吉林省四平市梨树县位于吉林省西南部、松辽平原腹地、世界“三大黑土区”“黄金玉米带”上,素有“东北粮仓”之美誉。梨树县发挥优势农业生态资源,利用物联网、互联网、大数据等信息技术,建设黑土地保护大数据中心,加强黑土地保护性耕作研究和成果转化,提供产前、产中、产后数字化综合服务,推动粗放、低价值农业向精细、高附加农业转型升级。目前,全县耕地面积393.8万亩,常年玉米种植面积330万亩以上,粮食总产量达到40亿斤,人均占有粮食、人均贡献粮食、粮食单产和粮食商品率四项指标均在全国名列前茅。
依托国家黑土地保护试点项目,建立41个黑土地耕地质量监测点,覆盖县域各乡镇,确保监测密度充足、反映全县农情。通过黑土地耕地质量监测点的数据监测,与物联网设备系统等进行数据传输,实时展示田间生长情况,能够及时了解田间基本信息以及气象、虫害信息,了解区域作物的生长环境,实现墒情、苗情、虫情和灾情等农业生产“四情”实时监测。
(一)智能墒情监测系统。主要负责采集作物生产环境信息,包括土壤水分/盐分、土壤温湿度、空气温/湿度、降雨量、风速/风向、光照等环境信息,上传至服务器,并将实时环境监测数据在系统中进行可视化显示。
(二)智能虫情测报系统。采用灯诱虫情测报系统,由太阳能虫情测报灯、高清摄像头及分析软件组成。通过4G网络即时将照片发送至远程信息处理平台,利用图像处理技术,对测报设备每天收集的害虫进行分类与计数,并且形成数据库,通过数据分析与统计,快速判断区域作物发生某种虫害的趋势,发出有效预警,提醒管理人员以及职能部门提前采取防治措施。
(三)灾情、苗情监控系统。灾情、苗情监控系统由高分辨率摄像头、网络型视频服务器和控制部分组成。灾情、苗情监控系统主要监测作物的灾情、苗情,并进行快速分析和诊断,为农业抗灾减灾和政府决策发挥重要作用,减少和避免农业灾害的不良影响。对农业生产信息和气象信息及时了解和反馈,更好地指导农业生产,为作物成长、粮食增收保驾护航。
在中国农业大学吉林梨树实验站设立智慧农业指挥控制中心,通过智慧农业信息化数据平台进行管理和指挥,实现全面监测、远程诊断、远程控制,更好地指导农业生产。
图 1 县域耕地各项质量指标数据分析
(一)建立黑土地信息指挥平台。建立专家在线指挥系统,与中国农业大学、中国科学院等高校和科研单位合作建立专家库,方便农民实时与专家建立联系,进行农事问题咨询。对梨树县防护林以及与耕地的比例数据,及近些年所带来的黑土地保护效益数据发展趋势的统计分析,利用遥感与GIS结合对黑土保护分布情况进行展示。利用无人机监测对黑土地的种植作物形成高精度的作物生长图像,进而分析黑土地种植农作物的长势、覆盖度等直观信息,对地块级作物生长图进行展示发布。
(二)建立耕地质量保护大数据平台。利用遥感技术将土壤样点养分数据插值到全县域范围,获取土壤肥力区域分布数据,实现对全县范围内的土壤肥力区域划分。对全县域土壤营养数据粮食作物施肥模型,计算得到全县域各个样点对应的配肥方案,根据位置信息查询地块的有机质、氮磷钾含量等信息,并根据土壤各项指标数据和种植作物及目标产量,形成施肥建议。根据耕地质量等级划分要求,将耕地质量分为10个等级,展示每个等级的面积及占有比例,以及土壤肥力含量、土壤中的酸碱度比例、土地资源的分布情况,用数据指导耕地质量的保护工作。
(三)建立保护性耕作监测平台。开展梨树模式升级版——现代农业生产单元建设,大规模应用农机导航作业和无人驾驶。2022年,梨树县保护性耕作免耕播种机上全部安装电子监控设备,并对接吉林省农机云平台,及时传输作业数据,实现保护性耕作的检查、验收数字化。
(一)提高认识,及早谋划。坚持规划先行,充分发挥资源禀赋,有效整合域内涉农资金,推进智慧农业物联网、智慧农场等“数字+农业”示范项目建设,推行智慧农机作业模式,助力现代农业跃上新台阶。
(二)校地结合,发挥优势。建立与中国农业大学等高校合作机制,发挥高校的科研技术优势,聘请智慧农业专家,从农业信息技术、土地信息技术以及遥感、GIS及其应用等方面开展研究,搭建智慧农业数据平台,确保智慧农业发展符合农业生产实情。
(三)专人负责,平稳运行。智慧农业平台的各项数据需要实时更新、实时上传,抽调技术骨干作为专职人员进行平台数据管理,确保各项数据详实可靠、及时准确地汇集到平台,为农业生产指挥决策提供辅助支撑。
(四)为农所想,提高服务。始终秉承服务“三农”理念,加强与专业合作社、家庭农场等新型经营主体以及广大农民进行交流与沟通,以破解农业生产的困难问题为导向,在智慧平台开发与建设过程中,持续按需求对智慧农业平台进行改进和完善,提升服务现代农业发展质量。
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