为展示现代物理农业工程技术近几年的创新与发展成就，记录行业技术进步的足迹，推动技术进步和产业发展，中国农业机械学会现代物理农业工程分会、农业工程杂志社组织了“第二届全国现代物理农业工程技术优秀创新项目”评选活动，经过专家的认真评审，共有9个项目获此荣誉，本期将就这9个项目进行简要介绍。
植物工厂光环境调控快速提升水培叶菜品质技术创新与应用
承担单位：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
技术优势
（1）节能、快速、高效。利用节能光源，延长光周期，能在2—5天内快速提升产量和营养品质，与全生产过程调控方法相比，该技术更加节能、快速、高效。
（2）使用方便。该技术应用不改变栽培的其他环境因素，不追加其他设施条件，仅改变光照周期就能达到理想效果，生产者运用十分便捷。
（3）可与营养液调节搭配，更加高效。该技术如果同时实施营养液调控，效果更佳。
创新点
利用LED、荧光灯等节能光源，在人工光植物工厂水培叶菜采收前，实施24小时连续光照2—5天，可大幅度提升叶菜的产量和营养品质，解决了长期以来水培叶菜营养品质低的难题，极大地促进了我国人工光植物工厂产业的研发、推广和应用，已成为植物工厂水培叶菜生产的必需技术，推广应用前景广阔。
土壤机械化消毒装备消除连作障碍的应用
承担单位：北京农业信息技术研究中心、北京市农业技术推广站、北京市农业机械试验鉴定推广站
技术优势
针对土壤连作障碍危害难以根除的顽疾，采用机械化作业和信息化监控结合的集成创新方法，基于物理手段搭建高温灼烧和可变压力注射两种智能化作业平台，实现土壤物理消毒作业内部温度变化和水分蒸发数据的传感器动态监测和精确控制，提出精确控制消毒火焰温度和植物药剂量的数学模型。开发适合大面积推广的土壤消毒变量控制器，研制弹性履带差速驱动精准变量土壤消毒机。
创新点
提出基于动态监控调节机械化消毒作业参数的控制数学模型，首次采用旋耕深度调节和高压注射量精控方式，完成土壤消毒一体化耦合。
基于冷等离子体种子播前处理的植物育种新技术
承担单位：山东省种子有限责任公司
技术优势
冷等离子体种子播前处理技术应用于遗传育种，效率更高，速度更快，没有多余的随机突变，突破了传统育种获得亲本材料周期长、经济投入巨大的缺点，缩短了育种周期，在育种方法和手段上具有先进性。应用冷等离子体处理亲本材料，促进了座位特异性点突变，对基因组特定序列进行修饰，用来创造新的等位基因，基因序列的微小变化对于植物基因型可以产生显著的影响。通过育种方法的创新，可较快获得一批有价值的高产、抗病、优质、早熟、抗逆性好的育种材料，丰富了农作物的种质资源。
创新点
（1）创新育种方法和手段
该项目提出了一种基于冷等离子体种子处理技术的作物育种新方法，突破了传统植物育种低水平同质化严重和转基因育种潜在危险，填补了我国农业科学领域中非电离辐射技术在植物育种上应用的空白，丰富了植物种质资源，在植物育种方法和手段上具有先进性。
（2）缩短育种周期
根据冷等离子体在激活植物种子性状的记忆性和活力表达性的特征，把冷等离子体作为一种新型诱变剂，诱变植物发生DNA点突变，突破了传统生物育种低水平重复操作，缩短了育种周期。
（3）安全环保
该项技术可以利用重组DNA技术在植物品种早期选择阶段引入新的性状，而最后获得的植物基因组不含任何外来DNA系列，终产物没有外源基因，保证了作物的基因安全。
声波对加工番茄生长发育及产量、质量的影响
承担单位：河套学院
该项目探讨了声波与植株调整对加工番茄的光合生理、光合产物积累与分配和产量，以及对水分利用效率变化的影响，阐明了声波与植株调整调节下加工番茄光合机理及其产量形成机理，为生产实践提供了理论依据。
（1）声波与植株调整对加工番茄生物学特性的影响
声波处理增加叶面积，叶面指数提高。声波处理和植株调整利于加工番茄持续保持较大叶面积。声波使叶绿素合成速度加快，叶片叶绿素含量增加。声波处理加工番茄光合速率显著提高；植株调整对加工番茄不同生育时期的光合速率影响不同，在开花坐果期不显著，盛果期、成熟期和采摘期显著下降；声波和植株调整的交互作用对加工番茄光合速率的影响，在开花坐果期不显著，盛果期、成熟期和采摘期影响显著。
（2）声波与植株调整对加工番茄物质积累的影响
声波处理后，加工番茄单果的纵径显著增加，加工番茄单果的最大理论体积、平均体积膨大速率、最大体积膨大速率出现时间和最大体积膨大速率均提高。声波处理下，加工番茄地上干物质积累量增加，积累速率提高，茎叶干物质分配率提高，植株调整加工番茄后，干物质积累量升高，光合产物在叶中分配提高。
（3）水分与源库比对加工番茄产量的影响
声波处理加工番茄单果质量增加，产量显著提高；植株调整提高了加工番茄产量。
（4）新品种选育
“金野1号”：内蒙古自治区巴彦淖尔市适宜区种植。
负压式茶树系列吸虫装备及技术
承担单位：农业部南京农业机械化研究所
负压式茶树系列吸虫装备主要包括6HWF-20型背负式茶树吸虫机与低地隙茶园管理机配套的双行吸虫机，以及与高地隙茶园管理配套的电动双行自适应吸虫机。该技术采用物理捕虫的方法可以有效减少农药残留且对环境无任何污染。
6HWF-20型背负式茶树吸虫机通过手握吸虫管手把，让吸虫头紧靠茶叶或其他植物叶片，前后左右上下移动，使飞行、爬行的害虫被吸入网袋内；与低地隙茶园管理机配套的双行吸虫机以及与高地隙茶园管理机配套的电动双行自适应吸虫机，通过双行茶棚上方扇形捕虫口气泵后方所产生的压力，有效捕捉扇形捕虫口所在面积内的茶园害虫，具有捕净率高、对茶叶无污染和工作效率高等特点。
设施蔬菜土壤连作障碍电处理技术示范
承担单位：天津市农业机械推广总站
根系有毒分泌物、线虫和有害微生物的积累，某些营养元素严重缺乏或积累过多是连作障碍形成的同位3因子，化学法、热熏法等传统的处理方法仅能调控其中一个因子，这也是土壤连作障碍长期得不到解决的根本原因。寻找一种能够同时调控3因子而又不造成环境污染的技术方法，一直是科学家研究的热点领域。土壤电处理技术方法的提出以及关键的技术装备的应用实践，从根本上解决了3因子的同位调控问题，不仅可提高农作物产品的产量和品质，同时减少了农药和化肥的应用，在节本增效的同时保障了农产品的安全，显示了良好的推广应用前景。
温室病虫害安全防控技术试验示范
承担单位：天津市农业机械试验鉴定站
项目引进的臭氧防治韭蛆技术、电生功能水防治黄瓜白粉病、西红柿叶霉病技术都是物理防治技术，在使用过程中无残留无污染。该技术改变了常规的化学防治方法，采用新型环保的物理防治方法，起到了较好的预防、防治效果。
臭氧防治韭蛆技术利用臭氧的强氧化性、广谱杀菌原理及易溶于水的特性，通过电力产生臭氧，使用水气混合器将臭氧溶解到水中灌溉土壤，杀灭土壤中韭蛆；在灌溉过程中完成植保作业，提高了工作效率，减少了人工施药防治韭蛆的作业环节，也减少了人工费用及农药防治费用，降低了生产成本。电生功能水是将水置于电生功能水生产设备中，添加少量电解质，经电场处理，使水的pH值、氧化还原电位等指标发生改变而产生的具有特殊功能的酸性离子水和碱性离子水的总称。强酸性电生功能水具有诸多优点，如杀菌高效迅速，杀菌范围广，无残留性，制取方便，成本低廉，对环境和人体没有伤害等。电生功能水技术通过定期喷施生产的酸性功能水，能够有效防治黄瓜白粉病、西红柿叶霉病，减少生产中杀菌剂的使用量，降低农药的投入成本。
现代物理农业工程技术教学研究与示范
承担单位：山西农业大学工学院
作为新兴学科的现代物理农业工程技术，其理论研究和科研成果的广泛普及与推广，需要高等教育的支持。
2011年前在我国高校有一些相关的专题报告和讲座，但系统介绍现代物理农业工程技术的课程设置未见报道。
2012年春季学期，山西农业大学工学院面向全校开设了《现代物理农业工程技术概论》选修课，这也是国内高校首次开设现代物理农业工程技术相关课程。教材选用胡伟主编同名专著，课程设置24学时。全校报名选修该课程的有150名学生，所在学院专业分布全面。教学环节包括讲授、章节思考作业和课外资料查询等，教学手段主要是结合各种科研成果文本和录像资料等进行原理讲解与技术介绍。
2014年春季学期继续开设该选修课，报名学生150名（满额）。2016年春季学期拟将继续面向全校开设该课程。
现代物理农业工程技术是相关技术按照一定的规律形成了体系，成为一门新兴的交叉学科。课程教学把重点放在技术的综合应用上，注意及时了解学科前沿动态，介绍最新研究成果。计划尽可能组织一些国内外相关研究人员来校开展专题讲座。
该课程讲述现代物理农业工程原理，介绍其实践应用与学科前沿动态，使学生了解现代物理农业工程技术的现状和存在问题，理解现代物理农业工程技术体系及其应用模式，掌握相关学科领域中物理农业工程技术的应用技能，为进一步展开相关领域的技术研究和成果应用打下了基础。教学起到了抛砖引玉的作用，一些选修本课程的学生在社会实践活动中宣传了现代物理农业工程技术，一些学生的毕业设计论文围绕现代物理农业工程技术选题，取得了一定的好评。该课程的开设对现代物理农业工程这一新兴学科的基础教育和技术推进起到了积极、广泛和深远的作用。
高等院校的教育支持和人才支持，对于推动现代物理农业工程技术学科建设和专业发展，具有重要的意义。
基于光谱技术的农业物料无损检测研究及应用
承担单位：江苏大学
技术优势
该项目将可见光信息、近红外信息和适于表征物料表面形态的光谱/图像信息进行有机融合，在深入研究农业物料不同营养（氮素、水分）条件下，其生理生化指标变化对表面反射光谱和内在的光合荧光动力学参数影响的基础上，探讨基于多源光谱信息的物料氮素无损检测机理，确定物料内部营养状况多源光谱特征信息；利用多光谱计算机视觉获取物料从可见光到近红外范围特征光谱波段的图像特征；利用光合荧光成像仪器获得光合荧光图像特征，探索基于多传感信息融合的物料营养多源光谱图像诊断识别方法。实现迅速、准确、非破坏性的物料内部信息状况监测与诊断，以达到物料内部营养状况的精确管理。项目研究成果提高了物料栽培的科学管理水平。
创新点
（1）国内外尚未见到有关基于可见光图像、近红外图像、光合荧光图像等多源光谱信息融合的农业物料营养、生长状况等无损检测的研究报道。本项目创新地将表征叶片外在物理特性的图像信息与表征内在生理活性的光谱信息进行融合，大大提高了物料内部营养状况水平检测的精度。
（2）在光谱特征提取方法上，提出PCA+UDA或PCA+KFDA的组合算法，对光谱信息进行降维的同时，使得提取的各波段特征之间相关性最小。
（3）本项目研究的农业物料对象众多，如温室作物、油菜、茶、果、大米、豆类、棉花、土壤和农药等；应用光谱图像技术进行无损检测的指标较多，如氮、磷、钾、水分等营养信息和农药残留、品种/真伪鉴别等。
（4）相关内容已获得授权发明专利15项。
（中国农业机械学会现代物理农业工程分会供稿）