大豆智能精準(zhǔn)管理助力綠色農(nóng)業(yè)健康發(fā)展

文/張偉 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)保護(hù)性耕作工程技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)

國家大豆崗位體系智能化管理與精準(zhǔn)作業(yè)團(tuán)隊(duì)

2021年中央一號文件指出：全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，重點(diǎn)難點(diǎn)在“三農(nóng)”，迫切需要補(bǔ)齊農(nóng)業(yè)農(nóng)村短板弱項(xiàng)，推動(dòng)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建新發(fā)展格局。針對我國大豆主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向信息化發(fā)展過程中無法進(jìn)行作物生產(chǎn)全程信息獲取及運(yùn)用大數(shù)據(jù)綜合分析，難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的智能管理與決策等問題，通過基礎(chǔ)理論的探討，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究與裝置研制。結(jié)合人工智能、深度學(xué)習(xí)等信息處理技術(shù)，科學(xué)快速表征作物表型性狀，通過大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用，構(gòu)建理想產(chǎn)量與生長信息關(guān)系模型，以此建立平臺(tái)的理論支撐體系，建立播種時(shí)期、苗情分布、精準(zhǔn)施肥和成熟評價(jià)等模型，為生產(chǎn)者在生產(chǎn)過程中合理播種、精準(zhǔn)施肥、施藥和收獲等作業(yè)提供管理決策。

實(shí)現(xiàn)管理智能化 提高大豆種植生態(tài)效益

設(shè)計(jì)土壤墑情采集器，利用單片機(jī)為主控部件、使用土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田多點(diǎn)、多層土壤水分和溫度檢測的采集器設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)控制8路無線開關(guān)量輸出，實(shí)現(xiàn)8個(gè)區(qū)域的灌溉和排水控制。利用GPRS完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，可根據(jù)需要發(fā)送命令隨時(shí)采集，或按間隔時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不丟失，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確；利用云服務(wù)器接收各采集器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，任意網(wǎng)絡(luò)中查看數(shù)據(jù)；利用自定義的通信方式集成各個(gè)采集器，實(shí)現(xiàn)集散式控制，完成采集器在地圖上的定位、數(shù)值顯示、存儲(chǔ)、分析等功能；開發(fā)相關(guān)軟件，根據(jù)“規(guī)?；a(chǎn)單位”（黑龍江農(nóng)墾九三管局尖山農(nóng)場北15號地810畝）土壤信息檢測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大豆土壤信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為土壤保護(hù)和大豆生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

推動(dòng)生產(chǎn)精準(zhǔn)作業(yè) 提高大豆經(jīng)濟(jì)效益

團(tuán)隊(duì)在尖山農(nóng)場和九三綜合試驗(yàn)站試驗(yàn)田參與了以“預(yù)警監(jiān)測+抗性保護(hù)+藥劑防控”為核心的大豆病蟲害綠色輕簡化防控體系構(gòu)建，進(jìn)行了基于輪作、秸稈還田的精準(zhǔn)施肥技術(shù)研究，核心裝置與關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，為種植戶節(jié)本增效奠定了基礎(chǔ)。

噴頭智能檢測裝備研究。研發(fā)噴頭快速檢測裝置，應(yīng)能在噴霧機(jī)作業(yè)前快速檢測出單個(gè)噴頭的流量、壓力、霧錐角和霧滴分布均勻性，為噴霧機(jī)田間標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提供檢測方法和檢測依據(jù)，提高噴霧機(jī)作業(yè)質(zhì)量，節(jié)約農(nóng)藥20%以上。

噴桿式噴霧機(jī)靜電噴霧系統(tǒng)的開發(fā)與研究。以靜電噴霧荷電理論為基礎(chǔ)，基于“大疆T20無人機(jī)”結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研發(fā)了靜電噴霧系統(tǒng)一套，在尖山農(nóng)場進(jìn)行了霧滴沉積效果實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示靜電噴霧霧滴密度和穿透性顯著優(yōu)于常規(guī)噴霧。通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了搭載靜電噴霧系統(tǒng)的無人機(jī)飛行高度、速度、供電電壓等作業(yè)參數(shù)，并在尖山農(nóng)場推廣應(yīng)用10000余畝。

大豆冠層氮含量檢測及變量施肥技術(shù)的研究。2020年7月～9月在尖山農(nóng)場完成Greenseeker RT200通訊接口模塊、天寶AG332型GPS接收機(jī)、CAN總線記錄儀安裝，成功實(shí)現(xiàn)了大豆NDVI采集控制箱的調(diào)試，結(jié)果顯示：6路Greenseeker植物NDVI光譜探測傳感器可正常進(jìn)行NDVI實(shí)時(shí)監(jiān)測。在科技園區(qū)試驗(yàn)采集了大豆NDVI數(shù)據(jù)1543組，作業(yè)面積150余畝，數(shù)據(jù)完整度達(dá)到90%以上。在本田示范應(yīng)用10000余畝，從試驗(yàn)、示范結(jié)果綜合判斷：大豆NDVI長勢數(shù)據(jù)變化連續(xù)，地塊邊緣長勢不良區(qū)域?qū)?yīng)的NDVI值較低，符合預(yù)期，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。