大數(shù)據(jù)推動農田數(shù)字化建設的應用研究

葉衛(wèi)東 李 波

科技革命正以大數(shù)據(jù)的形式席卷農業(yè)領域，大數(shù)據(jù)已成為發(fā)展農業(yè)、整合農業(yè)生產方式的重要手段和力量。在大數(shù)據(jù)時代,我國農業(yè)生產方式和生產要素已由過去單純依靠手工耕作到依靠大型機械的收割播種，再到網絡時代農民生產和生活方式的變革。我國農業(yè)經歷了跨時代的飛躍，農民生產和生活方式也經歷了跨時代的變革，農田數(shù)字化建設經歷了從被動參與到積極主動參與的過程。

一、大數(shù)據(jù)在農業(yè)領域的發(fā)展過程

2016年7月，《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》（以下簡稱《綱要》）正式發(fā)布，標志著大數(shù)據(jù)分析在國家各領域全面開展與廣泛應用。《綱要》顯示，大數(shù)據(jù)分析技術正迅速演變?yōu)閷?shù)量龐大、來源分散、格式復雜多變的數(shù)據(jù)進行收集、保存和關聯(lián)分析，并從中發(fā)掘新東西、提供新價值、增強創(chuàng)新能力的新型技術與服務業(yè)態(tài)。這在一定程度上強調了我國發(fā)展大數(shù)據(jù)的重要意義，也為大數(shù)據(jù)在農業(yè)領域的應用和發(fā)展指明了方向。

之后不久，農業(yè)農村部下發(fā)《關于推進農業(yè)農村大數(shù)據(jù)發(fā)展的實施意見》（以下簡稱《意見》），其中著重提出了農業(yè)農村信息化今后的建設方向，“著眼長遠、突出重點、加快建設、整合共享”的要求，堅持重大問題研究與需求導向，堅持創(chuàng)新驅動開發(fā)，推動信息集成共享與有序開放，進一步發(fā)揮鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)分析的預警功能，促進大數(shù)據(jù)分析技術在農村生產、營銷、社會管理和公共服務等方面的創(chuàng)新運用，為部門管理工作行動及鄉(xiāng)村各種市場經濟參與者的企業(yè)營銷行動創(chuàng)造更為完備的大數(shù)據(jù)服務條件,為實現(xiàn)農業(yè)農村現(xiàn)代化取得顯著進步的總體目標提供有力保障。

其中，《意見》進一步明確了農業(yè)農村大數(shù)據(jù)分析發(fā)展與應用的5項基礎性工作和11個重要領域，不僅為大數(shù)據(jù)分析與農業(yè)農村長遠發(fā)展提供了方向，而且還提出了主要發(fā)展目標。其中要求到2017年年底前，農業(yè)農村部和各省農業(yè)行政主管部門數(shù)據(jù)共享的區(qū)域界限和應用方法基本確定，全國跨部門、跨地域的數(shù)據(jù)資源共享與共用格局基本建立。到2018年年底前，完成全國“金農工程”信息系統(tǒng)和中央各有關信息系統(tǒng)，利用全國統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)管理網絡平臺實現(xiàn)資源共享與互動。2020年年底前，逐步完成農業(yè)部門和省級以上農村行政主管部門的數(shù)據(jù)向社會公開，以實現(xiàn)農業(yè)與農村歷史資源的大數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)收集的智能化、大數(shù)據(jù)應用的智能化、資源共享的便捷化目標。到2025年，農村大數(shù)據(jù)將完成與農村生態(tài)圈、價值鏈、供應商的全面互聯(lián)，大幅提升農業(yè)生產智能化、經營網絡化、管理高效化、服務便捷化的能力和水平，全面建成全球農業(yè)數(shù)據(jù)調查分析系統(tǒng)。

從《綱要》到《意見》，農業(yè)農村部有序規(guī)范了未來10年基于中國農業(yè)與鄉(xiāng)村發(fā)展大數(shù)據(jù)分析工作的主要步驟、實施計劃、實施目標、結果達成等多方面的路徑，使農田數(shù)字化建設不僅有了方向，而且實施步驟更加明確。

二、農田推廣數(shù)字化建設的實施途徑

過去很長時間，我國農村一直沿用手工和機械并存的農田耕作模式。近年來，我國農業(yè)仍處于由傳統(tǒng)農耕向現(xiàn)代農業(yè)的過渡時期，雖然糧食作物一直是人們主要的需求品種，但是城鎮(zhèn)化進程加速和城市規(guī)模的不斷擴張，使得農業(yè)人口與土地這兩個農業(yè)要素都在持續(xù)減少，再加上自然資源利用率一直不高，這一切都要求我們必須下更大力氣改善中低產田，積極建設旱澇保收的高標準農田。

我國人多地少，只有在有限的田地上增產保豐收，才能穩(wěn)住我國糧食安全的基本盤。為此，中央一號文件明確提出要堅決守住18億畝耕地紅線,同時也明確提出開展新一輪規(guī)范化耕地工程建設的規(guī)劃。規(guī)范化耕地工程建設實際上把農村耕地的數(shù)字化工程推上高潮，是由國家層面或從農村社會生活層面提出的保證農村經濟社會發(fā)展水平的基本要求、改善農作物品質的重要措施，不但可保障農村糧食安全，同時也能促進農村整體產業(yè)技術水平的提升。從我國長期看，建設規(guī)范化耕地可促進我國農村信息化工程建設，助力城市化建設，達到土地有效使用、管理和促進農戶增收等目的。

農田的數(shù)字化建設，實際上是打造了集土壤健康、高效節(jié)水、綠色農田、環(huán)境生態(tài)于一體的高標準農田數(shù)字化綜合平臺，提高了農田的綜合生產能力和抵抗自然災害能力。其中所有的應用平臺都圍繞農業(yè)的大數(shù)據(jù)中心運作，為其提供精確詳細的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)字平臺可直觀地展示農田的灌溉情況、耕地面積、設備分布及環(huán)境監(jiān)測等各種數(shù)據(jù)信息。

運用大數(shù)據(jù)平臺在農田推廣數(shù)字化，可對土壤墑情、水肥一體化、智能灌溉、病蟲害情況、災情苗情、氣象環(huán)境等進行監(jiān)測,多種平臺可單獨查看，也可在數(shù)據(jù)中心進行聯(lián)動分析。平臺的數(shù)據(jù)中心通過田間的物聯(lián)網設施將中心數(shù)據(jù)串接起來，幫助人們有效分析農田中的一切情況，不僅提高了農田效益，也使人們的勞作不再單調而乏味，科技的高大上在農田中同樣散發(fā)出“數(shù)據(jù)藍光”。

三、農田運用數(shù)字化建設的優(yōu)勢體現(xiàn)

農田是農業(yè)農村重要的生產要素，在農田中推廣數(shù)字化，為農田插上了科技的翅膀，是助農增收的有力武器。首先，利用大數(shù)據(jù)分析平臺的智能硬件裝置，能監(jiān)測土地的酸堿化，同時結合國家土地質量保護體系和全國土地墑情監(jiān)測平臺，可有效快捷地完成對土地數(shù)據(jù)的信息統(tǒng)計與大數(shù)據(jù)分析。

運用大數(shù)據(jù)平臺對土壤實施測土配方施肥，科學地促進了土壤養(yǎng)分平衡，提高了耕地質量，改善了土壤生態(tài)環(huán)境。水肥一體化，可有效檢測土壤的含水量、各作物品種的需肥規(guī)律等，再按照測量數(shù)值與結果設定不同的程式，并通過調整相應農作物的周期性規(guī)律實現(xiàn)合理的水肥輪灌，不但可節(jié)約農事成本，還可有效改善作物長勢，提高作物產量和品質，增加經濟效益。

農田灌溉是保證農作物增收的重要方法。過去很長一段時間，農田灌溉基本上靠手工進行，不僅費時費力，還很難對灌溉深度準確把握。大數(shù)據(jù)中的數(shù)字化農田建設中便有統(tǒng)一建設高效節(jié)水灌溉機井設施，在機井房內就安裝有流量檢測、電表、自動出水裝置等設備,農民只要刷卡,就可達到輕松灌溉目的。且數(shù)據(jù)平臺對水資源數(shù)據(jù)、用水情況、灌溉情況、防災減損等實時監(jiān)督、科學管理。

四、增產增收要求大力加強農田數(shù)字化建設

增產增收始終是農業(yè)發(fā)展的頭等大事。近年來，通過高標準農田建設實施糧食增收，擴大糧食的產量，是中央推出的戰(zhàn)略舉措。根據(jù)計劃，到2022年，河南要建設10億畝標準化耕地，以穩(wěn)定保障5000億公斤以上的糧食生產能力。糧食產能的提高靠什么？靠的是在農田中投入高科技，將農田建成依托大數(shù)據(jù)進行實時檢測、有效監(jiān)管的云平臺，依托農田數(shù)字化建設實施“藏糧于技、藏糧于地”戰(zhàn)略。

據(jù)專家介紹，在智能灌溉與水肥一體化系統(tǒng)的技術支持下，農民可根據(jù)各種糧食作物的需水需肥規(guī)律性、水土環(huán)境條件，進行精確控水控肥及施水肥，極大減輕北方水資源缺乏壓力，也有助于進一步提升作物生產率和農作效益。黑龍江“十四五”期間，通過農業(yè)基礎設施建設、現(xiàn)代灌溉裝置的配置和智能水肥管理一體化系統(tǒng)建設，寧安市全面提高了農業(yè)現(xiàn)代化管理水平和經濟效益，基本達到了畝均糧油生產較改革前增加100公斤、農戶畝均增收約200元的預期目標，為黑龍江2021年實現(xiàn)8000萬畝標準化農田建設目標奠定了堅實基礎。

農田數(shù)字化建設是高標準農田建設的有力實踐，是國家落實糧食安全戰(zhàn)略的重大舉措。大量事實和經驗表明，推進農田數(shù)字化建設非常必要，而且要快干快行。為有力保障糧食安全，除堅守18億畝耕地紅線外，最有力的手段就是在有限的田地上落實“藏糧于技”戰(zhàn)略，而“技”的實施途徑除精耕細作外，發(fā)揮科技力量、智能系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)檢測、專家知識庫等都是必要且可行的手段。