數字賦能黑土地保護
——依安縣數字化保護黑土地的實踐探索

■ 遲德祥

為科學保護利用黑土資源，構建黑龍江黑土糧倉，結合依安數字鄉村試點地區，依安縣借助中國科學院的力量加強黑土地保護，建立全域智控平臺，在依安縣打造10 萬畝核心示范區，積極構建品質創優、增碳修復和精準施策三大技術體系，集成保護性耕作、種養循環、土壤健康、智慧管控等多項核心技術，為黑土地保護植入數字能量。下面用依安縣實施的“五張圖”，來介紹數字化保護黑土地的應用情況。

一、黑土地保護一張圖

主要內容包括基于地圖的有機黑土地轉化、黑土地保護建設、黑土地保護試點、黑土地保護利用、有機農業科技園區、秸稈全量還田基地等，實現黑土地保護利用的圖形化管理。

一是遙感測繪。4月初，依安縣同中科院地理所無人機遙感團隊，利用多光譜多旋翼無人機和自主研發ZY200輕型復合翼無人機，完成了依安縣太東鄉10 萬畝黑土地有機轉化示范區1：500 正射影航拍，用近地全光譜成像相機為核心黑土地數據遙測系統、“高光譜+多光譜+紅外一體”模塊化組合、多平臺多型無人機任務規劃與區域組網管控等關鍵技術，實現黑土地有機質、水分、鹽堿化、沙漠化、作物氮磷鉀等肥力、作物病害、蟲害等精確測定，為黑土示范區提供了厘米級的遙感本底數據。

二是整合數據資源。系統由“天-空-地-網”一體化監測體系、黑土信息數據庫、黑土保護知識庫、人機互動決策平臺組成，為依安縣創制“分區施策、依村定策、一地一策”黑土糧倉全域定制系統解決方案。

二、指揮系統一張圖

基于地圖的指揮調度信息獲取管理系統、協同工作系統和指揮調度一張圖系統等，實現農業生產過程中各類業務（包括待處理、處理中和已完結等業務）的調度、反饋和評價。

依安縣已建成農業物聯網網站，將整合農口現有多單位平臺，統一調度與研發，近期整合設計的依安縣數字農機監管服務平臺，充分發揮中科院計算機所的作用，安裝自動導航裝置40 套，安裝北斗監管系統和傳感器374 臺（套），預計能安裝650臺（套），試驗“鴻鵠T30”農業機械裝備2臺（套）。

農機管理系統是農機全程作業質量監測和指導管理的重點，包括手機端軟件和電腦端軟件。一是通過手機、電腦使管理者能夠實時監控農機作業過程，統計作業面積，核實作業質量，查看農機作業過程中是否存在重復作業、作業范圍遺漏、作業質量不達標等情況，真正實現作業質量的有效管理與全程可追溯。二是系統實現對農機的“耕、種、管、收”全部作業環節的全程監管，通過作業監測設備采集農機作業過程中的速度、軌跡、面積、質量、油耗等各項數據，實現農機作業時的實時監控和跟蹤。三是系統通過智能農機采集土壤的各項數據，并記錄農機作業、作物生長，以及種子、農藥、化肥等相關信息，建立每一塊“黑土地”的動態數據庫，在傳統農機調度經驗和數據積累的基礎上，建立“黑土地保護性耕作模型”，通過對黑土地數據演變以及作業產量之間的關聯分析，形成農資、人力與智能裝備的統一資源管理與調度策略，為管理者提供基于黑土地的機械化保護性耕作體系作業指揮方案。

三、規模種植一張圖

基于地圖的立卡種植戶管理系統、基于地圖的單品連片種植區管理系統、規模種植一張圖研判分析系統等，實現立卡戶種植區和2000 畝以上單品連片種植區地圖繪制、分顏色顯示和數據的統計分析。

一是開展精準數據采集。利用遙感信息，開展遙感監測，對有機作物種植區實施效果跟蹤監測，提高項目建設的質量。二是實現遠程智能控制。對推進水肥一體化地塊，開展遠程智能控制，科學管理用水調度。開展機器人除草示范，并實行遠程指揮和調度。三是開展模型精準應用。建立氣象災害預測預警及災害評估模型，為農民提供及時精準的氣象災害預警服務，降低農民的種植風險，為產量預估、價格預測提供數據支持。四是實現質量管理溯源。從種植、加工、流通和消費等環節入手，開展農產品質量溯源管理，完善從“農田”到“餐桌”全程監管鏈條。使生產者、流通者、消費者和監管者都可以查詢到質量追溯記錄，實現來源可溯、流向可追、質量可控、責任可查。

四、數據共享平臺一張圖

一是大數據平臺核心數據庫集中存儲，各業務部門經過數據交換平臺清洗、效驗和整合的數據，形成高度一致的具備社會管理標準的數據資源。二是建立跨業務、跨數據庫的統一數據訪問接口，滿足各部門的業務應用需求，統一數據服務資源目錄和用戶驗證服務，能更好地實現各業務部門訪問基礎數據庫對應的權限數據資源。三是統一管理基礎數據庫日常維護工具和異地容災備份恢復工具，保證基礎數據庫能夠提供穩定、高效實施的數據服務。四是打破壁壘，整合和利用好農機監管服務平臺、農經三資管理平臺、農產品追溯平臺、農技服務平臺、農藥獸藥監管平臺、農業物聯網平臺、市場入戶信息平臺等資源，統一共享數字資源，達到可復制可推廣。

五、農作物長勢監測一張圖

基于地圖的監測點數據管理系統、農作物長勢一張圖研判分析系統等，實現玉米、水稻、大豆和馬鈴薯等種植區作物長勢分類地圖繪制、分顏色顯示和分類數據的統計分析。

依安縣農業農村局在太東鄉黑土地有機轉化示范區進行了物聯網設備的投入，其中包括ZC600 農用全自動生態定位觀測站2 套，ZC50 農用全自動定位觀測站12套，視頻監控站8套。這款中科院低功耗物聯網感知設備，包含植被監測（雙目植被相機）、氣象監測、空氣質量監測、土壤監測等物聯感知模塊；利用先進的物聯網技術，實現風速、風向、氣溫、濕度、氣壓、光照、雨量、土壤溫度、土壤水分、空氣質量（PM2.5、PM10）、植被可見光、植被近紅外圖像數據的實時采集和無線傳輸，并借助人工智能、大數據、云計算技術，在云平臺中實現作物蓋度、高度、物候、病蟲害等的自動識別，為數字賦能黑土地生態地理環境保護與可持續發展、有機種植、農業品牌宣傳、精準農作以及農業保險等提供數據支持。