用活数字技术 建强智慧农业
时间:2023-01-16 01:14:08 来源:农村工作通讯 作者:董春岩 字号:【

  当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,数字技术创新空前活跃,信息化已进入到大数据发展的新阶段,为传统农业转型升级注入日益强大的新动能。党的二十大报告提出“强化农业科技和装备支撑”。党的十八大以来,各有关部门、各地区认真贯彻落实习近平

  总书记网络强国战略思想,深入推进数字技术与乡村振兴有机融合,数字农业农村发展迈出革命性步伐。我们应顺应信息革命发展潮流,充分发挥数字技术的引领驱动作用,努力开创建设智慧农业、发展数字乡村新局面,加快实现农业农村现代化。

  数字技术在智慧农业建设上的实践案例

  近年来,随着物联网、大数据、人工智能等现代信息技术与农业产业的深入融合,农业生产智能化、经营网络化、管理高效化、服务便捷化水平显著提升,打造了一批可推广、可复制的典型案例和应用模式,这些探索实践为农业高质量发展开辟了崭新路径。

  安徽芜湖打造智慧稻米建设的全国样板。芜湖市注重将信息技术应用于农业生产,不断培育壮大数字农业市场主体。以中联农机为代表的行业龙头企业,将智能农机装备作为数字农业的起点,将“智慧”植入农机作业全过程中,把人工智能技术引入耕、种、管、收各环节,实现了水稻种植的全产业链数字化管理。一是创新成效显著。2020年,芜湖智慧稻米生产基地机插数字化管理稻田亩产为510.8公斤,比常规管理稻田增产14.3%,比机械有序抛秧稻田增产7.9%;数字化管理稻田氮肥、磷肥施用量分别比常规管理稻田亩均减少21.8%、14.3%,化肥、农药投入成本亩均减少101元,施肥、喷药人工成本亩均节约7元;特别是利用北斗卫星平整土地与封闭除草技术配合,有效防治了水稻生产过程中杂草的危害,草害防治成本亩均节约174.5元。二是研发集成效果显著。中联农机研发了环境、作物、风险管理三大算法体系和病虫害、土壤肥力、农业气象等水稻全生命周期生长模型,构建了天空地一体化数据采集体系,开发了农艺、农机、农信融合的“农业大脑”,特别是将水稻生产过程划分为播种、插秧、分蘖、孕穗、成熟等13个环节,并细化出品种选择、用种量、播种密度、平整土地、氮肥用量、田间水分管理、稻曲病防治关键时间、最佳收获期等49个决策点,实现了全过程各环节信息感知、定量决策、精准投入、智能作业和稻米质量安全可追溯。

  建三江建设智慧农业,端牢“中国饭碗”。建三江农场地处三江平原,粮食作物播种面积1164万亩,年生产粮食140亿斤,占黑龙江省的1/11,全国的1/100,是国家调得出、靠得住的重点应急战略商品粮基地。2018年9月25日,习近平总书记考察建三江七星农场时提出“中国粮食、中国饭碗”“农业要振兴,就要插上科技的翅膀”,建三江在建设智慧农业方面做了有益的探索和实践。一是创新技术应用。围绕农业“卡脖子”技术问题,开展创新示范推广项目20余项,智能育秧、精量点播、叶龄管理、变量施肥、无人驾驶等技术得到快速应用。二是建设无人农场。全国首批大面积、大规模“无人化农场”示范项目落地,在七星、二道河、创业、红卫农场建设4个水田无人化农场示范点,在胜利、勤得利建设2个旱田无人化农场示范点,通过有步骤开展“全程智能农业无人化农场”试验示范,实现农机作业路径规划、无人自主作业、无人农机集群协同作业。三是强化产学研用相结合。在数字农业技术创新应用过程中,积极与哈工大、上海联适等校企合作,开展水稻叶龄诊断,构建水稻生长模型,着力打造寒地水稻“大脑”。

  贵州岑巩打造杂交水稻“智慧管家”。为使杂交水稻制种成为引领脱贫攻坚的优势产业,岑巩县建立了杂交水稻种子生产展示中心、智能化育秧中心,在电子科技大学资源与环境学院定量遥感团队支持下,着力打造智慧化杂交水稻制种。一是建设“天空地一体化水稻农情监测”系统。利用无人机对稻田进行大面积“扫描”,将卫星遥感、无人机遥感、地面多源遥感和稻田物联网数据相结合,形成了从卫星到地面、从宏观到微观的全方位、实时化的水稻农情监测系统,为水稻的长势监测、病虫害防治、精准施肥施药、农资农机服务等提供科学决策依据。二是实现稻田精准化管理。“天空地一体化水稻农情监测”系统汇聚了华南西南八省市近20年来的水稻农情数据库,通过算法分析获得了“健康水稻”的全周期“生长曲线”,项目团队以此为样本和标尺,与稻田实时监测数据进行自动计算和比对,及时为农技人员和农民提供预警,解决了水稻大面积苗情自动监测问题;利用“天空地一体化水稻农情监测”系统,结合高光谱成像仪、植株营养素分析仪等监测设备,通过智能计算,可以在系统中直观“看”到水稻营养的准确数值,快速了解水稻田“营养过剩”或“营养不良”的程度,为精准施肥提供依据。三是强化用户培训。根据用户特点,开发了APP及微信公众号等不同类型的终端产品,随着系统用户的增加,“天空地一体化水稻农情监测”系统会变得更聪明、决策更科学、判断更准确。

  中化MAP实现农业全程数字化服务。针对土地过度分散、技术服务缺位、土壤退化等问题,中化农业建立了以数字技术为核心的服务平台MAP,为农户提供线上线下结合的农业托管服务,真正把小农户带入到现代农业的发展轨道。一是打造线上服务。搭建MAP智慧农业系统,包括在线地块管理、卫星遥感监测作物长势、精准气象、农事管理、农事提醒、病虫害预警等服务功能,农户可以通过MAP智慧农业系统标记地块边界、查看农机作业情况,了解作物长势。其中,系统中建设的具备全球服务能力的自动化遥感分析功能,每天生产的遥感产品服务全国超过2000个农场、143万个地块;建设的精准农业气象服务,实现分钟级降水预报及灾害天气预警,涵盖多层土壤温度、湿度实况数据,可对未来2小时进行逐分钟降水量预测及台风、冰雹、干旱等气象灾害预警;建设的病虫害预警服务,聚焦常见病虫害所研发的预测模型算法,可对未来十天病虫害发生情况进行预报,为农户提供有效的病虫预防指导。二是打造线下服务。建设MAP技术服务中心和MAP示范农场,MAP技术服务中心可为周边50公里内的农户提供农业全程服务,农民可将土地全程托管给中化农业,也可以根据自身实际情况,向中化农业申请菜单式服务;MAP示范农场探索属地化农业生产技术,通过示范展示,做给农民看、带着农民干。

  启示与思考

  近年来数字农业发展不断创新,大数据、物联网、云计算、人工智能、区块链、3S等现代信息技术与农学、生态学、植物生理学、土壤学、机械学等基础学科深度融合,通过对农作物生长发育、病虫害、水肥环境的定期监测及生产过程的建模,实现了农业资源的合理利用、生产成本的降低、生态环境的改善和农作物品质的提高,数字技术已成为我国现代农业高质量发展的必然选择和现实路径。

  中联智慧稻米、建三江农场、岑巩杂交水稻智慧管家、中化MAP等四个案例很好地回答了“谁来种地,怎么种地”、回答了如何实现农业高质量发展、回答了农业现代化的主攻方向,由此可见,我国智慧农业建设已经有了良好的起步。但我们也深刻认识到,目前数字农业的发展还处于初级阶段,依然面临着一些问题和挑战。

  大国小农的基本特征将长期伴随我国农业现代化的演进过程,实现农业高质量发展的任务依然艰巨;农业专用传感器、动植物生长模型、大数据算法等核心关键技术研发和数字技术产业化滞后,推广应用成本高;农机智能装备制造水平、可靠性、作业效率还有很大差距;数据资源建设基础薄弱,数据采集、分析、应用三个环节没有形成闭环;数字技术推广应用与生产需求脱节,缺乏掌握运用数字技术的农村人才。

  政策建议

  民族要复兴、乡村必振兴,乡村振兴的首要任务就是产业兴旺。在信息革命时代,产业兴旺必须注入数字技术新动能。要矢志不移坚持自主创新和核心技术攻关、加快智能装备研发、加大数字技术的推广应用、大力发展数字化生产性服务业、强化人才队伍建设,用数字技术赋能农业高质量发展。

  加强核心技术攻关。核心技术是要不来、买不来、讨不来的,要把农业物联网、传感器、芯片等核心关键技术攻关作为主要方向,切实解决“卡脖子”问题。要增强物联网监测指标的集成度,实现在同一个芯片上集成多种采集指标类型的传感器,尽快实现全要素监测;要增强传感器性能,研发低功耗、耐腐蚀、抗逆性能良好的传感器;要增强传感器数据采集精度,确保采集数据的准确性;要突破农业本体传感技术,结合动植物不同生长发育阶段和不同条件下生理变化特征,突破动植物生理传感技术的研发难题。

  加快智能装备研发。要研发适合我国国情的农机智能装备,实现精准化作业,要把农机的制造由机械工业转变为智能制造,把农机作业过程作为数据采集和反馈过程。要加快智能水肥一体化、精准饲喂、农业航空导航与作业、农业机器人、农产品智能分级、冷链物流监控终端等装备研发,配套开发精准作业数字化管理与智能决策系统;开展种植业、畜牧业、渔业、农产品加工业等行业生产设备和农业机械的智能化升级改造,加快推出性能稳定、操作简单、价格低廉、维护方便的智能装备产品;要加大对智能装备购置和数字化解决方案的投入力度,促进量产,降低使用成本。

  加大数字技术的推广应用。要找准应用场景,加强北斗导航系统在农机自动导航、农机自主作业、无人机植保、渔船安全生产等领域的应用;加强卫星遥感技术在农业资源普查、土地利用调查、农业灾害监测、农作物产量预测上的应用,构建天空地一体化的监测体系;加强地理信息技术在农业宏观管理和指挥调度上的应用;加强5G技术在智慧农场、智慧牧场、智慧渔场中的应用;加强数字技术的集成创新,建设产学研深度融合的国家数字农业农村创新中心、分中心及数字农业创新应用基地。

  大力发展数字化生产性服务业。推进面向小农户的生产性服务业,激发小农户发展数字农业的内生动力,助推小农户与现代农业有机衔接。要增强小农户市场话语权和信息获取渠道,降低信息获取成本,实现数字化生产和订单农业;要坚持市场导向,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,鼓励引导先进工商业资本和从事农业生产、经营、管理、服务的信息技术企业向农业社会化服务领域集聚;要聚焦服务小农户,以服务小农户为根本,走出一条中国特色的智慧农业建设道路。

  加强人才队伍建设。创新的本质是科技,关键在人才,数字农业建设要靠专业化高素质的人才队伍。要开设相关课程,推动教育部门在相关大学、职业学校创新设置农业大数据、物联网、人工智能等专业及课程;要加强科研团队建设,实施智慧农业建设高端人才引进计划,培养数字农业领军人才,加大数字农业高端人才和团队引进力度,形成一批高水平、国际领跑的数字农业创新团队;要发展面向乡村的网络教育,提升新型农业经营主体的数字技术应用技能。

  (作者单位:农业农村部信息中心)

责任编辑:蔡薇萍
    
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