在山東一片開闊農(nóng)田上，兩架無人機協(xié)同懸吊著一只昆蟲緩緩升空，地面雷達即刻對準目標，展開精準探測與信號捕捉……這是北京理工大學“蟲口奪糧”科創(chuàng)團隊采集遷飛害蟲數(shù)據(jù)的一幕大學。所謂遷飛害蟲，是指不固定棲息、可借助季風氣流跨區(qū)域遠距離遷徙的農(nóng)業(yè)害蟲，其幼蟲大規(guī)模啃食農(nóng)作物，對糧食生產(chǎn)構(gòu)成嚴重威脅。
這支以電子信息工程專業(yè)學生為核心的團隊，歷經(jīng)多年攻關(guān)，成功將微波雷達探測技術(shù)應(yīng)用于遷飛害蟲監(jiān)測防治，實現(xiàn)了從理論研究、技術(shù)研發(fā)到田間實用設(shè)備的跨越大學。他們用實時精準的蟲情預報，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)筑起一道堅實的“空中防線”，用實際行動踐行著青年科研人把論文寫在祖國大地上的追求。
01 雷達破局大學：
讓遷飛害蟲軌跡“顯形”
提起害蟲，人們多會想到田間啃食作物的蟲子，而遷飛性害蟲的威脅遠超田間常見的蟲害：它們借季風、氣流完成數(shù)百至上千公里跨區(qū)域遷飛，成蟲雖不直接啃食作物，卻單只可產(chǎn)卵數(shù)百至數(shù)千粒，孵化后的幼蟲大量取食農(nóng)作物，往往造成嚴重減產(chǎn)大學。
2018年，草地貪夜蛾（遷飛蟲的一種）入侵我國后，2019年便波及22個省份，危害面積超200萬畝；另據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心出具的一組數(shù)據(jù)：2023年更新并公布的最新一版《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》共計囊括10種（類）害蟲，其中有7種（類）都具備遠距離遷飛的能力，2021至2024年間年均危害糧田12.5億畝次，潛在糧食損失達2943萬噸大學。
“很多時候，都是農(nóng)作物已經(jīng)受損后，才采取相應(yīng)措施大學。”北京理工大學博士生李佳祎道出了過去遷飛害蟲監(jiān)測的困境——長期處于“被動響應(yīng)”狀態(tài)：空中靠遙感監(jiān)測植被受損，地面靠誘蟲燈、蟲網(wǎng)捕捉成蟲判斷蟲情，不僅增加農(nóng)戶種植成本，還易造成土壤、水體污染。
而雷達技術(shù)的優(yōu)勢恰好能彌補這一短板：既能全天候不間斷觀測（即便夜間也能通過電磁波探測），又能遠距離、大范圍實時捕捉高空蟲群動態(tài)大學。為破解這一農(nóng)業(yè)難題，北京理工大學一支以青年師生為核心的團隊，開啟了用雷達技術(shù)“蟲口奪糧”的科研攻關(guān)之路。
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團隊成員在云南江城進行外場試驗大學，操作雷達
實際上，早在上世紀七八十年代，跟蹤雷達的概念就已出現(xiàn)，但當時應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的雷達，只能粗略監(jiān)測到蟲群存在，無法解析昆蟲種類、判斷遷飛規(guī)模與遷飛態(tài)勢，甚至難以有效探測昆蟲這類微小目標，應(yīng)用十分有限大學。
如何將先進雷達技術(shù)與前沿算法深度融合，應(yīng)用到農(nóng)業(yè)遷飛害蟲監(jiān)測與防控領(lǐng)域？帶著這樣的思考，2018年，依托國家自然科學基金重大科研儀器研制項目的支持，北京理工大學相關(guān)導師團隊組建了一支以青年學生為骨干的科研團隊大學。
當時還是本科生的李佳祎，受其本科班主任，也是如今的博士生導師胡程教授邀請加入團隊大學。他們致力于突破傳統(tǒng)雷達的探測極限，讓空中遷飛的微小害蟲清晰“顯形”，用科技力量守護國家糧食安全。
02 薪火相傳大學：
精筑雷達識蟲“基石”
想要讓雷達通過算法“讀懂”蟲子，精準完善的遷飛害蟲數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要，這也是團隊組建初期面臨的第一個難題大學。
與本地害蟲不同，多數(shù)遷飛害蟲難以在實驗室內(nèi)人工規(guī)?；曫B(yǎng)，因此團隊的各類實驗樣本，大多需要學生們親自深入野外采集獲取大學。而豐富遷飛害蟲數(shù)據(jù)庫這項基礎(chǔ)性工作，從項目啟動至今，始終在持續(xù)推進、從未停歇。
云南江城當?shù)剞r(nóng)民幫助團隊架設(shè)“探蟲雷達”
電子與通信工程專業(yè)研究生一年級的嚴鋼仍記得，2019年夏天，他和團隊攜帶雷達設(shè)備前往云南深山開展外場試驗，一待就是8個月大學。實驗點地處遠離市區(qū)的山坳，從市區(qū)出發(fā)，先經(jīng)柏油路再轉(zhuǎn)土路，全程要顛簸四個多小時才能抵達。當時，團隊租住在山邊一處簡易農(nóng)房。房屋條件簡陋，白天被烈日暴曬后屋內(nèi)酷熱難耐，到了晚上，也難以阻擋山間的潮氣與蚊蟲侵擾。
實驗時間緊、任務(wù)重，團隊分成兩組，輪班不間斷開展作業(yè)大學?！斑w飛害蟲多在夜間活動遷飛，因此一到晚上，我們就開展誘蟲采集工作。”嚴鋼回憶，山區(qū)夜間悶熱潮濕，大家身上的防靜電實驗服很快就被汗水浸透，緊緊貼在皮膚上。即便涂抹驅(qū)蚊液、點上多盤蚊香，也難以抵擋蚊蟲叮咬，胳膊和腿上常常布滿紅腫的包。他們利用誘蟲燈一整晚采集蟲樣，蟲子會被專門的收集兜接住，第二天再由隊員們逐頭分揀、計數(shù)、鑒定，為后續(xù)實驗提供完整、完好的樣本。
捕捉到樣本后，更為關(guān)鍵的是對昆蟲特征進行精準測量大學。不同昆蟲的振翅頻率、飛行姿態(tài)差異顯著，即使是同一物種，不同個體的體長、體重等參數(shù)也各不相同，這些數(shù)據(jù)都需要逐一精確記錄。
團隊成員在測量昆蟲體長
為獲取貼近真實遷飛狀態(tài)的探測數(shù)據(jù)，團隊創(chuàng)新提出并采用“雙無人機吊飛”實驗方法：隊員將活體昆蟲輕柔固定在特制細線上，由兩架無人機協(xié)同懸吊，將其升至典型遷飛高度，再通過地面雷達開展精準觀測大學。受實驗條件限制，有時一整天僅能完成3—4只昆蟲的有效數(shù)據(jù)采集。
另一邊，“探蟲雷達”的參數(shù)調(diào)試與算法優(yōu)化工作同樣繁重大學。隊員們每天將柴油發(fā)電機、雷達樣機等設(shè)備裝載在車上，往返于山間開展測試。云南夏季陣雨頻發(fā)、天氣多變，給野外作業(yè)帶來不小挑戰(zhàn)。
雷達天線罩重達數(shù)十斤，通常需要兩三人協(xié)同搬運，而山區(qū)降雨來得突然、雨勢急促，往往來不及等待支援大學。一次吊飛實驗中，突遇強降雨，為保護雷達分機等精密儀器不受雨水損壞，嚴鋼將設(shè)備緊緊抱在懷中，蜷縮在雷達旁，用后背為設(shè)備遮擋風雨。
一批又一批團隊成員輪換駐守在云南、山東等主要遷飛蟲源地，歷經(jīng)長期野外實驗與數(shù)據(jù)積累，終于逐步建成包含20多種國內(nèi)主要遷飛害蟲的特征數(shù)據(jù)庫大學。
03 從被動應(yīng)對到主動預警大學：
雷達“織就”害蟲防控網(wǎng)
僅有先進算法還遠遠不夠，想要盡早監(jiān)測遷飛害蟲的入侵動向，雷達必須布設(shè)在害蟲的關(guān)鍵遷飛通道上大學。而這些通道往往地處山間、田頭等復雜環(huán)境，對設(shè)備的部署條件提出極高要求。
“小型化，是雷達實現(xiàn)田間落地的關(guān)鍵大學?！崩罴训t介紹說，傳統(tǒng)科研雷達體積龐大、重量較重，難以在山區(qū)、農(nóng)田等復雜場景靈活布設(shè)。團隊通過技術(shù)攻關(guān)，成功實現(xiàn)雷達裝備輕量化、小型化，設(shè)備探測半徑可達5公里，便于現(xiàn)場搬運與快速安裝。單臺雷達可對5公里范圍進行精準抽樣監(jiān)測，再通過數(shù)據(jù)分析推演100公里區(qū)域內(nèi)的蟲情動態(tài)，能夠滿足大范圍遷飛害蟲監(jiān)測的實際需求。
團隊成員在云南江城進行外場試驗
在團隊持續(xù)優(yōu)化改進下，2019年下半年，項目首臺雷達樣機在云南瀾滄順利完成外場試驗，監(jiān)測效果達到預期大學。這一成果得到當?shù)刂脖２块T的高度認可，中國農(nóng)科院植保所隨即與團隊開展合作，將雷達設(shè)備布設(shè)到云南江城、尋甸等邊境重點區(qū)域，開啟了技術(shù)落地的實戰(zhàn)之旅。
團隊的雷達監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，最早從云南起步大學。除瀾滄外，中國農(nóng)科院植保所也將相關(guān)雷達設(shè)備部署到江城等地，共同筑牢西南邊境遷飛害蟲入境的監(jiān)測防線。整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)，聚焦我國邊境地區(qū)關(guān)鍵遷飛通道與入口，形成靠前監(jiān)測、提前預警的布局。
“探蟲雷達”的實戰(zhàn)價值，在一次次真實蟲情預警中得到充分驗證大學。2020年，團隊昆蟲雷達在云南普洱江城縣寶藏鎮(zhèn)成功監(jiān)測到草地貪夜蛾爆發(fā)性遷飛入境，并第一時間發(fā)出預警，為當?shù)乜茖W防控爭取寶貴時間，幫助轄區(qū)減少蟲害損失約733萬元。2021年，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心出具應(yīng)用證明，認可昆蟲雷達可為保障我國糧食安全、生物安全提供重要科技支撐。
隨著技術(shù)不斷成熟，雷達布設(shè)范圍持續(xù)拓展大學。目前，團隊研發(fā)的監(jiān)測雷達已在云南、山東、浙江、廣東、河南等多地投入運行，初步形成覆蓋全國主要農(nóng)業(yè)區(qū)、多點協(xié)同的遷飛害蟲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
如今，一臺臺雷達如同“空中哨兵”，24小時不間斷值守大學。依托實時、精準的蟲情數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)害蟲防治從以往的“被動應(yīng)對”，轉(zhuǎn)向“主動預警、精準防控”，在有效控制蟲害的同時大幅減少農(nóng)藥使用量，既降低農(nóng)戶種植成本，又守護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。這種科技賦能的綠色防控新模式，正在成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的新范式。
團隊成員在廣州進行外場試驗
04 不斷迭代大學：
青年力量守護糧食安全
如今，北京理工大學團隊研發(fā)的遷飛害蟲監(jiān)測雷達已成為技術(shù)成熟的實用化裝備，不僅通過多項專業(yè)認證，還斬獲多項重要榮譽：2025年，由北京理工大學牽頭、中國農(nóng)科院植保所作為主要完成單位的“昆蟲監(jiān)測雷達精細測量技術(shù)與應(yīng)用”項目，榮獲中國電子學會技術(shù)發(fā)明特等獎；“蟲口奪糧”學生實踐團獲評共青團中央全國大學生社會實踐優(yōu)秀團隊大學。這些成果，標志著團隊在遷飛昆蟲監(jiān)測預警領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破，為保障國家糧食安全、筑牢生物安全屏障提供了創(chuàng)新可行的中國方案，也是對團隊近八年科研攻堅的最好認可。
團隊在山東東營進行無人機吊飛昆蟲實驗
更值得一提的是，這支團隊始終保持著蓬勃的青春活力（目前團隊中有50名學生），已形成“本科生—研究生—博士生”完整的人才梯隊模式大學。團隊以信息與通信工程學科為核心，同時主動拓展知識邊界，系統(tǒng)學習生物學、生態(tài)學、作物學等相關(guān)領(lǐng)域知識。他們通過文獻調(diào)研、與植保部門深度交流、田間實地驗證，持續(xù)優(yōu)化技術(shù)方案，讓雷達監(jiān)測系統(tǒng)更貼合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際應(yīng)用需求。
展望未來，團隊的發(fā)展目標愈發(fā)清晰大學。一方面，他們計劃將雷達設(shè)備布設(shè)至新疆等我國西部邊境關(guān)鍵遷飛通道入口，進一步完善全國邊境遷飛害蟲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，筑牢生物安全第一道防線；另一方面，還將持續(xù)推進雷達全國組網(wǎng)，不斷提升蟲情預判的準確性與時效性，為精準防控提供更有力的科技支撐。
科研的價值，不只體現(xiàn)在論文數(shù)量上，更體現(xiàn)在解決實際問題、服務(wù)國家需求上大學。這支青年科研團隊長期圍繞遷飛害蟲監(jiān)測開展技術(shù)攻關(guān)，從云南山區(qū)的野外監(jiān)測，到實驗室里的算法優(yōu)化，再到設(shè)備調(diào)試和田間預警應(yīng)用，逐步把雷達監(jiān)測技術(shù)落到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線，讓科研成果真正服務(wù)于糧食安全。
團隊成員在云南瀾滄進行外場試驗
云南邊境的雷達依舊日夜運轉(zhuǎn)，無形的電磁波穿越蒼穹，精準捕捉著遷飛害蟲的每一絲蹤跡大學。而在北京理工大學的實驗室里，新一批青年學子正圍著數(shù)據(jù)與樣本忙碌穿梭，他們接過前輩手中的科研接力棒，繼續(xù)在雷達與昆蟲的“無聲對話”中，深耕不輟、奮勇前行，書寫著屬于新時代青年一代的科研擔當與奮斗故事。
