以智慧農業推動農業全要素高質量發展

陳慶山

省委經濟工作會議指出，2021年是“十四五”開局之年，要“立足新發展階段，貫徹新發展理念，自覺全面融入新發展格局，以推動高質量發展為主題……加快推進全面振興全方位振興。”

農業，是安天下的產業。農為邦本，本固邦興。要實現農業現代化，首先要實現農業的高質量發展。農業的高質量發展可以劃分為農業育種的高質量、農業栽培生產的高質量和農產品的高質量。智慧農業是近幾年興起的新興學科，利用智慧農業技術來解決農業發展的瓶頸問題，可為黑龍江省農業的高質量發展提供重要的推動作用。

一、農業高質量發展與智慧農業的戰略融合

“十三五”以來，國家多個重要會議和文件都將農業的高質量發展作為首要問題。2017 年12 月中央農村工作會議上，習近平總書記提出“要深化農業供給側改革，走質量興農道路”；2018 年的中央一號文件提出，要實施質量興農戰略，推動農業由增產導向轉向提質導向；2019年1月國家七部委聯合印發了“國家質量興農戰略規劃”；2020 年10 月黨的十九屆五中全會提出要“提高農業質量效益及能力，推動農業高質量發展”；2020 年12 月的中央經濟工作會議提出要“解決好種子和耕地問題”；之后的中央農村工作會議上指出“促進農業高質高效”。

智慧農業也已上升為我國農業的發展戰略。“十三五”以來，每年的中央一號文件都對智慧農業進行了戰略部署，從2016年的“重點突破生物育種、農機裝備、智能農業、生態環保等領域關鍵技術”、2017 年的“加強智慧農業科技研發和實施智慧農業工程”、2018年的“大力發展數字農業，實施智慧農業林業水利工程”、2019 年的“發展智慧農業加快突破農業關鍵核心技術，推動生物種業、重型農機、智慧農業、綠色投入品等領域自主創新”，到2020 年的“依托現有資源建設農業農村大數據中心，加快物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能、第五代移動通信網絡、智慧氣象等現代信息技術在農業領域的應用”。

世界各國相繼推出智慧農業發展計劃，美國先后出臺6 項與農業信息化相關的法律法規和發展計劃；日本啟動實施“戰略性創新/創造計劃”和基于“智能機械+現代信息”技術的“下一代農林水產業創造技術”；歐洲發布以現代信息技術與先進農機裝備應用為特征的農業4.0，英國實現大面積從播種到收獲全過程機器人農業。這些都為智慧農業與農業高質量發展提供了較好的范本。黑龍江省作為我國最為重要的糧食主產區和商品糧基地，利用智慧農業推動農業高質量發展是關鍵手段，也是必經之路。

為確保國家糧食產能，中央提出“藏糧于地，藏糧于技”戰略，智慧農業以智慧育種、智慧栽培、智慧生產、智慧監測與智能裝備為基礎，融合物聯網、區塊鏈技術，破解農業高質量發展中的“卡脖子”問題。

二、智慧農業技術革新推動農業產業全要素高質量發展

1.智慧育種體系推動新品種選育高質量發展

2020年中央經濟工作會議提出開展種源“卡脖子”技術攻關，打一場種業翻身仗。要尊重科學、嚴格監管，利用智慧育種體系推進高質量新品種選育。

智慧育種利用基因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、微生物組學等多組學的聯合方法，通過高通量測序并對數據整合分析，全面系統了解農作物遺傳資源及品種的基因型、表型、環境型，利用人工智能和分子輔助育種培育出適合特定地理區域和環境下的品種。因此，智慧育種是依托生物技術、信息技術和裝備技術等現代技術，跨學科、多交叉的一種育種方式。

智慧育種的核心技術是以信息技術為主體的大數據采集和有效利用，包括基因型大數據、表型大數據和環境型大數據。由于傳統植物表型鑒定技術具有低效率、低維度、低分辨率、低通量和主觀性強等缺點，導致黑龍江省生物育種相關研究嚴重落后。因此，加快表型組學相關研究能夠實現作物性狀調控基因的快速挖掘與表型的精準預測，從而建立智能組合優良等位基因的自然變異、人工變異、數量性狀位點，實現智能、高效、定向培育新品種。

黑龍江省在“十四五”期間，將形成定位清晰、創新支撐、資源集聚、開放共享、運轉高效的生物育種創新平臺，凝聚一批世界優秀科研人才，為優異品種選育奠定堅實基礎，為農業高質量發展提供強有力支撐。

2.智慧栽培和智能裝備推動綠色生產栽培高質量發展

2018年9月25日，習近平總書記來到黑龍江省建三江農場，提出“中國糧食，中國飯碗”，自己的飯碗里要裝自己的糧食。要想使中國飯碗中裝有足夠的、自己的綠色有機糧食，就必須探尋一套適合黑龍江省應用的綠色生產技術規程，推動農業綠色生產的高質量發展。

智慧栽培是以多維表型分析平臺（數據采集獲取平臺、數據存儲和分析平臺）為基礎，通過大數據平臺相互關聯的智能裝備，構建一個人人互聯、機機互聯、人機互聯的全生產要素互聯的智能信息大數據平臺，使生產過程中每一項栽培和管理措施都能體現到農產品信息上，并且全程可追溯。多維表型組平臺包括小區無人機表型平臺和地面無人自動表型平臺。小區無人機表型平臺可以獲取作物群體表型，追蹤作物生長發育情況，制定生長發育模型，精確設計作物栽培方案，將作物、品種和栽培技術融合起來。地面無人自動表型平臺可以連續獲取不同作物、品種和栽培條件下的精準表型數據，設計不同環境和處理下的發育模型，建立作物栽培生長數據庫。通過智慧栽培基礎數據，利用人工智能和深度學習，可以完成不同田間栽培條件下的作物發育動態模擬預測，為作物安全、有效生產提供依據。

智慧栽培的實現離不開智能裝備。隨著智能農業機械、物聯網、人工智能等先進技術的融入，未來農業生產的機械化、規模化和智能化特點越來越明顯。加快布局“無人農場”，廣泛應用農牧機器人等智能裝備，全面提升農業產業鏈自動化水平，將為綠色生產栽培高質量發展提供重要手段。目前，智能裝備的發展速度較快，植保精準無人設備可實現靶向施藥防治病蟲害，藥劑使用量是傳統方法的20%左右，使大面積的綠色、有機農產品種植變為可能；精準除草可以應用物理方法防治雜草（激光、火焰、鋤刀等）或定向微量精準施藥，可減少70%除草劑用量。智能裝備的應用不僅可以減少土壤污染，保護黑土資源安全，還可以節約能源，減少生產投入，增加種植者生產效益。

通過智慧栽培體系的建立和完善，智能裝備的開發和應用，構建農作物生長發育的動態模型，完成作物品種的綠色、優質、高產的栽培技術配套，節約生產成本，實現高產高效。

3.智慧生產和區塊鏈技術推動農產品品質高質量發展

通過智慧育種選育優異品種，智慧栽培配套高效栽培技術，智能裝備解決田間生產的應用瓶頸。進一步加大信息技術發展力度，通過多維傳感器構筑智慧生產平臺。智慧生產平臺主要采用大范圍衛星遙感平臺和區域性無人機表型平臺。衛星遙感平臺獲取大范圍作物種植分布、病蟲害發生情況和發展趨勢、自然災害發生程度和面積等；無人機表型平臺針對特定區塊開展作物生長指標定量診斷、作物產量品質動態監測和作物生產管理變量作業，具體可以用于制定當前栽培技術計劃，施肥、澆水、定向施藥防蟲、除草、促早熟、產量和品質估算、農業保險理賠調查等。

智慧生產過程中，利用區塊鏈技術加密信息輸出，使每個環節上傳數據都保持最初狀態，有利于追溯每批次產品通過每個生產環節所經歷的處理，建立安全的農產品供應體系，推動有保障、可追溯的產品銷售和消費渠道。推進黑龍江省農業區塊鏈建設進程，打造安全、快速、精確的全產業各要素承接互聯，形成區塊分明、相互鏈接、統一協調的智慧生產體系，實現品種選育、農作物栽培生產、收儲、運輸、加工、銷售、消費全產業鏈閉環管理，最終建成全產業鏈融會貫通的智慧生產體系。

智慧生產結合區塊鏈技術，用以改變傳統農業生產經營粗放管理理念和靠天吃飯的技術局限，減少農業在生產過程中生產資料和能源消耗，建設生態友好型農業生產典范，增強農業信息化、現代化和智能化進程，提升農業發展水平，實現農產品質量可溯源。

4.智慧監測推動黑土耕地保護高質量發展

耕地資源是最重要自然資源和農業生產要素，黑土地則是“耕地中的大熊貓”。農業部會同國家其他五部委編制了《東北黑土地保護規劃綱要（2017—2030 年）》，嚴格落實耕地保護制度、扎緊耕地保護的“籬笆”，實施“藏糧于地”戰略。保護東北黑土地是一項長期而艱巨的任務，需要加強規劃引導，統籌各方力量，加大資金投入，強化監督、檢測、監測評價機制，合力保護黑土地。

智慧監測是利用衛星遙感系統、無人機勘察系統和地面基站全天候檢測分析系統，結合大數據信息處理系統，實現衛星遙感監測重點監測和普查，適時了解土壤流失、輪茬、休耕，種植種類面積，水文和土壤保持，高標準農田實施情況等重要土壤治理、監查和保護情況；利用無人機或有人機重點監測分割區域內病蟲草害發生、自然災害影響等情況；利用地面固定基站和人員流動監測土壤理化性質、微生物群體變化、病蟲草害、自然災害、作物全生育期肥水供應等黑土耕地有效利用、用養結合的實施情況。最終實現空、天、地一體化，遙感衛星、無人機、地面固定和流動基站互聯共享數據，整體把握黑土耕地有效利用情況。農業生產應從品種布局、種植面積、栽培方式、加工需求、市場空間等諸多方面統籌管理，做好水土保持、高標準農田建設、標準化智能化作業、有機綠色生產等工作，推進東北黑土耕地保護的可持續、高質量發展。

三、智慧農業發展的關鍵因素

智慧農業的發展有兩個關鍵因素，一是智慧農業人才的培養，二是智慧農業平臺的建設。

智慧農業人才的培養是未來農業全要素高質量發展的基礎和原動力，特別是為農業生產一線培養的智慧農業專業人才，可有利于迅速打開局面，使智慧農業與傳統農業相結合，煥發出更大活力。黑龍江省應著眼于智慧農業專業人才的培養和高水平人才的選拔，采取高等農業學校與科研院所、企業合作聯合培養方式，實現學科交叉融合，建立適合東北大農業的多元化、立體化智慧農業人才培養新方法、新路徑。智慧農業人才培養要突出黑龍江省大農業特色，搭建智慧農業人才新高地，堅持為我省農業高質量發展輸送頂尖人才，為農業發展新思路提供人才資源和智力支撐。

智慧農業平臺的建設是以農業育種、生產栽培和全產業鏈為核心，融合信息技術、物聯網技術、區塊鏈技術，實現農業的多維度精準表型數據收集和鑒定，智能化管理、診斷、咨詢，無人機械化精準靶向耕作，逐步建立以云計算、大數據平臺等農業信息服務為紐帶的可視化數據鏈接與應用平臺。

未來，黑龍江省農業要堅持“質量興農、綠色興農、品牌強農”3個戰略，打好“寒地黑土、非轉基因、綠色有機”3張牌，構建現代農業的“產業體系、生產體系、經營體系”3個體系，提升“農業創新力、市場競爭力、全要素生產力”，利用智慧農業賦能農業高質量發展。