數字技術是高標準農田的高字秘訣

針對高標準農田規劃、建設和管護等方面的現實需求，依托物聯網、大數據、區塊鏈、遙感等現代信息技術搭建高標準農田信息管理平臺，建設天空地農田監測體系、農田大數據中心和應用服務系統，實現農田建設數字化、農情監測精準化和農業生產自動化，全面提升高標準農田的建設效率和糧食生產能力，為實現國家糧食安全、建設農業強國奠定堅實基礎。

高標準農田數字化背景與意義

高標準農田是糧食安全保障

糧食安全是“國之大者”，保障國家糧食安全的根本在耕地。黨的二十大報告強調，要“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”。高標準農田建設的核心內容是在田、土、水、路、林、電、技、管八個方面進行提升，達到土地平整連片、水利灌溉設施完善、土壤肥沃、防災抗災能力強、高產高效的標準，最終實現農田質量高、產出能力強、抗災能力強和資源利用率高，是落實“藏糧于地、藏糧于技”戰略的關鍵。

黨的十八屆三中全會以來，我國高度重視高標準農田建設，這一重要議題已經連續十余年寫入中央一號文件。截至2023年底，全國已累計建成高標準農田超過10億畝，建成了一大批旱澇保收、高產穩產的優質良田。目前，我國農田有效灌溉面積占全國耕地面積的54%，生產了全國總量75%以上的糧食和90%以上的經濟作物，為穩定糧食產能提供了重要支撐。近年來的高標準農田建設實踐表明，建設高標準農田可實現耕地高效利用、科學管理及保障農民增收，穩固和增強糧食生產能力，確保國家糧食安全，是落實鄉村振興戰略和推動農業強國建設的重大舉措和關鍵一招。

智慧農業發展日新月異

全球進入數字經濟新時代，據有關單位預測，到2025年，中國數字經濟規模將突破60萬億元，數字經濟投入產出效率提升至3.5左右。

智慧農業是現代農業發展的重要方向，能以更低成本、更少投入達到同等乃至更高收入，同時改善生態條件，提升種植水平，提高生產效率。綜合利用農業資源，高質高效發展智慧農業是實現經濟和環境效益雙豐收的必經之路，是國際社會共同認可的農業發展方向，是符合我國國情的現實選擇，也是實現農業優質高效和可持續發展的優選途徑。

高標準農田數字化應用漸次展開

近年來，高標準農田建設越來越重視農業信息化、智能化建設，致力于實現高效化、信息化、綠色化。各地不斷提升標準、加大投入，將新的信息化技術、裝備和模式等應用于高標準農田建設與改造提升。高標準農田通過實現方案數字化設計、設備智能化控制和農田科學化管理，從而提升設施裝備水平、高標準農田建設水平和產出能力。

高標準農田數字化建設方案

高標準農田數字化是指在農田規劃、建設、管理、運營等全過程中，深度融合物聯網、大數據、云計算、人工智能等現代信息技術，實現對農田環境、作物生長、資源利用等關鍵要素的精準感知、智能決策和高效管理。這一過程旨在構建集數據采集、分析處理、智能控制于一體的農田管理體系，以科技賦能提升農田綜合生產能力和可持續發展水平。

技術架構

全接入一標準：制定統一終端接入協議規范，降低平臺對接成本，提高終端管理效率。

全數據一張網：依托以4G/5G為核心的通信網絡，向下連接各類物聯網設備，向上承載平臺應用。

全產業一條鏈：依托區塊鏈技術，構建各類應用子系統形成農業產前、產中以及產后的完整鏈條。

全域一張圖：依托遙感衛星技術，實現全域耕地數據提取與展示。

全服務一門戶：提供應用系統統一入口、統一監控指揮中心、農戶統一客戶端等，有效規避煙囪架構和數據孤島問題。

硬件建設

1.環境監測站

農業環境監測站通過組合氣體傳感器和土壤傳感器實現農業生產環境氣象和土壤墑情的綜合數據監測，利用4G/5G/Wi-Fi實現實時數據傳輸，為管理者提供數據分析統計等決策依據。

（1）土壤墑情監測設備。通過組合多種土壤傳感器監測土壤溫度、土壤濕度、土壤電導率、pH值、氮磷鉀等微量元素數據，配備物聯網模塊，實時上傳監測數據至管理平臺。

（2）農業氣象監測設備。可監測風速、風向、空氣溫濕度、氣壓、降雨量、PM10/PM2.5、噪聲、二氧化碳、光照強度、氧含量、蒸發量、總輻射等氣象數據，配備物聯網模塊，實時上傳監測數據至管理平臺。

2.植保監測站

通過部署殺蟲燈、蟲情測報燈、病菌孢子采集儀等設備，通過網絡遠程控制并實時傳輸病蟲害監測數據，實現病蟲害的監測及預警。

（1）智能蟲情測報設備。采用光電和數控技術能夠實現遠程開關燈和運行狀態顯示，可將蟲體按天收集并實現殺蟲和蟲體烘干等功能，智能物聯網蟲情測報燈能夠實現系統自動調節光源強度和時間，可定時智能拍攝高清蟲體照片并上傳至云平臺做統計分析，生成病蟲害處理辦法和建議。

（2）孢子捕捉儀采集設備。可持續監測農田中的微生物孢子，根據數據分析預測病害的發展趨勢，孢子實時采集拍照、智能分析和圖像傳輸比對可為管理農田和施藥決策提供重要依據，大幅提高病情測報的工作效率，降低人力成本。

（3）性誘集設備。集誘捕、數據統計傳輸于一體，可實現遠程手機控制開關機及拍照，采集拍照時間和張數，可通過系統查詢設備的離線在線狀態并在地圖上顯示，依托云服務實現對蟲情的監測計數和統計分析，實現害蟲的定向誘集。

3.苗情可視化監測站

苗情監測主要是對農作物的生長情況進行實時視頻監控，使用人員可以遠程關注作物生長情況，在作物的不同生長周期，根據需求指導灌溉、施肥、噴藥等。還可以通過平臺遠程控制球機觀測角度，利用回放功能查看歷史拍攝記錄。將田間的監控設備、超聲波設備、灌溉設施、水利設施、植保設施等通過組建局域網或4G/5G網絡形成實時的可視化數據。

4.氣象監測站

以觀測地點的代表性強、觀測儀器安全性好、檢修維護方便為原則，與其他地面氣象觀測站統籌規劃，合理布局，滿足高標準農田氣象保障所需的各類觀測信息。

5.墑情自動監測站（點）

每5 000畝（約3.33平方千米）設置1個墑情自動監測站（點），監測采集土壤的溫度、濕度、電導率、pH值等數據，高度集成低功耗高精度傳感器，支持4G/5G/Wi-Fi等傳輸方式，可應用太陽能供電并接入全國土壤墑情監測系統。

軟件平臺建設

按照統一標準、統一接口、統一功能進行模塊建設，實現數據和信息互聯互通、實時共享，打通數據鏈、信息鏈、業務鏈和管理鏈，以“一平臺、一張圖”的模式管理；打造數字化、智能化、信息化的現代農業園區，為高標準農田的生產經營者、作業管理員以及政府部門提供信息監測上報、設備智能控制和作業高效管理等高水平信息化手段，發揮信息系統的綜合效益。

具體功能模塊包括以下幾部分。

1.高標準農田數據可視化平臺

數據可視化平臺可以實現高標準農田相關數據和信息的互聯互通、實時共享，打通高標準農田的數據鏈、信息鏈、業務鏈和管理鏈，以“一張圖”和可視化數據看板的形式形象展示，支撐高標準農田經營者、管理員以及有關部門對高標準農田進行信息全面監測、設備智能控制和項目高效管理，構建高標準農田的數字化、智能化、信息化管理新模式。

2.農田地理信息采集系統

基于空間地理信息系統GIS技術，按照縣、鄉、村、水源分級顯示，形成科學、高效、豐富、安全可靠的農田灌溉系統管理檔案，展示各地塊屬性、道路信息、機井信息、渠網信息、渠系建筑物信息、田間物聯網設備及歸屬信息等。

3.智能灌溉控制系統

實現水肥藥的精準管理，應用智能水肥機和土壤墑情監測儀，通過數據閾值設定、執行各種灌溉模式和相應功能實現，軟件功能包含管理充值、故障報警、水量統計、流量統計、分析上傳等監測預警功能。

4.農田綜合信息采集系統

采集農田區塊面積、土壤溫濕度、小氣候氣象環境、作物種類、種植面積等信息，建立農田多要素信息采集平臺、涵蓋田間地下水位監測平臺、多環境要素監測平臺、田間可視化監控信息平臺、耕地質量監測平臺等。

5.農業植保監測系統

通過蟲情測報管理模塊，實時監測作物發生的病蟲害及數量，便于指導病蟲害預警防控工作，具備病蟲害疫情監測、分析、預警功能，可以在地圖上按區域顯示植保設備的在線離線狀態，還可以實現手機、電腦遠程操作。

6.農事綜合管理系統

針對農作物的生長過程，記錄播種、施肥、用藥、灌水等全生命周期的生長管理信息，提升基地農事日常管理水平。功能涵蓋專家信息、搜索信息、信息公開、通知公告、農技知識、質量安全、植物疫病防治、農技推廣、良種推薦等。

7.農產品溯源系統

針對主要農產品，進行生長環境、投入品監管、生產過程控制、檢驗檢測、收儲、貯藏、運輸、生產加工、產品銷售等全過程動態追溯，應用區塊鏈技術記錄每個環節的節點動作，保障全鏈條的可查可驗，對接省級農產品溯源平臺和國家級農產品溯源平臺，推進信息共享，實現示范區農產品生產有記錄、信息可查詢、流向可追蹤、責任可追究、質量有保障的目標。

8.高標準農田設施管護系統

主要反映項目區域內溝、渠、路、井、閘、涵、橋等農田水利設施的分布、規模以及責任人等信息。通過遙感技術掌握比對區域內的設施狀況，應用管護終端及時上傳設施異常情況，管理員可在系統內下派維護任務直至整改維護反饋完成，支撐田長制管理落地實施，管護責任到村到人，實現網格化精準管護。

9.手機控制終端建設

終端軟件包括手機移動端（微信小程序和App），功能涵蓋政策、資金、農藝培訓、植保監測及預警、氣象災害監測預警、智能灌溉、巡查維護和管護等，方便使用者及時了解作物生產情況、墑情情況、種植管理相關信息，并支持相關信息數據錄入、查詢、統計、分析、導出等。

高標準農田數字化系統功能

通過智能灌溉、可視可溯源、智慧農機、智能監測、無人機巡查、農業大數據應用、智慧農業管理等功能模塊，實現對農田的實時監測、運維管理、指揮調度、風險預警和決策支持。

全流程監管，讓主管部門制定農業決策變得更“容易”。通過現代信息技術，整合高標準農田示范區建設數據，構建“一張圖、一張網、一個中心，一個平臺、一體化”的“數字糧田”時空信息平臺，形成農業大數據中心。數智化管理，讓老百姓種田變得更“容易”。通過數字化平臺，原來“臉朝黃土背朝天”的農民實現了對高標準農田的智能化管理。在農業作業方面，高標準農田的項目核心區域實現了全覆蓋，農業設備更齊全，布置密度更高。在無線網絡的支撐下，將智能物聯網灌溉控制終端、機井首部配套裝置連成一體，實現灌溉用水的啟停控制、水電計量、數據監測、水泵故障預警。通過智能灌溉實現水肥“按需分配”，提高水肥利用率，達到節水、節肥、改善土壤環境的目標，實現糧食生產提質增效。在農田管理方面，在“智慧農業云平臺”控制室的大屏中，農田地理信息、智能灌溉控制、農業植保監測、農業氣象監測、環境災情預警等高標準農田信息一目了然。通過實時監測和分析農田環境、作物生長情況，農民可以對農田進行智能化調控。農民種植小麥全程可實現智能化、機械化操作，極大地提高了農田管理效率，一個人管幾百畝糧田不再是“天方夜譚”。

高標準農田數字化應用效益

經濟效益

按照實施面積1萬畝（約6.67平方千米）計算，實現高標準農田數字化后，畝均糧食產量提升30%左右，約300斤，每畝人工費下降55%左右，約100元，畝均收入提升1倍以上，約400元，萬畝良田可直接產生經濟效益824萬元。

通過項目建設，構建農田環境監測、預報、指揮決策等一體化系統，為相關部門作出決策并采取有效治理措施提供依據，有效支撐功能區業務管理，提升應急處置能力，降低災害帶來的經濟損失，間接提升經濟效益。

社會效益

高標準農田數字化建設加快推進農業集約化、規模化生產，提升生產管理決策水平，項目有效集成了包括農業信息資源庫、農業數據處理系統、農業數據采集系統、專家知識庫系統等在內的農業數據資源系統，為精準調控提供科學依據，使農業逐漸地從依賴人與傳統農耕設備的生產模式轉向以人工智能、物聯網、大數據、云計算為中心的數智化生產模式，提升農業現代化水平，推動實現農業高質量發展。

生態效益

提升耕地質量，改善生態環境。通過對農業數字化的研究與建設，充分利用現代信息技術改造提升傳統農業，加強重要領域數據資源建設、配置水肥一體化技術設備等，有效提升技術管理水平，可以在一定程度上保證土壤的長期肥力和潔凈，增厚土壤養分含量，增加活土層，提高農田地力水平1—2個等級，土壤有機質含量在現有基礎上提高0.1個百分點，有效改善耕地質量，提高農產品產量與品質。

高標準農田的數字化管理可以大量減少化肥和農藥的不合理使用，促進改善農業生態環境，使農業的點源、面源污染得到有效控制，保證生態系統的平衡和安全，對生態農業和農業可持續發展具有重要意義。

全國高標準農田正在有序建設中，建成后的管理使用將面臨較大挑戰，各地應建立高標準農田的日常管護和專項維護機制，積極鼓勵社會資本參與高標準農田的投資、建設、運營、管理，并保障投資主體的合理收益。

此外，農業管理部門應深入實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略，加強政策指導與工作調度，加強工程建設質量監督和管理，優化建設布局。數字技術在高標準農田建設中的應用實踐表明，智慧農業具有巨大潛力與廣闊前景。未來，應大力推進數字技術在農業領域的深度融合應用，以數智賦能農業產業升級，確保糧食安全，助力鄉村振興。