數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用：框架設(shè)計(jì)與案例初探＊

（金陵科技學(xué)院，江蘇南京 211169）

0.引言

2020年中央一號(hào)文件發(fā)布《關(guān)于抓好“三農(nóng)”領(lǐng)域重點(diǎn)工作確保如期實(shí)現(xiàn)全面小康的意見》；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)辦公室印發(fā)《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》；環(huán)保部印發(fā)《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》；江蘇省政府發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興推動(dòng)農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展走在前列的意見》[1-4]。然而，根據(jù)農(nóng)業(yè)部信息化中心調(diào)研，相比當(dāng)前服務(wù)業(yè)的40%、工業(yè)的20%，代表數(shù)字科技支撐全產(chǎn)業(yè)鏈過程的“數(shù)字化率”，在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、種植、產(chǎn)品加工運(yùn)輸?shù)确矫娴恼急葍H為10%。如此政策規(guī)劃與現(xiàn)實(shí)形式為發(fā)展以智能化、生態(tài)友好為核心目標(biāo)的數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)，既創(chuàng)造了有利的背景條件，也提出了嚴(yán)峻而緊迫的要求[5-6]。

踐行習(xí)近平總書記“兩山”理論，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，需要進(jìn)一步深入實(shí)踐和理論研究。我國(guó)非常重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源有效利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的多目標(biāo)協(xié)調(diào)發(fā)展。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是保證農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和糧食安全，同時(shí)又盡可能保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所導(dǎo)致的環(huán)境惡化、環(huán)境破壞，使農(nóng)業(yè)走上一條“生態(tài)、環(huán)保、可持續(xù)”發(fā)展的必經(jīng)之路。完善生態(tài)農(nóng)業(yè)的多要素支撐體系，科學(xué)合理地銜接農(nóng)業(yè)發(fā)展的各個(gè)生產(chǎn)要素，包括化肥、農(nóng)藥的使用量，水資源的利用效率等，需要從多學(xué)科交叉的角度開展研究[5]。

落實(shí)《2020年政府工作報(bào)告》是打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的階段性目標(biāo)。2020年政府工作報(bào)告提出：“突出依法、科學(xué)、精準(zhǔn)治污，提高生態(tài)環(huán)境治理成效。實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。增加專項(xiàng)債券投入，支持現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施、飲水安全工程和人居環(huán)境整治，持續(xù)改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件?！币虼耍詈蠑?shù)字、生態(tài)技術(shù)體系，從學(xué)科交叉融合的角度研究我國(guó)三農(nóng)問題，對(duì)補(bǔ)實(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的短板具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[6]。

近年來，我國(guó)各級(jí)政府出臺(tái)相關(guān)政策加強(qiáng)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，極大程度地促進(jìn)著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。2018年底，全國(guó)行政村通寬帶的比例達(dá)到96%，農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到2.11億，城鄉(xiāng)網(wǎng)民比例為2.8:1，“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”行動(dòng)取得顯著成效。智慧農(nóng)業(yè)作為“科技+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的最佳載體，正成為全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨，也必將提高我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的專業(yè)化、智能化和信息化水平[1-2]。智慧農(nóng)業(yè)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，集互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程與“物聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，遙感與地理信息系統(tǒng)、人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)，以及其他電子信息技術(shù)結(jié)合，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。如何為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體提供低成本、環(huán)境友好型智慧種植、養(yǎng)殖、水產(chǎn)的解決方案與持續(xù)服務(wù)，是當(dāng)前的緊迫任務(wù)。

1.總體設(shè)計(jì)

1.1 定義與目標(biāo)

根據(jù)以上背景，我們認(rèn)為“數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用”可定義為：（1）運(yùn)用多學(xué)科交叉手段，以理論機(jī)制研究、實(shí)踐應(yīng)用、決策管理為導(dǎo)向，采用先進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、無人機(jī)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)提升與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的多方面、多層次耦合優(yōu)化；（2）以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與生態(tài)文明協(xié)同發(fā)展的典型案例與能力體系，支撐“長(zhǎng)江大保護(hù)”“揚(yáng)子江生態(tài)文明建設(shè)”的理念愿景；（3）助力區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、生態(tài)文明建設(shè)，培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型、復(fù)合型工程技術(shù)人才。

由此，“數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用”的總體目標(biāo)包括：（1）建立一個(gè)交叉學(xué)科支撐的、區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)農(nóng)業(yè)影響的智庫。聚焦“長(zhǎng)江大保護(hù)”“揚(yáng)子江生態(tài)文明建設(shè)”的需要，依托農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、軟件工程、信息與通信工程等多學(xué)科與專業(yè)，圍繞數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的研究方向，開展理論方法、共性技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)研究[7]。（2）建立一個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的技術(shù)研究基地。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)用水的高頻監(jiān)測(cè)、信息集成管理、過程細(xì)化建模、多種水體內(nèi)部養(yǎng)分循環(huán)模型、對(duì)外負(fù)荷輸出的定量核算，進(jìn)一步促進(jìn)目標(biāo)湖庫流域水質(zhì)管理目標(biāo)的達(dá)成，促進(jìn)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖密集區(qū)域、亞太人口集中區(qū)域，由當(dāng)前“粗放式”向“可持續(xù)、環(huán)境友好型”轉(zhuǎn)型，為政府部門從宏觀上對(duì)養(yǎng)殖行為的規(guī)劃提供輔助決策。（3）建立一個(gè)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的工程技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。構(gòu)建低功耗、可配置、太陽能水文水質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種水質(zhì)指標(biāo)的全天候、不間斷、高頻率的觀測(cè)，結(jié)合云平臺(tái)進(jìn)行分析、可視化。提升養(yǎng)殖密集型流域多種水體的遙感監(jiān)測(cè)能力，包括高分、多光譜衛(wèi)星影像、高光譜影像、無人機(jī)低空攝影測(cè)量[8]。

實(shí)現(xiàn)“數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用”，需要做好如下具體工作：（1）科學(xué)研究。開展理論與方法研究，包括在數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的影響機(jī)制、生態(tài)農(nóng)業(yè)多要素監(jiān)測(cè)與模擬、數(shù)字農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈管理等重點(diǎn)領(lǐng)域完成高質(zhì)量、問題導(dǎo)向的學(xué)術(shù)成果，為政府、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、企業(yè)提供高質(zhì)量的研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)地圖和布局規(guī)劃等。（2）隊(duì)伍建設(shè)。培養(yǎng)學(xué)術(shù)帶頭人和中青年學(xué)術(shù)骨干若干人，其中包括培養(yǎng)“333”層次人才、建立省級(jí)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等。（3）人才培養(yǎng)。培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才，服務(wù)“長(zhǎng)江大保護(hù)”“揚(yáng)子江生態(tài)文明建設(shè)”產(chǎn)業(yè)化和框架下的人力資源需求。（4）學(xué)術(shù)交流。召開國(guó)際性數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議，參與國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)活動(dòng)。（5）社會(huì)服務(wù)。提升區(qū)域數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程實(shí)踐能力，形成整套可推廣的示范技術(shù)體系。

1.2 總體框架與能力設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的總體框架如圖1所示。它依托數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，以應(yīng)用技術(shù)研究院、地方產(chǎn)業(yè)研究院、高等院校為基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)共性技術(shù)研究、前瞻方法探索、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示范三個(gè)主體研究?jī)?nèi)容，最終輸出成套的能力體系和應(yīng)用人才。

2.案例初探

本文以南京市高淳區(qū)為典型研究區(qū)域，發(fā)揮金陵科技學(xué)院的傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)優(yōu)勢(shì)以及軟件工程等多個(gè)特色學(xué)科在“數(shù)字、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工程、應(yīng)用”等方面的交叉融合潛力，對(duì)總體框架和能力體系進(jìn)行初步落實(shí)與規(guī)劃。

2.1 典型研究區(qū)域

圖1 總體框架與能力設(shè)計(jì)

高淳區(qū)位于江蘇省南京市南端，坐擁先天的山湖資源，素有“日出斗金、日落斗銀”的美譽(yù)。這里是我國(guó)重要的特色現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)基地，國(guó)家東部地區(qū)重要休閑旅游目的地，“國(guó)際慢城聯(lián)盟”中國(guó)總部所在地。固城湖處于水陽江下游，屬長(zhǎng)江水系，是高淳區(qū)“魚米之鄉(xiāng)”的重要標(biāo)志。固城湖流域范圍涵蓋周邊7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和1個(gè)省級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，水資源豐富，水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史悠久、享有盛名[7]。

作為“兩山”理論的示范區(qū)，高淳區(qū)擁有國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。當(dāng)前市政府、區(qū)政府非常重視高淳全域山水林田湖草系統(tǒng)的保護(hù)與整治規(guī)劃，堅(jiān)持推行“大小共治、水陸共治”，提出了水污染防治、水環(huán)境綜合治理、湖泊生態(tài)保護(hù)、土地整治、生物多樣性保護(hù)和鄉(xiāng)村振興等六類生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程[9]。然而，大規(guī)模粗放式的養(yǎng)殖方式也造成蟹、蝦、魚局部病害，以及水生態(tài)環(huán)境的問題[10-11]。

2.2 研究主體特色

江蘇省南京市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量提升階段?！耙粠б宦贰薄㈤L(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶等重大國(guó)家戰(zhàn)略的深入實(shí)施，為南京提供了全新的時(shí)代機(jī)遇。金陵科技學(xué)院（下文簡(jiǎn)稱“學(xué)?！保┳溆谀暇且凰耘囵B(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主的全日制普通本科院校，是國(guó)家建設(shè)類技能型緊缺人才培養(yǎng)試點(diǎn)高校、卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃、教育部應(yīng)用科技大學(xué)改革試點(diǎn)戰(zhàn)略研究單位、中國(guó)應(yīng)用技術(shù)大學(xué)聯(lián)盟創(chuàng)始單位，CDIO工程教育聯(lián)盟成員單位。“數(shù)字、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工程、應(yīng)用”是學(xué)校發(fā)揮傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)優(yōu)勢(shì)，融合軟件工程王牌學(xué)科，以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、電子信息等強(qiáng)勢(shì)專業(yè)，爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家一流的重要途徑。

2002年以來，學(xué)校響應(yīng)“5112”教育富民工程號(hào)召，組建“農(nóng)科教講師團(tuán)”，面向南京各區(qū)農(nóng)村致富骨干、種植、養(yǎng)殖大戶，開展農(nóng)村實(shí)用技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)咨詢、新品種新技術(shù)開發(fā)、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)科教結(jié)合示范基地建設(shè)等工作。此繼續(xù)教育工作被評(píng)為“2019年度江蘇省社區(qū)教育特色品牌”。2008年以來，學(xué)校主動(dòng)承擔(dān)“江蘇省掛縣強(qiáng)農(nóng)富民工程項(xiàng)目”，針對(duì)蔬菜新品種、新技術(shù)新模式開展了示范推廣與技術(shù)培訓(xùn)。2009年以來，承擔(dān)各類富農(nóng)、慧農(nóng)、幫農(nóng)工作，依托傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)農(nóng)學(xué)相關(guān)學(xué)科，結(jié)合新興軟件類學(xué)科的應(yīng)用科技研發(fā)與人才資源優(yōu)勢(shì)，在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開展了一系列卓有成效的工作。2014年，學(xué)校牽頭成立了江蘇省農(nóng)學(xué)會(huì)智慧農(nóng)業(yè)分會(huì)，為全省農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域的專家和涉農(nóng)單位提供交流合作平臺(tái)，為全省農(nóng)業(yè)管理部門、農(nóng)業(yè)合作社及涉農(nóng)企業(yè)提供咨詢、培訓(xùn)等全方位服務(wù)。2015年，學(xué)校由南京市農(nóng)委確立為新任南京農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)單位，努力以新思路、新舉措推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，使南京市在全省率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)基本現(xiàn)代化進(jìn)程中始終走在前列，切實(shí)服務(wù)“強(qiáng)富美高”新南京建設(shè)。

未來，金陵科技學(xué)院將以高淳研究區(qū)的現(xiàn)有工作為基礎(chǔ)，以農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)文明和經(jīng)濟(jì)發(fā)展互為支撐為特色，借助新一代電子信息技術(shù)，融合智慧農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)村區(qū)域規(guī)劃、農(nóng)村三產(chǎn)融合等多學(xué)科領(lǐng)域的交叉力量，促進(jìn)地方高質(zhì)量發(fā)展，形成數(shù)字、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工程、應(yīng)用一體化的解決方案。以高淳區(qū)作為數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)區(qū)和特色試驗(yàn)場(chǎng)，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)影響機(jī)制、養(yǎng)殖區(qū)域/周邊水系的水系監(jiān)測(cè)與模擬、水產(chǎn)養(yǎng)殖全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)與實(shí)施等方面形成可復(fù)制的產(chǎn)品與成果。

2.3 研究方向規(guī)劃

2.3.1 數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的影響機(jī)制研究

（1）數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵體系與作用機(jī)理。從產(chǎn)業(yè)與生態(tài)互利共生的視角科學(xué)界定數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵；從數(shù)字化農(nóng)業(yè)生態(tài)資源、數(shù)字化農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，以及數(shù)字化農(nóng)業(yè)生態(tài)試點(diǎn)工程建設(shè)等方面出發(fā)，對(duì)數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)的構(gòu)成體系和相互作用機(jī)理進(jìn)行研究分析。

（2）數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)模型研究。緊扣數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)基于數(shù)字技術(shù)、生態(tài)與產(chǎn)業(yè)共生的特點(diǎn)，引入農(nóng)業(yè)資源環(huán)境容量和人類生態(tài)文明響應(yīng)這兩大系統(tǒng)來分析基于數(shù)字技術(shù)的農(nóng)業(yè)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)的相互關(guān)系；構(gòu)建涵蓋農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)壓力子系統(tǒng)、資源環(huán)境容量狀態(tài)子系統(tǒng)、生態(tài)效益影響子系統(tǒng)、人類生態(tài)文明響應(yīng)子系統(tǒng)的數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)子系統(tǒng)之間的相互作用機(jī)理，構(gòu)建影響數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的指標(biāo)體系，通過綜合評(píng)價(jià)方法體系對(duì)指標(biāo)進(jìn)行初步的篩選和優(yōu)化，從而為數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)用提供理論支撐[11]。

（3）數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)用研究。選取高淳區(qū)作為數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)模型的應(yīng)用場(chǎng)景，通過高淳區(qū)的發(fā)展實(shí)踐對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和修正，找到制約研究區(qū)域數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)提升的短板，從而為區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策。通過不斷深化與調(diào)整，讓研究區(qū)的“綠色”變成“紅利”，讓自然“活水”變?yōu)榘l(fā)展“活水”，讓“綠水青山”變成“金山銀山”，從“環(huán)境美”走向“發(fā)展美”，實(shí)現(xiàn)高淳數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新路徑。

2.3.2 生態(tài)農(nóng)業(yè)多要素監(jiān)測(cè)與模擬

（1）基于多源遙感數(shù)據(jù)融合的區(qū)域農(nóng)業(yè)本地信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過圖像特征提取和分析，采用目視解譯與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合的方式，獲取研究區(qū)域精細(xì)土地利用狀況、作物種類分布、水系等基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)地理圖件；通過野外采樣和室內(nèi)分析，結(jié)合經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，建立生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵參量與多源遙感影像間的定量反演模型，從而獲取研究區(qū)域各類基礎(chǔ)數(shù)字圖件，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境參量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

（2）山—水—林—田—湖—塘的物質(zhì)循環(huán)過程模擬。針對(duì)呈污染態(tài)勢(shì)的“熱點(diǎn)”區(qū)域，結(jié)合流速、流量、水位在線監(jiān)測(cè)，模擬多種自然、人為影響下的湖—庫—塘連通與水量傳輸過程[9]。構(gòu)建高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)種植、禽畜養(yǎng)殖行為下，環(huán)境中多種物質(zhì)的循環(huán)模擬，量化有機(jī)物、無機(jī)物、重金屬等含量的動(dòng)態(tài)變化，及其內(nèi)部循環(huán)演變與水產(chǎn)品、種植作物、養(yǎng)殖禽畜的關(guān)系，核算養(yǎng)殖、種植周期下的養(yǎng)分負(fù)荷的輸入與輸出。

（3）區(qū)域種植、養(yǎng)殖行為的環(huán)境效應(yīng)及優(yōu)化調(diào)控。結(jié)合模型參數(shù)敏感性、尺度提升技術(shù)，模擬典型養(yǎng)殖區(qū)域、典型種植區(qū)域多片水體、森林、田地等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，與上下游湖庫、河道之間的水質(zhì)聯(lián)系。明晰不同投料、換水等人工養(yǎng)殖行為，施肥、播種、翻地、灌溉等多種種植行為，以及干旱、暴雨等自然降雨條件下的養(yǎng)分輸出過程，建立兼顧農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)增收、質(zhì)量提升、水土環(huán)境優(yōu)化的多目標(biāo)決策模型工具[10]。

2.3.3 數(shù)字農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈管理

（1）農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境感知。研發(fā)各類低功耗無線電池供電、太陽能供電終端，集成水質(zhì)、氣象、土壤等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境傳感器；建設(shè)異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的全生命周期管理，監(jiān)測(cè)傳感器異常和性能參數(shù)，評(píng)價(jià)終端使用壽命，同時(shí)提供終端的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、升級(jí)功能；建設(shè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境感知管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的準(zhǔn)確可靠采集，建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境時(shí)序數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村全數(shù)據(jù)可視化管理[7-8]。

此處，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境感知與方向二“生態(tài)農(nóng)業(yè)多要素監(jiān)測(cè)與模擬”的技術(shù)關(guān)聯(lián)與持續(xù)改進(jìn)策略如圖2所示。

圖2 技術(shù)關(guān)聯(lián)與持續(xù)改進(jìn)

（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化管理。運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)關(guān)系及對(duì)種養(yǎng)殖產(chǎn)品的影響，融合多環(huán)境因子建立品種生長(zhǎng)模型，智能識(shí)別環(huán)境異常指標(biāo)變動(dòng)，并及時(shí)發(fā)布告警，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化管理；針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中勞動(dòng)密集的環(huán)節(jié)，研發(fā)精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)采摘、精準(zhǔn)飼喂、綠色防控等智能化裝備，以人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自主安全可控。

（3）農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈全程數(shù)字化管理，建立單品種全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)平臺(tái)，完成農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、物流、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化；研發(fā)冷鏈物流配送、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷新模式對(duì)應(yīng)的信息化平臺(tái)解決方案，打通產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)共用、數(shù)據(jù)共享，將納入平臺(tái)中的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體信息直報(bào)管理部門信息系統(tǒng)；運(yùn)用區(qū)塊鏈、智能合約技術(shù)，重點(diǎn)跟蹤記錄農(nóng)獸藥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、種養(yǎng)殖行為記錄、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品交易數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量全程溯源。

3.結(jié)語

本文在“數(shù)字生態(tài)農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用”初步定義的基礎(chǔ)上，認(rèn)為其總體框架可依托工程技術(shù)研究中心，以應(yīng)用技術(shù)研究院、地方產(chǎn)業(yè)研究院、高等院校為支撐，涵蓋共性技術(shù)研究、前瞻方法探索、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示范三部分研究?jī)?nèi)容。以高淳區(qū)為典型研究對(duì)象，結(jié)合金陵科技學(xué)院的傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)特色與軟件工程、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、電子信息等優(yōu)勢(shì)學(xué)科，對(duì)“數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的影響機(jī)制”“生態(tài)農(nóng)業(yè)多要素監(jiān)測(cè)與模擬”“數(shù)字農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈管理”三塊研究主題進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。研究過程與結(jié)果能夠?yàn)橹腔坜r(nóng)業(yè)、農(nóng)村三產(chǎn)融合、長(zhǎng)江大保護(hù)等國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略提供多學(xué)科融合視角下的獨(dú)特參考。