科技赋能农业:无人机精准预测 助力承德燕麦种子增产增效

本期作者

姓名：吕志佳

学院：草业科学与技术

导师：毛培胜

 引言 

图1 微喷带浇水

在河北承德鱼儿山脚下，一片深褐色的土地刚刚完成播种，整齐的垄沟间，黑色的滴灌管道喷涌出细密水雾，在柔和天光下折射出微光。远处，郁郁葱葱的林带与矗立的白色风力发电机，共同构成一幅静谧而充满现代感的农田画卷。然而，这幅宁静画面的背后，正进行着一场融合传统农学与前沿科技的创新实践——一项利用无人机技术精准预测燕麦种子产量的试验研究在此展开，为提升我国优质饲粮作物生产能力探索新路径。

燕麦（Avena sativa L.）作为重要的粮饲兼用作物，其种子高产稳产对于保障粮食安全和畜牧业发展具有重要意义。然而，与大作物相比，关于其种子产量形成关键影响因素的系统性研究相对匮乏，制约了产量潜力的充分发挥。为破解这一难题，以中熟燕麦品种“蒙农1号”为研究对象的生产试验，于2025年在河北承德鱼儿山地区精心部署。试验的核心目标，是探索并建立一套基于无人机遥感技术的燕麦种子产量预测模型，实现从“经验判断”到“数据预测”的跨越。

背景：聚焦产量形成，寻求技术突破

燕麦的种子产量是品种遗传特性、田间管理措施与生长季气候条件综合作用的结果。传统的产量预估多依赖于后期采样和经验判断，存在时效滞后、代表性不足等问题，难以对生产过程中的精准调控提供及时指导。承德鱼儿山地区独特的生态条件（如昼夜温差、光照、土壤特性）为燕麦生长提供了良好环境，但也对精细化的田间管理提出了更高要求。在此背景下，研究团队选择该区域作为试验场，旨在通过高科技手段，深度解析当地条件下燕麦产量构成要素的动态形成过程。

图2 传统的气象观测站

技术核心：无人机“天眼”，洞察奥秘

本项试验的最大亮点，在于将无人机遥感技术深度整合到燕麦种子生产的全过程监测中。研究团队利用搭载多光谱、高光谱或可见光相机的无人机，在燕麦的关键生育期（如分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期）进行定期巡航拍摄，获取高时空分辨率的田间影像数据。

这些航拍数据经过专业软件处理，能够提取出一系列与作物长势和产量密切相关的植被指数，例如归一化差异植被指数（NDVI）、叶面积指数（LAI）等。这些指数如同作物的“健康密码”和“生长日记”，能够定量化反映燕麦群体的植株密度、叶面积动态、生物量积累、叶绿素含量乃至可能的水分胁迫状况。通过将这些动态遥感数据与同期田间实测的农艺性状（如株高、分蘖数、穗数等）以及最终实测的单位面积种子产量（千粒重、穗粒数等）进行大数据关联分析和机器学习建模，研究旨在构建出能够在生长早期或中期即可较为准确预测最终种子产量的模型。

图3 无人机预测

实践应用：精准管理，降本增效

该技术一旦验证成熟并推广应用，将为燕麦种子生产带来革命性变化：

产量早期预判： 在收获前数周甚至更早，生产者即可获得相对可靠的产量预估，有利于提前规划仓储、物流、销售策略，稳定市场预期。

精准农艺调控： 通过无人机发现的田间长势空间差异（如局部苗弱、缺肥、病虫害早期迹象），可以实施变量施肥、精准灌溉、定向施药，极大提高水肥药利用效率，降低生产成本，减少环境污染，实现节本增效和绿色生产。

优化品种与栽培方案： 积累的不同地块、不同管理措施下的多维度生长数据，能为评价“蒙农1号”在该生态区的适应性、优化其配套栽培技术规程（如最佳播种密度、肥料运筹、灌溉制度）提供坚实的数据支撑，助力品种潜力充分发挥。

保障种子质量： 及时监测有助于识别可能影响种子质量和纯度的风险点，提升产出种子的整体品质。

图4 播种完的燕麦

深远意义：科技兴农，振兴乡村

在承德鱼儿山开展的这项试验，不仅是燕麦生产领域的技术创新，更是智慧农业理念在北方农牧交错带的一次生动实践。它展示了现代信息技术如何与传统农业深度融合，将曾经“靠天吃饭”的农田，变成可感知、可分析、可智能管理的现代化生产单元。这对于提升我国燕麦产业的整体科技含量和市场竞争力，保障优质饲草料供给，促进承德乃至类似生态区域农业的高质量发展与乡村振兴，都具有重要的示范和推动作用。

展望未来，随着无人机预测模型的不断完善以及与物联网、人工智能等技术的进一步结合，农业生产将变得更加智能、精准和高效。承德鱼儿山这片浸润着科技水雾的燕麦田，正预示着中国现代农业更加广阔和充满希望的未来。