（范明生教授在田间示范现场开展技术讲解）

直击产业痛点 攻关智慧施肥核心技术

长期以来，水稻种植普遍依赖农户经验粗放施肥，施肥不足会造成减产，过量施用不仅推高种植成本、降低养分利用率，还会引发土壤板结、水体污染、温室气体排放增加等环境问题。如何在保障作物产量的前提下实现化肥高效利用，是全球农业亟待破解的难题。传统精准施肥方案受田间数据采集难、施肥决策不精准、农机适配性差等限制，难以落地应用。

2019年，范明生团队选定黑龙江建三江规模化水稻产区作为试验基地，确立“数据驱动—智慧决策—农机变量”研发路线，融合人工智能、遥感、作物模型和云技术等，攻克“气候—土壤精细分区、基穗肥智慧决策、处方图与智能装备融合”三大技术难点，研发出国内外首套水稻智慧施肥智能体V1.0系统。

该系统是专属稻田的数字化施肥大脑，通过对气候年型、土壤性质及水稻苗情的智能感知，经大数据模型运算自动生成地块级施肥处方图，并直接推送至农户手机APP与智能农机终端。农户只需在手机或智能终端一键下发指令，农机即可按地块需求自动完成差异化施肥，彻底告别过去“一刀切”的粗放管理模式，实现按需供肥、精细化管控。过去整片水田统一施肥，稻田长势参差不齐；数字化系统落地后，每一地块都能匹配专属处方，从根源上解决施肥失衡问题。

多点示范落地 实现节肥增收减碳多重效益

团队循序渐进开展示范推广，落地成效突出。2021年，团队在45亩试验田完成初步验证；2022至2024年，在建三江三大国营农场布设72处示范点，持续优化模型算法、构建技术落地模式；2025年建立3个万亩级示范区，开启整户连片规模化落地应用示范。

实测数据显示，对比传统种植模式，该技术可减少施肥1至2次，化肥施用量降低30%以上，减少施肥人工成本20%至25%；水稻产量提升5%至7%，单位产量碳排放减少30%至35%，每亩稻田节本增收100至160元。该技术既降低了水稻种植户生产投入、稳定了水稻产量，又减少了化肥流失带来的生态破坏，助力东北黑土地保护。目前该技术拥有国家发明专利4项、美国专利2项、软件著作权2项，团队联合北大荒集团和佳木斯农高区等协同推动技术大面积落地。

（范明生教授受聘中国农业大学首届小精尖领域首席专家）

深耕基础科研 破解国际学界学术争议

在应用技术攻关之外，团队聚焦碳氮循环研究，破解国际学术争议。2024年，团队在《全球变化生物学》刊发研究成果，揭示氮输入如何影响土壤不同有机碳库这一学界长期争议的课题。研究团队结合21年植被转换碳同位素监测与长期培养试验，证实氮输入会抑制有机碳库矿化，对不稳定碳库影响更为显著；短期变化源于微生物总量下降，长期演变则由细菌群落结构改变主导。

围绕养分管理的作物生理生态学原理，团队持续产出多项重磅成果：构建了兼顾产量、收益与环保的区域水稻施氮方案；首次揭示土壤质量、气候与产量的交互机制；明确了土壤有机碳与氮肥的交互作用及全球增产效应，化解持续半个世纪的学术分歧。相关成果陆续发表于《自然》系列国际顶刊，其中土壤质量提升作物气候韧性的研究入选2023年中国农业科学十大研究进展，实现了基础科研与应用技术的双向突破。

科教协同赋能 践行高校人才培养改革

丰硕成果的背后，是跨学科协同育人模式的有力支撑，也是中国农大落实“破五唯”改革的典型实践。范明生教授长期深耕土壤生产力与农田养分管理领域，同时打破学科壁垒，推动设立“中国农大建三江绿色数字农业研究生专项”，跨学科、跨学院协同招生，组织不同专业研究生扎根建三江农业生产一线，开展科技创新、田间技术示范与农户培训，将课堂理论转化为解决产业难题的实操能力，为农业数字化、智慧化转型输送复合型人才。

（范明生教授团队田间示范技术培训现场合影）

锚定国家战略 助力农业绿色长远发展

当前国家大力推进农业现代化与绿色低碳发展，《“十四五”推进农业农村现代化规划》明确提出推广化肥减量增效技术、治理农业面源污染。范明生团队的研究精准对接粮食安全、耕地保护、碳达峰碳中和三大国家战略。

下一步，团队将深化高校、企业与农高区政府三方产学研协作，持续迭代智慧施肥算法与系统，优化智能农机适配能力，不断扩大技术推广范围。团队将坚持基础理论与产业应用同步推进，以科技创新统筹经济效益、生态效益与社会效益，打造可复制、可推广的智慧精准施肥样板，持续为我国农业高质量绿色发展注入科技动能。

责任编辑：吉燕 张朝辉 张静