9数字农业基础

数字农业基础农业系统学专题第九部分：数字农业：用数字化技术，对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制、管理；数字农业：是今后我国实现农业信息化跨越发展的突破口；是构建和发展我国农业高技术体系的战略部署。快速分析技术接触传感技术遥感技术影像分析技术土壤与作物水分土壤与作物养分作物病虫草害作物长势产量品质数字信息采集设备与系统远程信息传输GPRS/SMS作物、土壤信息采集的技术原理23.65NPK穴电极养分（NPK）快速测试仪的研制D2LaserREDLaserNIR扩扩扩MMF1F2D1扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩D2主动光源双通道光谱探测仪：以作物氮素敏感波段主动发光，测定其反射率。作物光合效率快速测定仪的样机掌上型农田信息采集系统用于田间（野外）数据信息采集多通道信息采集和精量灌溉控制器：用于土壤水分信息采集、精量灌溉预报、精量灌溉的自动控制、灌溉系统管道水压的自动调节、系统的自动监测与安全运行的维护2、模型与数字化设计取得重要进展建立了作物生长及产量与品质形成模拟模型构建了土壤-作物系统水分和养分平衡模型创建了作物生产管理及种植设计知识模型构建了综合性的数字化农作支持系统基于数字化技术的植物形态结构信息采集系统对玉米、棉花、向日葵等主要农作物及部分蔬菜器官形态进行了三维数字化测定，构建了器官形态描述模型与参数库植物结构-功能反馈模型植物冠层空间光分布模拟模型数字植物设计与可视化系统生产力评价系统生长模型系统数字化农作支持系统主控模块GIS数据库系统RSGPS知识模型系统作物布局系统模型系统农情信息分析模型数字农作设计系统数字农作设计系统江宁水稻产量数字化设计变异度为：0.24与袁隆平院士课题合作，进行水稻超高产育种株型设计3、数字农业精准生产技术平台数字化信息获取数字化信息处理与决策数字化实施技术数字信息获取Nitrate-N(mg/kg)15.1-30.030.1-45.045.1-60.060.1-75.075.1-90.090.1-105.0105.1-120.0P(mg/L)12.1-18.018.1-24.024.1-32.032.1-40.040.1-50.050.1-60.060.1-80.0K(mg/L)40.1-50.050.1-60.060.1-70.070.1-80.080.1-90.090.1-100.0100.1-120.0120.1-140.0Zn(mg/L)0.51-1.001.01-1.201.21-1.401.41-1.601.61-1.801.81-2.002.01-2.20根据分析结果绘制养分空间分布图和施肥决策处方图吉林省榆树市弓棚镇十三号村土壤速效NPK空间变异图小麦水稻大麦河南黑龙江获取了4万多组作物全生育期光谱数据6万多个农学生理生化参量数据10G高光谱遥感图像数据初步建立主要作物不同生理生化参量的光谱特征模型400600800100012001400160018002000220024000102030405060708090100全氮含量（R）可溶性糖（G）叶绿素a+b（B）施肥决策模型变量施肥处方实验优化施肥处方模型遥感数据作物长势、营养图像的GIS管理产量图土壤养分图土壤电导图产量潜力图作业区划分施肥处方信息处理与决策灌溉决模型四、主要消化吸收工作及技术水平16Kg/亩30Kg/亩22Kg/亩25Kg/亩28Kg/亩19Kg/亩北京良种场--顺义文化营精准变量施肥决策利基于空间数据的精准变量施肥方案北京良种场--顺义文化营18mm28mm22mm24mm26mm20mm精准变量灌溉决策基于空间信息的精准变量灌溉方案精准灌溉技术平台－变量灌溉处方图生成系统变量施肥农机具平台－变量旋耕施肥机变量播种作业平台－变量播种变量施肥复合机变量播种作业平台－变量播种变量施肥复合机农药精准喷洒技术平台－农药喷洒系统机具变量作业支撑平台－农田作业机械导航系统机具变量作业支撑平台－农业机械CAN总线技术机具变量作业支撑平台－收割机计产系统系统机具变量作业支撑平台－农田信息无线传输及处理技术数字农业实施技术---软件与硬件的集成变量施肥处方软件界面图精准农业处方产量决策氮肥决策磷肥决策钾肥决策研制变量施肥机可实现基于GPS的变量施肥研制完成的变量农药喷洒机可实现基于GPS的农药变量喷洒吉林玉米应用黑龙江大豆应用谷物联合收割机（小麦、玉米）在线智能测产系统实现对产量在线测量带计产系统的小麦联合收割机田间作业（北京）2004年6月14日汪懋华院士和美国农业部专家杨成海博士亲临麦收现场指导2004年6月10－15日在河北保定部队农场进行麦收测产试验数字化骨干渠系精准配水、田间渠系精准用水平台1)、数字化骨干渠系精准配水2)、数字化田间渠系精准用水3)、基于RS遥感的灌溉动态信息监测4)、精量灌溉的虚拟现实技术精准灌溉•共有8跨•长度400米•可实现施肥作业4、畜禽数字化养殖技术平台奶牛数字化养殖技术平台（个体识别、饲养管理、疾病诊断、原奶质量安全监控、数字养殖硬件产品）猪场数字化养殖技术平台（个体识别、饲养管理、优化育种方案、疾病诊断、溯源系统）鸡场饲养数字化技术平台鸡场小群体数据采集系统牛个体识别与称重技术研究奶牛个体信息采集无线终端生猪耳标和电子标识设计动物个体信息采集无线路由器无线网卡PDA(Palm平台)PDA(WinCE平台)手持式信息采集器信息记录卡(可擦写)基于Java+XML奶牛养殖技术平台在PDA上运行的奶牛养殖技术平台界面4、畜禽数字化养殖技术平台奶牛养殖技术平台已实现的基本功能牛只繁殖谱系的自动跟踪(利用二叉函数技术)原奶质量指标参数分布式结果处理（以完达山为例）5、数字林业技术平台数字林业公共技术平台构建信息采集与分析决策技术研究森林资源管理系统应用示范退耕还林工程管理系统应用示范天然林保护工程管理系统应用示范数字林业系统模式县级工程A模块检索查询统计汇总数据管理报表生成数据交换数据采集分析评价数据库工程B模块工程C模块上一级系统县级A数据库BCA数据库BCA数据库BCA数据库BC市级省级国家级工程A系统工程B系统工程C系统系统模式完成了林业二类调查数据纬度模型示范省退耕还林坡耕地分析数据分析利用GIS组件进行景观模拟和工程规划6、应用示范工作示范基地的基础设施建设软硬件技术平台引进与搭建示范地区数据库系统建设示范省份应用系统的建设配套资金的落实建设基地北京数字农业示范基地上海数字农业示范基地新疆数字农业示范基地黑龙江数字农业示范基地吉林数字农业示范基地亮点与突出成果农田信息采集传感器1、农田信息采集技术实现突破，推出了一批成本低、高性能的产品2、玉米、水稻实现了株型结构数字化设计，为超高产育种提供了先进的技术手段3、初步构建了软件和硬件一体化的精准农业生产技术平台，从信息采集、信息处理到精准实施等主要环节实现了业务化运转，初步构建了适合我国国情的精准农业技术体系。精准农业技术体系4、根据农业生产管理的需要，初步构建了面向农业专门使用空间信息管理平台（AGIS），彻底摆脱了专业GIS供应商的价格垄断。5、、家谱追踪、饲养管理，等主要初步构建了畜禽数字化养殖技术平台，实现了动物个体识别环节的数字信息化；在畜产品安全溯源等方面工作正在积极探索。存在问题整个专项执行时间短，任务重，经费少课题之间组织交流的比较少部分示范课题省市经费配套困难下步工作计划1、加强战略研究2、加强课题的监督、检查3、开展技术培训、技术交流4、加强宣传工作5、加强示范系统建设，提高显示度应用示范区建设加强地方组织领导，建立示范基地加强技术培训和人才队伍建设加强技术合作交流，优势互补力求在优势领域率先突破