫星通信；利用北斗定位导航技术建立农业农田治理数据库、定位土壤取样检测，合理施肥灌溉；建立气象无线传感器网络，实现农田精确的天气预报，依照大数据的统计数据，对一系列妨碍农作物正常生长的灾变采取预防措施。

4.可持续进展：将来农业生产更注重生产的可持续性，任何竭泽而渔的手段都会给将来生产埋下毁灭的种子；将来农业生产分工更细，各个生产环节和专业之间的协作将更加紧密，高度的商业化才能促进整个产业的协调进展，利润均衡，和谐共赢。

5.建立与航天农业相习惯的政府宏观调控机制：将来农业生产的规模更大，市场经济的盲目性对农业生产造成的危害也会更大，建立与之相习惯的宏观调控机制，补齐农业生产进展的短板是必要和必需的。

三、航天技术与农业生产深度融合

卫星遥感、空间科学试验、卫星通信、卫星定位等航天技术与将来农业的生产息息相关，能够深度的参与农业生产的全部过程（图1）。

图1 航天技术参与农业生产全过程

1.农业资源调查

国民经济的进展先要制定规划，制定规划的前提是了解“家底”，卫星遥感技术差不多深度参与到了那个过程中，定期的国土资源调查算是了解“家底”的过程，随着遥感技术的进步，目前能够利用各类专项遥感数据快速而精准的完成这一过程。农业生产是先进遥感技术的受益者，将来农业的生产将是：资源调查→国土空间规划→土地利用规划→基本农田红线→农业进展规划→作物种植布局→作物种植打算。

森林大多分布于山地区域内，人迹罕至，进行森林资源调查是十分艰难的工作。利用卫星遥感结合无人机遥感，则能够比较轻松迅速以较小的代价完成对森林资源的调查，从而制定合理利用和培育打算。

随着将来农业规模化进展，农业生产再也不能像过去一样跟风种植，“什么东西效益好，迅速无限扩张；什么东西效益差，迅速萎缩”。利用先进的卫星遥感技术，及时了解种植趋势变化，制定合理的种植布局和支持与引导政策，能够合理平衡各类农作物的种植规模，避免无序扩张带来的“谷贱伤农”事件，也避免各类农产品供给的大起大落，保障社会平稳进展。

随着社会经济的不断进展，关于农业资源的信息需求逐渐增大，经过不断进展的遥感技术和地理信息系统等技术，利用深度学习和多种遥感图像分类办法开展多平台、多阶段、多类型农业资源遥感监测，能够随时掌握农业资源利用动态。利用遥感技术，可依照地形、作业状态和路径，自动调节播种孔道或喷洒流量避免漏播，减少重复播种的面积，并且能最大限度地为用户节省时刻和燃油，提高经济收益。

2.农业气象监测

农业生产与气象紧密相关，长中短期天气预报、长期气象监测、灾害性天气预警与监测、森林火险预警与监测等这些方面卫星遥感比传统地面监测更加准确、快捷。尤其是局部短期灾害性天气的气象监测则更能避免巨大的财产损失。

在地面气象观测获得的数据中，能够将有用的信息编制成为气象信息数据库。将这些数据与农业生产相结合，能够给农业生产提供相应的气象信息服务（图2）。对农业生产的气象信息能够进行精准的预报，帮助农民提高农作物的生产，以及农作物的播种、收获的时刻安排。帮助农户预警可能浮现的对农业生产不利的天气事情，使农户能够提早预知并进行防范和解决。例如在高温天气中，依照气候高温持续时刻的长短选择对农作物进行及时的灌溉，完善气候灾害的预测和解决措施，使农作物在生长过程中能够趋利避害，为农业的生产提供可靠的保障。

图2 农业气象监测

3.农业生产过程中的不间断监测

农业生产中农作物的健康生长离不开环境的支持，对土、温、光、水、气、肥等进行实时监测，掌握其变化事情，做出有效的应对措施，促进农作物健康生长，为获得丰收奠定基础。

利用卫星遥感技术能够快速大面积对土壤墒情、肥力、污染、温度进行监测从而判定作物生长环境；利用卫星遥感技术依照覆盖度、叶面积、叶绿素含量等多项指标进行监测从而判定农作物的生长事情；利用卫星遥感技术能够快速大面积准确获取农作物病虫害尤其是传播性病虫害的发生区域及扩散速度从而制定合理经济的应对措施；综合多项监测结果则能够准确预估农作物的产量从而提早布局应对期货市场的变化，保障市场供应的平稳。

监测技术的应用，可以全面地掌握每一台机器的具体位置以及每一台农业机械当前工作状态，经过计算机整理，分析整体农业机械的应用事情，保证农业机械作业的可靠性，相关技术人员也可以第一时刻获知农业机械浮现的故障咨询题，以便迅速进行处理和解决。实时监测技术的进展，实现农业自主导航、精准施肥、精准播种、智能灌溉等功能，农业生产将实现智能化、数字化、自动化（图3）。不仅提高了农业生产和治理的效率，还降低了劳动力成本和环境污染。

图3 精准位置服务系统

4.航天育种

航天育种是指将植物种子、微生物或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净）的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。航天育种具有：变异多、变幅大、稳定快以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率较一般诱变育种高3～4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍，由8代左右缩短至4代左右。图4为航天育种原理流程图。

图4 航天育种原理流程图

华航一号水稻是我国首个经过国家农作物品种审定的“太空新品种”（图5），经过该品种再繁育，具备丰产、抗稻瘟病、矮秆等种质的新水稻品种超过四十个。

图5 华航一号

2020年11月24日，搭乘嫦娥五号登月，历时约23天、76万千米的一批“航二代”稻种，其父本母本均为航天育种成果，分别名为华航31号和航恢1508。此次搭载是全世界独一无二的绕月深空诱变研究，实现了水稻种子深空搭载的首次突破。

鲁原502是由山东省农业科学院原子能农业应用研究所和中国农业科学院作物科学研究所以航天突变系9940168为母本、济麦19为父本经田间系谱法选育而成的小麦品种。鲁原502年推广面积超过1500万亩。目前，鲁原502小麦累计推广面积超1亿亩，成为我国三大主推小麦品种之一。

自1987年以来，我国利用航天育种技术差不多诱变育成一系列高产、优质、多抗的作物新品种、新品系及新种质（图6），其中很多属于具有突破性妨碍的优良突变。实践证明，航天育种是培育优良新品种的有效途径，可以为促进农作物育种开拓新的思路和方法。

（a）航椒4号（b）航茄7号（c）太空黄瓜 图6 航天育种新品种

截至2022年，利用航天育种技术先后培育出水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、莲藕、苜蓿等较为成熟、大量推广的作物新品种。目前已经过国家级或省级审定的新品种或新组合有260多个，培育成了一批高产、优质、多抗的粮食作物、蔬菜作物、观赏植物、药用植物与其他经济作物等具有多种优势的新品系、新品种，为我国粮食安全做出了巨大贡献。

5.精准农业

精准农业采用3S(GPS、GIS和RS)等高新技术与现代农业技术相结合，按照田间每一块操作单元上的具体条件，经过“系统诊断、优化配方、技术组装、科学治理”，能够更好地利用耕地资源潜力、科学精准合理利用货物投入，以提高农作物产量和品质，降低生产成本，减少农业活动带来的污染，改善环境质量。相关于传统农业的最大特点是：以高新技术投入和科学治理换取对自然资源的最大节约和对农业产出的最大索取。

3S等高新技术在现代农业生产活动中应用，可以充分体现其诸多方面的功能，发挥优势作用。北斗导航技术在农业中的应用首先可以节省农业生产劳动成本，实现农业机械的无人驾驶，有效代替人工操作，减少人力劳动强度，降低人力成本（图7）。减少农业机械受到自然环境因素的妨碍，提高农业试生产作业效率，并可以对农业机械进行适时地调整，保证农业作业质量与作业精度。

图7 从3S技术到精准农业

6.无人驾驶农机

农业生产都在野外，条件相对略差。随着以卫星导航为基础的无人驾驶技术的成熟，无人驾驶农机差不多在许多地点浮现，将来的农业生产能够彻底由无人驾驶农机来实现，从而提高效率和解放劳动力。

四、结语

将来的农业生产将是航天农业的时代，随着将来航天技术的进展和应用，结合其他科学技术的进步，必将进一步服务将来农业。航天技术在农业生产中应用，必须向更加实用的方向进展，农业机械朝着自动化、无人化、智能化运行方向进展。航天技术应用于农业生产，从多方面推动我国农业现代化、智能化、科技化进展，对提升农业生产效率、作业质量有着重要的妨碍，推进乡村振兴的具体落实，真正实现产业兴旺、生态宜居、乡风文明、管理有效、日子富裕。

（刊于《卫星应用》2024年第一期）

来源：中国科技网