“揭榜挂帅”赛场上，这些答卷充满“乡土气”

　　为了一份数据、一个问题、一个解决方案，从学校的实验室到乡村的田间地头，一群群青年师生多次往返，寻找与验证着自己心中的答案。

　　如今，他们站在第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”专项赛终审决赛赛场上，将自己团队研发的解决方案进行介绍和展示，展现出自信和从容。

　　在赛场上，有这样一批榜题和方案，它们从田间地头走来，瞄向广阔的农村天地，聚焦粮食安全、绿色发展等方向，充满了乡土气息。

　　“菌”无“烯”言：以新型药剂护航小麦健康生长

　　揭榜之后，华中师范大学化学学院植物保护专业硕士研究生崔光睿和队员为其团队起了一个有趣的队名：“菌”无“烯”言。“菌”来自团队要攻克的小麦病害元凶，“烯”则源自他们自主研发的防控小麦病害的药剂结构。

　　在我国，小麦是仅次于玉米、水稻的第三大粮食作物。小麦病害发生地区覆盖东北、华北、西北等小麦主要种植区，并呈不断蔓延和加重的趋势，对小麦安全生产构成较大威胁。

　　今年4月，江苏中旗科技股份有限公司、中国农药工业协会联合发榜“小麦重大病害绿色防控药剂创新”，期待有志青年开发具有自主知识产权的新型绿色防控药剂来保障小麦生产安全。

　　基于多年研究，绿色农药全国重点实验室（华中师范大学）杨光富教授团队师生揭榜迎战。

　　作为“烯丙唑菌胺·守护小麦健康的绿色科技先锋”项目负责人，崔光睿告诉记者，杀菌剂仍是当前防控小麦病害必需的生产资料，但市场上的传统杀菌剂存在着抗性严重、防效差等一系列问题。

　　“有些杀菌剂由于大规模、长期连续使用，已基本失效，而有些杀菌剂不仅成本高，还存在对水生生物的毒性高、土壤中降解慢、环境生态风险高等缺陷。”崔光睿说，创制新型高效麦田绿色杀菌剂迫在眉睫。

　　正是基于前期长期研究积累，团队创制出新型杀菌剂——烯丙唑菌胺，其具有开发成本低、高效广谱、环境生态风险更低等特点。“烯丙唑菌胺具有广谱杀菌活性，可以全周期、多场景防治赤霉病、白粉病、条锈病等多种小麦重大病害。”崔光睿说。

　　今年4月、5月间，该团队曾先后前往湖北荆州、河南漯河、江苏淮安等小麦种植区，深入田间开展药效试验，并采集小麦菌株带回实验室，在对菌株进行纯化后，继续开展抗性风险研究。

　　作为团队成员，华中师范大学化学学院化学专业硕士研究生官泽为深有感触，“烯丙唑菌胺不仅能够防治病害，而且具有提质增产效果，在12克每亩用量下对小麦增产11.82%，降低呕吐毒素含量近90%”。

　　崔光睿说，烯丙唑菌胺具有完整知识产权，它的创制也并非偶然，“团队建有集计算化学、合成化学、生物化学等于一体的完整创制平台，为新农药创制提供了保障”。

　　让崔光睿、官泽为感触更深的是，通过“揭榜挂帅”赛事平台，团队将理论与实践相结合，真正将科研成果写在祖国大地上，为祖国的粮食安全作出贡献。

　　“智粮兴农”：书写一粒留胚米的故事

　　胚芽占据一粒稻米营养的95%，但由于过度加工，如今市场上流通的很多稻米无法完整保留胚芽，致使我国每年损失稻米达200亿斤，同时导致95%的营养成分流失，造成极大损失和浪费。

　　粮食安全是“国之大者”。中粮营养健康研究院有限公司发布榜题“未来粮食供应的合成生物学创新解决方案”，期望通过合成生物学技术实现增产保供和节粮减损的目标，对此，哈尔滨工程大学“智粮兴农”团队给出了自己的答案。

　　“团队认为解决方案应以大食物观和节粮减损为出发点，我们通过人工智能技术，将粮食安全与粮食营养深度融合，满足人民对稻米的量与质的诉求，首先通过国内首创的‘适度加工+ABCD’技术实现加工减损5%，生产出的留胚米还原稻米95%的营养，再以留胚米为原料，通过γ-氨基丁酸催化设备激化完成营养强化，产品达到婴幼儿辅食米标准，集多种营养与多种功效于一体。”团队成员、哈尔滨工程大学智能科学与工程学院电子信息专业博士研究生李泽龙说。

　　为达成这一目标，团队通过多道程序着手研发。在适度加工环节，团队通过采用视觉伺服技术，实现对稻米分层柔性碾磨和精准控制，达到检测准确率98.5%，碾磨精度50微米。

　　“团队在20多道加工环节中融入视觉技术，整个过程能实时精确分辨每一粒米的状态，通过深度学习算法自动调控温度、湿度等条件，最终实现完整保留稻米胚芽。”李泽龙说。

　　如今，该团队已打造国内首个稻米适度加工产业示范园区，从农场、水稻种植户到稻米加工厂、机械加工厂，再到销售渠道，形成了一条完整的产业链条，产业项目已落地黑龙江省哈尔滨市通河、五常、方正、木兰等地。

　　从智能加工设备等硬件研发，到数字孪生系统、大数据分析系统等软件开拓，再到一粒留胚米的适度加工、营养强化，在团队指导教师、哈尔滨工程大学智能农业装备产业创新研究院院长李冰看来，团队最终实现的是人工智能与生物合成的完美结合，践行大食物观，构建多元化食物供给体系，落实“藏粮于技”全产业链，保障粮食安全。

　　“绿筑智建”：以新型建材助力低碳之路

　　今年4月，中建科工集团江苏有限公司发布榜题：“绿色建材、低碳之路：可持续生物质复合建材减碳、净碳、固碳新技术”。

　　榜题中描述，“在应对全球性气候变化，大力推进低碳发展、绿色发展和循环发展的今天，采用生物质替代或与传统建筑材料相结合形成‘可持续生物质复合建材’的特色和优势，在我国建筑行业未来发展中的重要性与迫切性进一步凸显。”

　　对此，郑州大学“绿筑智建”团队给出的方案是“农业生物质纤维强化再生水泥3D打印绿色建材”。

　　当前，我国作为世界上最大的农业生产国，具备独特的生物质纤维优势，但其大部分用于燃料烧掉，产生大量二氧化碳排放，生物质纤维仍然存在着高质利用率偏低的现况。同时，再生水泥3D打印建材作为一种新兴的绿色建筑材料，具备可持续、低碳的特性。然而，传统上3D打印技术与再生水泥基材料相结合，其可打印性较差。

　　如何将农业生物质纤维、再生水泥、3D打印技术三者有机结合，成为团队研发的方向和目标。

　　“农业生物质纤维如何掺加？掺量多少？与再生水泥如何协同调控3D打印建材的性能？”团队指导教师、郑州大学水利与交通学院教授王娟坦言，一系列技术问题曾摆在团队面前。

　　其中，团队面临的一大问题就是几种材料配比问题。例如，水泥自身的水胶比、秸秆纤维与再生水泥的调制配比等，都成为成功与否的关键所在。“胶凝材料太稀，打印出的成品容易‘塌’，若太稠，成品无法顺利流出。”王娟说。

　　对此，团队一方面对生物质纤维与水泥表面的桥接作用进行机理分析，一方面进行大量试验，不断寻找最优配比。

　　团队成员、该校水利与交通学院水利专业硕士研究生杨云波对此深有感触，“开始时，我们曾连续几天反复在调制配比与打印的循环中，效果不好就返工，继续改进。”

　　对于团队而言，这是一场拉锯战。团队队长、郑州大学水利与交通学院交通运输专业硕士研究生席歆玥坦言，自揭榜以来，由于课题本身的难度，自己在追赶进度中曾几次因压力大忍不住流泪。好在，团队最终在一次次试验之后，找到了最优配比范围。

　　与普通水泥相比，该团队研制的这种新型材料不仅在抗折强度性能上提升了22.5%，而且能够降低53.3%的碳排放量，具有良好的减碳效果。

　　对于技术未来前景，王娟则表示，产品可根据不同适用场景进行配比优化，用于预制构件、道路工程、基础设施、景观建筑等，以科技之力引领绿色建材与智能建造新时代。