高質量建設內蒙古地區高標準農田

許洪滔，任婷婷，張宇佳，云文麗

(1.內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古 呼和浩特 010031;2.清水河縣農牧和科技局，內蒙古 呼和浩特 011600)

1 引言

黨的十九大提出實施鄉村振興戰略，這是以習近平同志為核心的黨中央著眼黨和國家事業全局，深刻把握現代化建設規律和城鄉關系變化特征，順應億萬農民對美好生活的向往，對“三農”工作做出的重大決策部署。如今，脫貧攻堅已取得全面勝利，“三農”工作重心已經發生歷史性轉移，即全面推進鄉村振興。脫貧摘帽不是終點，而是新生活、新奮斗的起點。鞏固拓展脫貧攻堅成果，做好同鄉村振興的有效銜接，是今年和“十四五”時期“三農”工作最重要的任務[1]。

進行高標準農田建設，提高耕地質量，對農業穩產和增產、保障國家糧食安全具有重要的基礎性作用。2019年11月，國務院辦公廳印發《國務院辦公廳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》明確提出，到2022年，全國要建成10億畝高標準農田。2021年中央一號文件《中共中央國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》中再次提出，實施新一輪高標準農田建設規劃，提高建設標準和質量，健全管護機制，多渠道籌集建設資金，中央和地方共同加大糧食主產區高標準農田建設投入，2021年建設1億畝旱澇保收、高產穩產的高標準農田[2]。

2 建設路線

2.1 總體思路

以“優質、高產、高效、生態、安全”的農業可持續發展思路為主軸，按照“整體部署、系統布局、分步實施、穩定支持”的原則，統籌考慮內蒙古現有高標準農田建設體系。結合大數據、區塊鏈、物聯網、人工智能、云計算、5G等新一代信息技術，圍繞作物生長狀態監測、田間智能灌溉、重大病蟲害智能化識別、氣象災害監測預警和數字化綠色防控等方面，實現田間生產、管理、防控、服務全流程的數字化，集農田數據采集匯總、管理分析、評估服務等功能于一體，以高標準農田為中心，在田間合理配置常規或物聯網監測設備，建成符合國家標準規范的高標準農田，從而穩步推進內蒙古高質量、高標準、高效率的高標準農田建設步伐。

2.2 整體框架

按照“1+1+N”的整體框架，進行內蒙古高標準農田建設的整體規劃設計，打造集“土壤健康、高效節水、綠色農田、環境生態”于一體的內蒙古高標準農田數字化決策綜合平臺，提高內蒙古高標準農田的綜合生產能力和抵抗自然災害能力，其中“1”為農業大數據中心，“1”為內蒙古高標準農田數字化決策平臺，“N”為涵蓋高標準農田生產、追溯、管理等多面的N項數字化應用服務。

3 功能設計

3.1 農業大數據框架建設

重點加強內蒙古“互聯網+農業大數據”建設，建立涵蓋農業主體、農業生產、農業種植、市場行情、質量安全、農資監管、農業產業等基礎數據的農業數據中心，從而可為其他領域提供數據支持，如植保、種業、漁業、畜牧業等，打通數據壁壘，推動形成覆蓋全區農業業務協同、上下聯動、信息共享的發展格局。3.1.1 高標準農田數據框架建設。內蒙古高標準農田數據中心建設的首要任務就是框架建設。缺乏框架將導致管理混亂、互聯互通不暢、信息共享程度低、信息資源開發利用難、存在安全隱患等后果。項目的建設步驟要“框架先行”，先建立整體框架，再進行項目軟件系統、數據庫及示范樣板點建設。框架建設是一項基礎性工作，是實現互聯互通、信息共享、安全可靠運行的前提和基礎[3]。

3.1.2 高標準農田數據標準和資源目錄建設。打造內蒙古高標準農田數字化，頂層設計尤為重要，要系統性規劃、分步建設，避免重復建設和資源浪費問題。

統一的技術及數據標準規范體系建設是高標準農田數字化平臺建設的基礎性工作。制定數字農業信息資源目錄體系和數據交換體系的標準，構建涉農業務及資源數據的橫向、縱向的集中、交換、整合和綜合利用分析的規范，按照符合高標準農田的特點方式，定制技術標準，實現數據資源利用最大化。

3.1.3 高標準農田基礎數據庫建設。數據中心是平臺的基礎和核心，本模塊的主要任務是對內蒙古農田大數據中心進行基礎數據庫的設計和建設，依托于數據標準和資源目錄的規范要求，建立內蒙古高標準農田專項數據庫，實現不同類別的數據進行專項存儲與交換，并為大數據分析決策與深度應用提供基礎。

3.2 內蒙古高標準農田數字化決策平臺

內蒙古高標準農田數字化決策平臺是土壤改良、節水節肥減藥、病蟲害綠色防控、生態保護等技術與數字化平臺的結合，構建科學統一、層次分明、結構合理的高標準農田建設體系，可實現內蒙古高標準農田的高質量建設、高效率管理、高水平利用，切實提高水土資源利效率，增強農田防災減災能力，從而提高農田的可持續利用水平和綜合生產能力，促進高標準農田的綠色可持續發展[4]。

高標準農田全域一張圖。通過一張圖的形式，可視化直觀展示內蒙古高標準農田灌溉情況、耕地面積、設備分布情況及環境監測數據。結合農業物聯網設備，基于IoT、智能算法、數據分析等能力，提供專業可靠的環境實時監測服務、異常傳感數據報警、設備遠程控制、專題分析等應用服務。農業管理者可在一張圖上查看農田相關信息，及時了解農田情況，為農田管理者的精準管理和科學決策提供輔助支撐。

結合無人機攝影技術，通過對農田的拍攝捕捉，經過特殊的透視處理，將農田實景集成到一張圖上，直觀形象地模擬出整個農田實景狀況。用戶可點擊交互式按鈕，查看區域內環境監測數據、生產數據、病蟲害數據等，方便生產監控及跟蹤。（1）專題分析。采取多源、多級、多專題數據管理模式，以內蒙古高標準農田數據概況（農田總產值、總面積、總產量），農業設備、土壤、灌溉、防護、生態等數據為核心，構建高標準農田數據多種專題分析，實現一個平臺管理及展示分析多種資源，最終實現專項數據的深度分析以及跨業務數據的綜合分析，讓農業管理者通過統一窗口了解各項專題數據信息，達到可看、可點、可查、可分析、可管、可下載的目標，為農業管理者、農業監管部門對高標準農田的科學管理與精準決策以及管理成果的分析提供數據分析基礎。（2）土壤健康專題分析。土壤健康專題分析通過物聯網智能設備檢測和采集內蒙古高標準農田全域內的土壤信息，如土地厚度、抗旱能力、常年產量、pH值、微量元素含量等，對高標準農田全域內的土壤情況進行統計分析，按照土壤等級進行排列分布，在平臺中展示土壤健康布局圖、耕地質量面積占比圖等數據，農業管理者在專題中可直觀了解全域及某一區域內的土壤健康情況；為農業管理者對存在土壤問題的區域制定針對性指導計劃提供輔助支撐，從而進行土壤保護和整治，最終實現保持土壤健康的目的。同時，為方便高標準農田管理者了解本區域的耕地質量保護成果，專題模塊中對各年度耕地質量保護成果進行統計展示，內容包括單因素分析、耕地質量評價以及耕地質量變更調查，從多個方面分析歷年工作成果，并為下一年的決策部署提供數據參考。（3）高效節水專題分析。農田節水灌溉技術體系通過物聯網+互聯網技術，全面提升對作物生長環境要素、水資源管理要素以及控制系統運行狀態要素的感知能力，形成高效節水專題模塊，利用云計算、大數據及數據挖掘技術為高標準農田科學的用水灌溉、現代化的運行管理提供決策支持。水肥一體化系統和智能機井灌溉系統建成后，可明顯提高高標準農田的灌溉水利用效率和水分產出率；在專題模塊中以動態圖表的形式展示全年灌溉用水量、灌溉總面積、每日用水量、分段用水量、同期數據、歷史數據同比/環比分析等數據，形成“灌區一張圖”，以便于農業管理者科學、準確地進行水資源管理、調配和預測，實現合理開發、利用、節約和保護水資源，逐步提高高標準農田內的水資源可持續利用水平、農業灌溉用水效率，高效推進內蒙古農田生態環境的保護。（4）綠色農田專題分析。以內蒙古高標準農田區域內環境監測數據，包括氣象環境數據、病蟲害數據、苗情數據、土壤墑情、農林小氣候等數據情況為核心數據基礎，以可視化的形式直觀展示高標準農田種植情況、設備分布情況及環境監測數據概覽；多維度、多層面、多角度地對數據進行整合分析，在專題模塊中以動態圖表形式展現高標準農田環境數據，可實現天氣預警更及時，氣象警告早知道，極端天氣可防控，為農業生產者預防極端天氣所帶來的災害提供穩定的保障。根據高標準農田綜合情況，生成農田數據分析報告，可按年度或月度查詢，從自然條件、空氣溫度、空氣濕度、苗情分析、光照強度、土壤溫度和含水量、病蟲害分析等多個維度，采用散點分布圖、趨勢圖，直觀對比展示參數的變化情況，同時支持歷史數據的查詢，同期數據的對比或環比分析，農田管理者可通過專題模塊直觀了解農田全域內及小范圍的環境情況以及歷年環境的變化情況，從而針對性地制定高標準農田防護計劃，為農業管理者總結經驗、創新機制、集聚要素提供科學依據，從而推進綠色高標準農田建設的高質量發展。（5）環境生態專題分析。環境生態專題分析模塊通過物聯網和互聯網技術的完美結合，深入融合綠色發展理念，采取物聯網殺蟲燈、農田天眼、無人機防控等智能設備，多方位、多角度、全覆蓋地對內蒙古高標準農田進行生態環境的保護與監測，構建科學的綠色防控體系，完善內蒙古高標準農田生態監測網絡，對高標準農田全域進行生態環境保護。專題分析模塊展示高標準農田區域內綠色防控成果，包括每日殺蟲數量、蟲情監測分析（蟲情占比分析、蟲情趨勢分析、蟲情同比或環比分析）等數據；同時通過高清攝像頭對高標準農田環境的情況進行全程實時監測，一旦監測到秸稈焚燒、農田干旱、洪澇災害等情況，平臺會及時進行預警提示；以動態圖表的形式展示無人機每日農田作業數據（長勢、病蟲害監測、地物識別、入侵生物）等，形成“農田生態一張圖”，對識別出有病蟲害的區域進行精準定位，并進行針對性防治。農田管理者通過專題模塊可直觀了解農田內的生態環境，從而達到災害早防控的目標，最終實現高標準農田的綠色健康發展與生態保護并進，充分體現高標準農田的綠色發展理念。

3.3 高標準農田耕地質量保護系統

耕地質量保護大數據平臺根據GIS地理信息、互聯網、物聯網等技術，實現空間全覆蓋，業務全流程，信息全要素，實現內蒙古耕地質量保護工作信息化、智能化。利用大數據分析，達到精準管理，科學決策，形成指揮耕地新業態。通過大數據平臺服務公共，服務管理，轉變耕地保護方式。

建設內蒙古田間耕地質量保護大數據系統，對全域內耕地保護資源數據進行梳理、整合、分析與應用，形成統一的數據標準，促進數據融合和業務協同，提高宏觀管理的科學性。對耕地質量保護工作的開展和監測提供保障，為農業行政管理、政策制定、規劃編制、區劃調整和生產提供決策依據。

3.3.1 高標準農田土壤墑情監測系統。土壤墑情監測系統臺通過對接土壤墑情感知單元，采集內蒙古高標準農田內的土壤數據（土壤溫度、土壤濕度、pH值等），采用動態圖表和曲線圖的方式展現土壤相對含水量變化趨勢、土壤重量含水量變化趨勢、氣溫變化趨勢、≥10℃積溫變化趨勢，連續降水天數等數據，并支持同期及歷年數據的同比分析，從而讓農業管理者及時了解區域內的土壤墑情情況，針對性做出防控措施，為農業管理者對高標準農田的土壤墑情情況科學決策提供數據基礎。

3.3.2 高標準農田測土配方施肥系統。根據內蒙古大田地力評價，如肥力、酸堿性、有機質等情況進行定性或定量分析，總結出適宜種植的農作物品種，對所種植的農作物所需的各種肥料、需要的用量，以及對肥料進行成分分析，并給予施肥建議。

利用PC端系統，輸入需要查詢的地塊位置或自動定位到當前位置，選中種植作物和目標產量。后臺獲取到位置信息和作物信息后，根據位置信息查詢到地塊的有機質、氮磷鉀含量等信息，并根據土壤各項指標數據和種植作物及目標產量，形成施肥建議卡，并推送給用戶。

3.4 高標準農田物聯網管理系統

3.4.1 生產管理。用信息化的方式科學記錄和指導生產操作管理，讓內蒙古農產品種植更加規范化和標準化。生產管理分為種植方案、農事管理、采收管理、加工管理、農事建議、農事配置，觀測模型等7個子模塊，農業生產者可在種植方案中新建種植方案，并在種植過程中對農作物進行全生命周期的查看、記錄、操作，及時了解農作物在每一個生長周期的詳細情況，同時平臺會根據作物所在生長周期提供合理的農事建議，及時對蟲害、病害等信息進行預警，實現農產品從種植到收獲全流程的信息化管理。為農業生產者對作物的科學管理和種植提供強有力的支撐。（1）種植方案。種植方案模塊可新增作物種植方案，新增后圖片展示農作物種類；顯示農作物種植情況即種植批次、開始時間、種植天數、種植狀態、預計結束時間；可按照“農作物名稱、種植批次”進行查詢、重置操作；可查看種植記錄中農作物名稱、種植批次、種植周期、種植日期、添加日期、種植結束時間等信息。（2）農事管理。按照農作物名稱進行農事識別，可按照“農作物名稱、種植批次”進行查詢、重置操作；可查看農事記錄“作物名稱、種植批次、農事類型、農資類型、農資名稱、用量、規格、負責人”等信息，同時可添加農事信息，選擇農事操作類型，對農作物科學管理。（3）采收管理。采收管理可添加要采收的農作物名稱、種植批次，選擇是否立即包裝、操作地塊、收獲量、采收負責人、操作日期，并可查看采收記錄詳情，從而形成科學可記錄的農作物采收管理。（4）加工管理?？砂凑铡稗r作物名稱、種植批次”進行查詢、重置操作，對選中的農作物可進行加工操作，添加“加工步驟、加工人員、加工時間”等。（5）農事建議。農事建議可根據農作物名稱及種植批次查看平臺所提供的農事建議，如“打藥、除草、施肥”等，科學指導農作物生產。（6）農事配置。農事配置可以新增或刪除農事名稱，形成合理的農事配置名稱。（7）觀測模型。對農作物進行生長監測，可查看農作物所在生長周期的種植狀態，如發芽期、種植中、生長期等，同時可了解該農作物種植的開始時間、已種植天數和預計結束時間等。

3.4.2 物聯監控。（1）氣象情況監測。對接氣象墑情感知單元，整合作物生長的環境數據，結合閾值報警機制，實現對作物生長環境的動態監測，為作物的生產種植提供及時、準確的氣象災害預警服務，最大程度減少氣象災害對作物的影響。實時顯示傳感器監測的環境參數，包括空氣濕度、土壤溫濕度、光照等，支持按天、周、月、生長周期形成氣象參數曲線圖，當參數不在適宜范圍內時，可自動生成預警提示，同時可以將作物生長的空氣溫度、空氣濕度等環境監測數據以及環境預警事件信息以圖表或曲線圖形式形成統計報表，供管理人員作出適當的作物生長管理、分析與決策。（2）蟲情情況監測。基于30多萬張害蟲標準圖庫的積累，運用人工智能技術，構建害蟲自動識別技術模型，目前已能識別數百種害蟲，識別率高達90%以上。借助大數據、可視化等技術手段，對蟲害情況進行實時展示與分析，結合歷史數據和趨勢分析，實現蟲害的預報預警，為針對性防控方案的制定預留時間，可有效遏制蟲害的暴發，最大程度地降低蟲害的影響和損失。（3）智能孢子監測。通過對接病害監測設備，運用圖像融合算法，對采集到的病菌、孢子照片進行感官優化，可顯著提高識別率，結合專家識別服務，打造在線式的病害監測模式，結合歷史數據和趨勢分析，實現病害的分析和預警，為實現果園的豐收豐產提供基礎保障。（4）苗情監控。苗情監控系統，實現苗情數據的采集、分類、分時管理和維護，支持對不同數據類型的模塊化維護，苗情監測模塊通過可視化監控設備，實時采集現場作物生長情況，通過高清視頻了解作物的生長態勢來判斷整體發育與生長是否良好，并且提供定時拍照功能，將每個特定時期的作物長勢圖片拍照并上傳至數據中心，為后期的作物長勢分析提供依據。該系統由高清攝像頭、網絡型視頻服務器組成，攝像頭通過光纖與服務器進行通訊，保證視頻傳輸質量與穩定；網絡型視頻服務器用于轉換和傳輸視頻信號；用戶通過Web端和APP端即可遠程獲取監控影像，支持對攝像頭的遠程控制。（5）水肥情況監測。智能灌溉水肥一體化管理模塊可實現系統運行狀態的監測和智能控制，能夠充分發揮水肥一體化系統的作用，通過自動控制技術的應用，降低灌溉成本，提高灌溉質量，使灌溉更加科學、智能。遠程控制：支持加肥、進水、出料和灌溉的自動、手動模式切換；參數曲線：以曲線形式展現進水壓力、進水流量、pH、EC等參數信息；歷史記錄：支持歷史數據的時段查詢；程序設置：可根據品種或物候期，定制灌溉施肥程序。

3.5 高標準農田質量安全追溯系統

溯源監管平臺覆蓋了內蒙古主要農作物產前、產中、產后全流程，分為產業端和監管端兩個方向，形成了“源頭可追溯、流程可跟蹤、信息可查詢、責任可追究”的農作物安全監管體系。通過運用溯源監管系統，對區域內的加入農作物溯源的主體進行全方位全流程的監管，對于完善農業質量安全規范有著巨大作用。

服務于各農業主體，以保障消費者安全為宗旨，以追溯到責任主體為基本要求。打造產業端溯源監管系統，實現農作物質量安全信息的全程可查，讓消費者放心。建成源頭可溯、全程可控、風險可防、責任可究、公眾可查的農產品質量安全追溯與監管信息化體系，著力提升農產品科學監管能力、公眾服務能力、社會治理能力，推動農產品監管水平質的飛越。

服務于政府監管部門，加強和改進管理部門對農產品質量安全監管工作，防范農產品質量安全事故發生，保障公眾身體健康和生命安全。同時增強農產品質量安全監管工作的規范性、科學性和有效性，對切實維護人民群眾的根本利益，具有重大而深遠的影響。

3.6 高標準農田專家系統

專家通過與農戶視頻、音頻、文件傳輸、文字交流等方式，為農戶提供農業生產技能知識、專家建議、病蟲害防治等相關問題的解決辦法，最終解決農戶在生產過程中遇到的實際問題，為農戶提供遠程專家診斷。

3.7 高標準農田知識庫

整合多元數據庫數據，為用戶提供農業知識調取服務，為農戶病蟲害防治、農業氣象災害應對以及作物種植評估提供專業的技術指導。

3.8 高標準農田移動APP

農業物聯網APP應用安裝在相關管理、操作人員手機上，方便在移動端監控內蒙古高標準農田生產環境區域內物聯網數據、視頻圖像以及操作數據，并可以通過手機APP遠程操控現場設備，設置相關參數。根據使用人員不同，開通相應的權限，在移動設備實時查看實時數據、發布相關信息等活動。可以實現隨時登陸、查看、查詢、操作，為管理者和生產者提供園區實況、數據分析功能與展示，實時掌握農田生產動態。

4 結語

大力推進內蒙古高標準農田建設，是穩步提高其農業綜合生產能力、保障糧食長久安全的物質基礎，是發展內蒙古現代農業、建設社會主義新農村的現實要求，是提高內蒙古農業整體效益的重要手段，也是新時期內蒙古農業綜合開發的重要歷史使命，具有重大的現實意義和深遠的戰略意義。緊緊圍繞實施鄉村振興戰略，著眼農業高質量發展，深入實施藏糧于地、藏糧于技，在內蒙古高起點、高標準和高水平地建設一批高標準農田示范區，發揮典型示范和輻射帶動作用，引領內蒙古高標準農田建設提檔升級[5]。