以智慧農(nóng)業(yè)推動農(nóng)業(yè)全要素高質(zhì)量發(fā)展

陳慶山

省委經(jīng)濟工作會議指出，2021年是“十四五”開局之年，要“立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，自覺全面融入新發(fā)展格局，以推動高質(zhì)量發(fā)展為主題……加快推進(jìn)全面振興全方位振興?！?/p>

農(nóng)業(yè)，是安天下的產(chǎn)業(yè)。農(nóng)為邦本，本固邦興。要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，首先要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展可以劃分為農(nóng)業(yè)育種的高質(zhì)量、農(nóng)業(yè)栽培生產(chǎn)的高質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品的高質(zhì)量。智慧農(nóng)業(yè)是近幾年興起的新興學(xué)科，利用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)來解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，可為黑龍江省農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供重要的推動作用。

一、農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與智慧農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略融合

“十三五”以來，國家多個重要會議和文件都將農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展作為首要問題。2017 年12 月中央農(nóng)村工作會議上，習(xí)近平總書記提出“要深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革，走質(zhì)量興農(nóng)道路”；2018 年的中央一號文件提出，要實施質(zhì)量興農(nóng)戰(zhàn)略，推動農(nóng)業(yè)由增產(chǎn)導(dǎo)向轉(zhuǎn)向提質(zhì)導(dǎo)向；2019年1月國家七部委聯(lián)合印發(fā)了“國家質(zhì)量興農(nóng)戰(zhàn)略規(guī)劃”；2020 年10 月黨的十九屆五中全會提出要“提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益及能力，推動農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”；2020 年12 月的中央經(jīng)濟工作會議提出要“解決好種子和耕地問題”；之后的中央農(nóng)村工作會議上指出“促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)高效”。

智慧農(nóng)業(yè)也已上升為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略?！笆濉币詠?，每年的中央一號文件都對智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)行了戰(zhàn)略部署，從2016年的“重點突破生物育種、農(nóng)機裝備、智能農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)保等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)”、2017 年的“加強智慧農(nóng)業(yè)科技研發(fā)和實施智慧農(nóng)業(yè)工程”、2018年的“大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，實施智慧農(nóng)業(yè)林業(yè)水利工程”、2019 年的“發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)加快突破農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，推動生物種業(yè)、重型農(nóng)機、智慧農(nóng)業(yè)、綠色投入品等領(lǐng)域自主創(chuàng)新”，到2020 年的“依托現(xiàn)有資源建設(shè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心，加快物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)、智慧氣象等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用”。

世界各國相繼推出智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展計劃，美國先后出臺6 項與農(nóng)業(yè)信息化相關(guān)的法律法規(guī)和發(fā)展計劃；日本啟動實施“戰(zhàn)略性創(chuàng)新/創(chuàng)造計劃”和基于“智能機械+現(xiàn)代信息”技術(shù)的“下一代農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造技術(shù)”；歐洲發(fā)布以現(xiàn)代信息技術(shù)與先進(jìn)農(nóng)機裝備應(yīng)用為特征的農(nóng)業(yè)4.0，英國實現(xiàn)大面積從播種到收獲全過程機器人農(nóng)業(yè)。這些都為智慧農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)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(chǎn)區(qū)和商品糧基地，利用智慧農(nóng)業(yè)推動農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是關(guān)鍵手段，也是必經(jīng)之路。

為確保國家糧食產(chǎn)能，中央提出“藏糧于地，藏糧于技”戰(zhàn)略，智慧農(nóng)業(yè)以智慧育種、智慧栽培、智慧生產(chǎn)、智慧監(jiān)測與智能裝備為基礎(chǔ)，融合物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)，破解農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中的“卡脖子”問題。

二、智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)革新推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)全要素高質(zhì)量發(fā)展

1.智慧育種體系推動新品種選育高質(zhì)量發(fā)展

2020年中央經(jīng)濟工作會議提出開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，打一場種業(yè)翻身仗。要尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管，利用智慧育種體系推進(jìn)高質(zhì)量新品種選育。

智慧育種利用基因組學(xué)、表觀組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、微生物組學(xué)等多組學(xué)的聯(lián)合方法，通過高通量測序并對數(shù)據(jù)整合分析，全面系統(tǒng)了解農(nóng)作物遺傳資源及品種的基因型、表型、環(huán)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(qū)域和環(huán)境下的品種。因此，智慧育種是依托生物技術(shù)、信息技術(shù)和裝備技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)，跨學(xué)科、多交叉的一種育種方式。

智慧育種的核心技術(shù)是以信息技術(shù)為主體的大數(shù)據(jù)采集和有效利用，包括基因型大數(shù)據(jù)、表型大數(shù)據(jù)和環(huán)境型大數(shù)據(jù)。由于傳統(tǒng)植物表型鑒定技術(shù)具有低效率、低維度、低分辨率、低通量和主觀性強等缺點，導(dǎo)致黑龍江省生物育種相關(guān)研究嚴(yán)重落后。因此，加快表型組學(xué)相關(guān)研究能夠?qū)崿F(xiàn)作物性狀調(diào)控基因的快速挖掘與表型的精準(zhǔn)預(yù)測，從而建立智能組合優(yōu)良等位基因的自然變異、人工變異、數(shù)量性狀位點，實現(xiàn)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(chuàng)新支撐、資源集聚、開放共享、運轉(zhuǎn)高效的生物育種創(chuàng)新平臺，凝聚一批世界優(yōu)秀科研人才，為優(yōu)異品種選育奠定堅實基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供強有力支撐。

2.智慧栽培和智能裝備推動綠色生產(chǎn)栽培高質(zhì)量發(fā)展

2018年9月25日，習(xí)近平總書記來到黑龍江省建三江農(nóng)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(yīng)用的綠色生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程，推動農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)的高質(zhì)量發(fā)展。

智慧栽培是以多維表型分析平臺（數(shù)據(jù)采集獲取平臺、數(shù)據(jù)存儲和分析平臺）為基礎(chǔ)，通過大數(shù)據(jù)平臺相互關(guān)聯(lián)的智能裝備，構(gòu)建一個人人互聯(lián)、機機互聯(lián)、人機互聯(lián)的全生產(chǎn)要素互聯(lián)的智能信息大數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)過程中每一項栽培和管理措施都能體現(xiàn)到農(nóng)產(chǎn)品信息上，并且全程可追溯。多維表型組平臺包括小區(qū)無人機表型平臺和地面無人自動表型平臺。小區(qū)無人機表型平臺可以獲取作物群體表型，追蹤作物生長發(fā)育情況，制定生長發(fā)育模型，精確設(shè)計作物栽培方案，將作物、品種和栽培技術(shù)融合起來。地面無人自動表型平臺可以連續(xù)獲取不同作物、品種和栽培條件下的精準(zhǔn)表型數(shù)據(jù)，設(shè)計不同環(huán)境和處理下的發(fā)育模型，建立作物栽培生長數(shù)據(jù)庫。通過智慧栽培基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用人工智能和深度學(xué)習(xí)，可以完成不同田間栽培條件下的作物發(fā)育動態(tài)模擬預(yù)測，為作物安全、有效生產(chǎn)提供依據(jù)。

智慧栽培的實現(xiàn)離不開智能裝備。隨著智能農(nóng)業(yè)機械、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的融入，未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化、規(guī)?；椭悄芑攸c越來越明顯。加快布局“無人農(nóng)場”，廣泛應(yīng)用農(nóng)牧機器人等智能裝備，全面提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈自動化水平，將為綠色生產(chǎn)栽培高質(zhì)量發(fā)展提供重要手段。目前，智能裝備的發(fā)展速度較快，植保精準(zhǔn)無人設(shè)備可實現(xiàn)靶向施藥防治病蟲害，藥劑使用量是傳統(tǒng)方法的20%左右，使大面積的綠色、有機農(nóng)產(chǎn)品種植變?yōu)榭赡?；精?zhǔn)除草可以應(yīng)用物理方法防治雜草（激光、火焰、鋤刀等）或定向微量精準(zhǔn)施藥，可減少70%除草劑用量。智能裝備的應(yīng)用不僅可以減少土壤污染，保護(hù)黑土資源安全，還可以節(jié)約能源，減少生產(chǎn)投入，增加種植者生產(chǎn)效益。

通過智慧栽培體系的建立和完善，智能裝備的開發(fā)和應(yīng)用，構(gòu)建農(nóng)作物生長發(fā)育的動態(tài)模型，完成作物品種的綠色、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的栽培技術(shù)配套，節(jié)約生產(chǎn)成本，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。

3.智慧生產(chǎn)和區(qū)塊鏈技術(shù)推動農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)高質(zhì)量發(fā)展

通過智慧育種選育優(yōu)異品種，智慧栽培配套高效栽培技術(shù)，智能裝備解決田間生產(chǎn)的應(yīng)用瓶頸。進(jìn)一步加大信息技術(shù)發(fā)展力度，通過多維傳感器構(gòu)筑智慧生產(chǎn)平臺。智慧生產(chǎn)平臺主要采用大范圍衛(wèi)星遙感平臺和區(qū)域性無人機表型平臺。衛(wèi)星遙感平臺獲取大范圍作物種植分布、病蟲害發(fā)生情況和發(fā)展趨勢、自然災(zāi)害發(fā)生程度和面積等；無人機表型平臺針對特定區(qū)塊開展作物生長指標(biāo)定量診斷、作物產(chǎn)量品質(zhì)動態(tài)監(jiān)測和作物生產(chǎn)管理變量作業(yè)，具體可以用于制定當(dāng)前栽培技術(shù)計劃，施肥、澆水、定向施藥防蟲、除草、促早熟、產(chǎn)量和品質(zhì)估算、農(nóng)業(yè)保險理賠調(diào)查等。

智慧生產(chǎn)過程中，利用區(qū)塊鏈技術(shù)加密信息輸出，使每個環(huán)節(jié)上傳數(shù)據(jù)都保持最初狀態(tài)，有利于追溯每批次產(chǎn)品通過每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)所經(jīng)歷的處理，建立安全的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)體系，推動有保障、可追溯的產(chǎn)品銷售和消費渠道。推進(jìn)黑龍江省農(nóng)業(yè)區(qū)塊鏈建設(shè)進(jìn)程，打造安全、快速、精確的全產(chǎn)業(yè)各要素承接互聯(lián)，形成區(qū)塊分明、相互鏈接、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的智慧生產(chǎn)體系，實現(xiàn)品種選育、農(nóng)作物栽培生產(chǎn)、收儲、運輸、加工、銷售、消費全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)管理，最終建成全產(chǎn)業(yè)鏈融會貫通的智慧生產(chǎn)體系。

智慧生產(chǎn)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，用以改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營粗放管理理念和靠天吃飯的技術(shù)局限，減少農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)資料和能源消耗，建設(shè)生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)典范，增強農(nóng)業(yè)信息化、現(xiàn)代化和智能化進(jìn)程，提升農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可溯源。

4.智慧監(jiān)測推動黑土耕地保護(hù)高質(zhì)量發(fā)展

耕地資源是最重要自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，黑土地則是“耕地中的大熊貓”。農(nóng)業(yè)部會同國家其他五部委編制了《東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要（2017—2030 年）》，嚴(yán)格落實耕地保護(hù)制度、扎緊耕地保護(hù)的“籬笆”，實施“藏糧于地”戰(zhàn)略。保護(hù)東北黑土地是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要加強規(guī)劃引導(dǎo)，統(tǒng)籌各方力量，加大資金投入，強化監(jiān)督、檢測、監(jiān)測評價機制，合力保護(hù)黑土地。

智慧監(jiān)測是利用衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、無人機勘察系統(tǒng)和地面基站全天候檢測分析系統(tǒng)，結(jié)合大數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，實現(xiàn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測重點監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田實施情況等重要土壤治理、監(jiān)查和保護(hù)情況；利用無人機或有人機重點監(jiān)測分割區(qū)域內(nèi)病蟲草害發(fā)生、自然災(zāi)害影響等情況；利用地面固定基站和人員流動監(jiān)測土壤理化性質(zhì)、微生物群體變化、病蟲草害、自然災(zāi)害、作物全生育期肥水供應(yīng)等黑土耕地有效利用、用養(yǎng)結(jié)合的實施情況。最終實現(xiàn)空、天、地一體化，遙感衛(wèi)星、無人機、地面固定和流動基站互聯(lián)共享數(shù)據(jù)，整體把握黑土耕地有效利用情況。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)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(tǒng)籌管理，做好水土保持、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化智能化作業(yè)、有機綠色生產(chǎn)等工作，推進(jìn)東北黑土耕地保護(hù)的可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。

三、智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展有兩個關(guān)鍵因素，一是智慧農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)，二是智慧農(nóng)業(yè)平臺的建設(shè)。

智慧農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)是未來農(nóng)業(yè)全要素高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)和原動力，特別是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線培養(yǎng)的智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)人才，可有利于迅速打開局面，使智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，煥發(fā)出更大活力。黑龍江省應(yīng)著眼于智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)人才的培養(yǎng)和高水平人才的選拔，采取高等農(nóng)業(yè)學(xué)校與科研院所、企業(yè)合作聯(lián)合培養(yǎng)方式，實現(xiàn)學(xué)科交叉融合，建立適合東北大農(nóng)業(yè)的多元化、立體化智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)新方法、新路徑。智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)要突出黑龍江省大農(nóng)業(yè)特色，搭建智慧農(nóng)業(yè)人才新高地，堅持為我省農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展輸送頂尖人才，為農(nóng)業(yè)發(fā)展新思路提供人才資源和智力支撐。

智慧農(nóng)業(yè)平臺的建設(shè)是以農(nóng)業(yè)育種、生產(chǎn)栽培和全產(chǎn)業(yè)鏈為核心，融合信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的多維度精準(zhǔn)表型數(shù)據(jù)收集和鑒定，智能化管理、診斷、咨詢，無人機械化精準(zhǔn)靶向耕作，逐步建立以云計算、大數(shù)據(jù)平臺等農(nóng)業(yè)信息服務(wù)為紐帶的可視化數(shù)據(jù)鏈接與應(yīng)用平臺。

未來，黑龍江省農(nóng)業(yè)要堅持“質(zhì)量興農(nóng)、綠色興農(nóng)、品牌強農(nóng)”3個戰(zhàn)略，打好“寒地黑土、非轉(zhuǎn)基因、綠色有機”3張牌，構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系、經(jīng)營體系”3個體系，提升“農(nóng)業(yè)創(chuàng)新力、市場競爭力、全要素生產(chǎn)力”，利用智慧農(nóng)業(yè)賦能農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。