智慧農業技術在赤峰市高標準農田中的應用

摘" 要：智慧農業技術在高標準農田中的應用，不僅可以有效影響糧食產出，還可以有效節約農業資源，提高農業生產能力。該文介紹智慧農業技術和赤峰市高標準農田近幾年來的發展現狀，研究智慧農業技術在赤峰市高標準農田應用的可行性，最后展望智慧農業技術在赤峰市高標準農田的應用前景，為其今后的發展提供參考。

關鍵詞：智慧農業；智慧農業技術；大數據；糧食生產；高標準農田

中圖分類號：S-1 文獻標志碼：A 文章編號：2096-9902（2023）16-0011-05

Abstract： The application of smart agriculture technology on well-facilitated farmland can not only effectively influence food output， but also effectively save agricultural resources and improve agricultural production capacity. This paper introduces the development status of smart agriculture technology and Chifeng well-facilitated farmland in recent years， studies the feasibility of applying smart agriculture technology on Chifeng well-facilitated farmland， and finally looks forward to the prospect of smart agriculture technology on Chifeng well-facilitated farmland， so as to provide reference for its future development.

Keywords： smart agriculture; smart agricultural technology; big data; grain production; well-facilitated farmland

隨著全球人口的迅猛增長及城市化的不斷推進，糧食生產所面臨的挑戰也在不斷攀升。為了滿足人們對糧食的需求，農業生產必須以更高效、更可持續的生產方式進行。然而傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需求。農業人口老齡化問題、農產品質量安全問題、農業資源嚴重不足且普遍浪費、環境污染和產品需求種類多樣化等諸多問題阻礙了農業的持續發展。建設高質量的農田是確保國家糧食安全的重要基礎，也是促進糧食生產的關鍵措施。其通過優化土地利用、提高農作物品質和產量，以實現農業的可持續發展。智慧農業技術作為農業數字革命的產物之一，是現代農業發展的基礎，也是加強農業精準科學化管理的重要手段[1-3]。到2022年中國智慧農業的應用滲透率還未達到1%，中國智慧農業市場的規模將達到754億元，這將為未來的發展提供巨大的潛力[4]。發展智慧農業技術的意義就在于其能夠以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。智慧農業取代傳統農業是農業發展的必然，更是符合我國國情的選擇，是實現低耗、高效、優質和環保的可持續農業發展目標的有效途徑。高標準農田是按照國家統一規劃和國家標準實施的重大農田基礎設施建設項目，體現出四個“高”，即農田質量高、產出能力高、抗災能力高和資源利用率高。高標準農田集中連片、田塊平整、規模適度，水路電等基礎設施配套比較完備，規模化經營提高了規模效益、資源的利用效率及產能。高標準農田的設施條件大幅度改善，能實現旱能澆、澇能排，穩產高產，大災少減產，小災不減產，一般年景多增產[1]。高標準農田地平整、土肥沃、田成方、林成網、路相通和渠相連，十分有利于開展數字化生產。在智慧農業技術手段介入后，將傳統農業的“靠天吃飯”的生產模式轉變為“可控制的”智能化生產模式，使得高標準農田不僅可以有效提高糧食的產出，而且可以有效節約農業資源，提升農業生產能力。

1" 智慧農業技術發展現狀

1.1" 智慧農業技術的概念和特點

智慧農業是由信息技術支持的，根據空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的智能化系統。智慧農業是農業信息化發展的高級階段，是全球未來農業發展的趨勢和方向。智慧農業與傳統農業相比最大的特點是以高新現代化技術和科學管理模式換取對資源的最大節約，并且提高農業產品的產量和品質。智慧農業技術是指利用現代信息技術手段，結合各種農業生產要素，實現農業生產全過程精準化、高效化、智能化的技術。隨著人工智能、大數據、物聯網等技術的快速發展，智慧農業技術也得到了廣泛的應用[5]。智慧農業技術的特點包括以下幾個方面。

1）利用最新的人工智能、大數據及其他前沿科學，可以有效地收集、整合、分析和利用這些信息，從而使農業的運作更加高效、精準。

2）數據化：利用傳感器、監測設備等實現對土壤、氣象、植物生長情況等數據的實時監測和采集技術，為農業生產提供精準的數據支持。

3）自動化：利用自動化設備和機器人等技術手段，實現對農業生產過程的自動化控制和操作。

4）精準化：通過精準的施肥、灌溉、植保等技術手段，實現對農業生產的精準管理和控制。

1.2" 我國智慧農業技術發展現狀

2003—2022年的“中央一號文件”中，均強調了智慧農業技術的重要性。而且《“十四五”全國農業農村科技發展規劃》著重于推動智慧農業的可持續性，以期望能夠大幅度增加農業的市場份額。發展智慧農業有利于提高農業生產效率，提升我國農業競爭力。農業農村部高度重視科技助力農業發展，積極推動“汗水農業”向“智慧農業”轉變[4]。當前我國智慧農業技術的發展，主要是通過衛星遙感、物聯網、大數據、人工智能技術、3S信息技術和5G技術等對農業生產相關要素進行獲取及應用。主要表現在以下幾個方面。

1）通過利用衛星遙感和物聯網技術，能夠更加有效地收集農作物的數據，并且能夠對墑情、苗情、蟲情和災情“四情”和氣象條件進行準確地預測和預報，從而為農業生產提供精確指導。

2）運用人工智能、物聯網等前沿科技，可以開展精細化栽培、生長環境監測等，廣泛應用于規模化生產。

3）智慧供應鏈的發展，目前農產品質量追溯信息主要為產品產地、生產者信息和生產投入品使用等信息。

4）利用大數據分析、了解市場需求，進行差異化定位，實現農業服務的網絡化發展。

2" 赤峰市高標準農田發展現狀

習近平總書記在黨的二十大報告中強調：全方位夯實糧食安全根基，全面落實糧食安全黨政同責，牢牢守住十八億畝耕地紅線，逐步把永久基本農田全部建成高標準農田，深入實施種業振興行動，強化農業科技和裝備支撐，健全種糧農民收益保障機制和主產區利益補償機制，確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。

為了穩固我國農業生產基礎條件，促進農業持續健康發展，黨中央和國務院于2009年提出加快高標準農田建設，大力推進土地整治，實行田、水、路、林綜合治理，大規模開展中低產田改造。2016年，“中央一號文件”首次明確指示，到2020年確保建成8億畝、力爭建成10億畝集中連片、旱澇保收、穩產高產、生態友好的高標準農田。2019年，國務院辦公廳頒布《關于切實加強高標準農田建設提升國家糧食安全保障能力的意見》（國辦發〔2019〕50號），更加明確了穩定保障1萬億斤以上糧食產能，并且指示，到2035年將繼續不斷改造提升，全國高標準農田保有量進一步提高。2021年《全國高標準農田建設規劃（2021—2030年）》提出，為了更好地維護糧食安全，到2025年建成10.75億畝的高標準農田，到2030年建成12億畝，并改造提升現有高標準農田2.8億畝，以此穩定保障1.2萬億斤以上糧食產能。從而確保高標準農田的數量及質量得以大幅度提升[6-8]。

自“十二五”以來，赤峰市委、市政府緊密配合，采取了多項有力的措施，加快推進了“藏糧于地、藏糧于技”的發展，完善了相關規定，截至2021年底，赤峰市共完成了470.61萬畝（1畝約等于667 m2）的高標準農田建設，分別占2 743.95萬畝全市耕地面積的17.15%、1 683.5萬畝糧食作物總播種的27.95%、623.7萬畝耕地灌溉面積的75.45%。自2019年起，赤峰市農牧部門承接高標準農田建設管理職能以來，落實了約275.2萬畝的高標準農田建設任務，這一數字在內蒙古自治區的總任務量排名第一，其中2019年52.45萬畝、2020年50萬畝、2021年70.2萬畝和2022年102.5萬畝。

赤峰市積極推進高效節水高標準農田建設，采取了一系列措施，包括不新打機電井、不擴大灌溉面積、不新增農業灌溉用水量等。同時，重點發展膜下滴灌和水肥一體化技術，累計建設了198.9萬畝高效節水高標準農田。項目區推廣良種良法、高效節水及應用新技術等，提高了水資源利用效率，減少了農業面源污染，保障了農產品質量安全水平，改善了農田生態環境。在旱作高標準農田建設方面，在坡耕地上新建水平梯田，同時開展生態溝建設，赤峰市建設以水平梯田為主的旱作高標準農田76.3萬畝。通過坡改梯，減少坡面徑流對地面的沖刷，提高了土壤蓄水保墑能力，減輕了水土流失。坡耕地改造項目以水平梯田為骨架，配套必要的生產道路，修筑截排水溝，形成山、水、田、林、路和溝綜合治理的防護體系，提高了生態環境自我保護能力，項目區生態環境得到有效改善。赤峰市高標準農田建設工程，不僅極大地增強了當地的糧食綜合生產能力，而且還保障了國家的糧食安全，并且促進了當地農牧業的可持續發展。

3" 智慧農業技術在赤峰市高標準農田中應用的可行性

農作物該不該澆水、施肥、打藥？怎樣保持精確的土壤和空氣溫度、濕度？如何實行按需供給？一系列農作物在不同生長周期曾被“模糊”處理的問題，都可以由智慧農業技術實時定量“精確”把關，種植者只需按個開關、做個選擇，或是完全聽“指令”，就能精準控制農作物種植環境，而且所有種植和加工及銷售流程都可以實現全程可追溯。在高標準農田建設中，智慧農業技術的應用能夠大大提高農業生產效率，保障農產品品質安全，促進農業可持續發展[9]。

3.1" 信息采集技術在高標準農田中的應用

信息采集技術是智慧農業技術的主要應用領域之一，也是實現信息化農業智能監控系統，實現自動化、科學化、工業化的農作物種植的主要方式之一。主要有以下應用領域。

1）以作物為中心的農田精細化管理技術：通過相關的作物可視化識別技術，根據作物形態特征和生長發育量化，綜合評估作物生長狀況，實時判斷高標準農田內部環境差異。

2）智能土壤測量技術：可以對高標準農田中的土壤組分進行測量，以便對土壤進行化學分析和水分含量檢測，并根據測量結果來改善農田結構、進行精準施肥和適度灌溉。幫助農民減少農藥和肥料的使用，保護高標準農田的環境和農業資源。智慧農業技術可以有效監測雨水、土壤水分含量，從而及時發現缺水現象。一旦發現缺水，可以立即采取措施，從而有效保障農作物的灌溉，提高農作物品質。

3）智能監測農田環境數據：智慧農業技術可以實時監測高標準農田的土壤水分、土壤pH和地溫，及時發現土壤中的病原體，利用數據來優化高標準農田的管理方式，使農業生產更加精細、細致。

4）防治病蟲害：智慧農業技術可以幫助農民有效預防農業病蟲害，避免使用過量農藥，從而有效節約農藥成本，減少污染。智慧農業技術通過收集農業大數據，對農業病蟲害的發生有效預測，及時控制病蟲害的發生，從而有效防止農作物損傷，節約農藥使用量，并及時發現和處理有害生物，從而減少污染。

赤峰市松山區2022年節水高標準農田智慧農業試點覆蓋面積為4.2萬畝，總投資為193.25萬元。根據當前的環境狀況，采取“互聯網+”的現代思想，結合物聯網技術，構筑出具備“智慧、節約、環保、可持續、健康”的數字化、高質量的農田，從而推動農業的可持續發展，改善環境、提升產量，促進經濟社會的可持續增長，提高農作物的收成和品質。

此田間檢測系統主要由4個部分構成，一是通過廣角攝像頭實時監測田間作物的長勢情況。二是田間氣象檢測站，通過上面的探頭可以清晰地探（測）到當地的實時溫度及風力等各種數據。三是蟲情的檢測系統，可以實時地收集田地里面的害蟲信息，再通過大數據的比對，自動分析出當前的農作物有哪些病蟲害的傾向。四是多層次一體化的土壤墑情檢測系統，可以實時地反映田里的各種墑情，整個系統都是由太陽能的供電板來進行供電。這套田間智能檢測系統就像時刻佇立在農田里的“眼睛”，將搜集到的各項數據傳送到智慧農業控制中心，管理人員通過屏幕上顯示的數據，判斷什么時候該澆水，一次澆多少水，再利用配套的智能灌溉系統進行實時灌溉。不僅省時省力，還實現了節水高效，改變以往用水管漫灌的傳統灌溉方式。

3.2" 空間信息技術在高標準農田中的應用

空間信息技術是智慧農業技術的重要組成部分，包括遙感技術、衛星導航技術、地理信息系統等。在高標準農田建設中，空間信息技術可以實現農田精準管理、土地利用監測、農作物生長狀況監測等。使用遙感技術，不僅可以更好地監控農田，還可以更加精確地控制土壤，從而大大提高土地的使用效益。此外，通過使用衛星導航來進行更加精確的施肥、澆水，從而大大增加農作物的產量與品質。通過加裝北斗導航、無人駕駛系統，使大田作物的耕、種、管和收更加精確。

赤峰市翁牛特旗2022年節水高標準農田建設項目中建設實施的“農田建設監管系統”通過借助衛星遙感、無人機、物聯網等技術，結合節水高標準農田項目推進的關鍵節點，能夠對項目開工情況、工程建設進展、農田建設實施范圍及內容等進行監測，其中重點監測灌排溝渠、田間道路的建設進展情況，并在竣工驗收階段核實工程建設完成進度及項目建成面積，綜合評判高標準農田建設情況。

3.3" 信息化平臺在高標準農田中的應用

信息化平臺可結合數字化農業氣象信息、預警信息、5G網絡基礎及管理經驗，進行大數據分析、報告，從而為農作物種植提供寶貴的經驗數據和參考依據，保證農產品既能夠達到產量提升實現規模化；又保證農產品出產質量的標準化；結合安全溯源系統實現可追溯和可視化；與電商平臺對接達到市場化。

赤峰市松山區依托建設的全國首家以數字化為主題的農業展示中心信息化平臺，促進現代農業產業升級轉型，將農業與信息技術相融合，將農業大數據和模型決策生長的處方圖和決策依據，鏈接到農業生產中，幫助生產人員實現自動決策。充分運用數據融合技術，采用了“天-空-地-人-機”的數據生產加工模式，采集分析綜合農業大數據，依托養分管理、水分決策、病蟲害識別等農業數字模型，為農業生產全過程分階段提供服務。

目前，赤峰市松山區已初步搭建起松山區高標準農業智慧農業可視化平臺項目架構，該項目以3D虛擬化技術為基礎，以可視化、智能化、網絡化和集成化理念為目標，以松山區的信息展示為重點，集成智能生產、“四情”監測、智能自動化操控等為主，構建松山區管理一體化的3D可視化平臺，打造松山區的可視、可查、可管和可信的農業信息一體化的可視平臺。旨在集成各種“感知”系統，在傳統市內各單一系統間實現“互聯”，并通過多維度“智能”分析工具展示分析、預警數據，借助云計算、物聯網等IT技術有效整合，使赤峰市內農業數據的收集和統計更加智能、高效，使市內農業信息的數據收集更加實時、高效。

通過利用先進的智慧農業技術，可以實現對數字化高標準農田的改造，這樣可以大大提升土地的生態環境質量，并且可以實現對水資源的優先利用，比傳統的種植模式提升10%～20%，每公頃的收益可達到500元。因此，可以看出智慧農業技術可以幫助農民精細化管理高標準農田，提高農作物質量，有助于保護環境，減少農藥和肥料的使用，從而提高農民的收入、改善生活水平，具有重要的現實意義。

4" 結束語

4.1" 智慧農業技術的挑戰

盡管智慧農業技術在高標準農田中的應用有很多優勢，不僅能夠大大改善農作物的品質，大幅度提升農作物產量，還能夠降低農藥的使用，從而節約資源、保護環境，并且還能夠達到可持續的農業發展。但技術的應用也存在一些挑戰。首先，智慧農業技術需要大量的數據支持，但目前相關數據的基礎較薄弱，數據采集和處理能力亟需加強，而且相關技術應用難度大，需要專業的技術人才和管理人員。其次，智慧農業技術需要較高的資金投入，技術成本高，需要政府和相關企業的支持。然后，由于智慧農業技術還處在初級階段，存在“種產銷”脫節、技術應用脫離實際生產等問題，限制智慧農業技術推廣應用。最后，智慧農業技術的應用需要農民的積極配合和參與，更需要加強農民的職業教育培訓和宣傳[10-12]。

總的來說，目前智慧農業技術的發展還處在探索階段，即研發、示范、試點階段，行業整體還處在“政府熱，產業比較冷，科學家熱，真正的經營主體比較冷”的狀態，實現產業化的道路還很漫長。

4.2" 智慧農業技術應用于數字化高標準農田的發展趨勢

黨的二十大報告提出，全方位夯實糧食安全根基……牢牢守住十八億畝耕地紅線……確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。高標準農田是農業、農村重要的公益性基礎設施，是保障糧食安全的重要保障。

隨著科技的不斷進步，智慧農業技術是未來農業生產的發展趨勢，也是實現農業可持續發展的關鍵所在。智慧農業技術應用于數字化高標準農田的顯著特點就是物聯網設備、AI和機器學習算法、大數據分析、遙感技術、自動化系統和區塊鏈的融合應用，這些技術的進步可以為農民提供作物及生長環境的實時數據、預測性產量及產品數據和自動化控制手段等，將有力保障高標準農田建后管護規范化、常態化、長效化，真正實現高標準農田建好、管好、用好的總目標，促進高標準農田持續發揮效益，不斷提高糧食生產安全綜合保障能力、農業的生產能力和可持續性發展，增強農業抗風險能力，讓更多糧田變成良田。

未來，智慧農業技術將會向著低成本、智能化、簡便化、協作化、可視化、整體化和經營開放化等方面發展，農業生產將會更加精準化、高效化。智慧農業技術將會向更多領域滲透，為人類提供更加豐富和高質量的糧食。

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