新疆兵团农业信息技术发展现状及思考

孙孝宝，高东磊，徐庆生，朱建州，崔静，樊华，马庆安，芦阳，马富裕，

（1石河子大学农学院，新疆石河子市832000；2兵团第六师一〇五团，新疆五家渠831300；3兵团现代农业生产信息化工程研究中心，新疆石河子832000）

新疆兵团农业信息技术发展现状及思考

孙孝宝1，2，高东磊2，徐庆生2，朱建州2，崔静1，樊华1，马庆安3，芦阳3，马富裕1，3

（1石河子大学农学院，新疆石河子市832000；2兵团第六师一〇五团，新疆五家渠831300；3兵团现代农业生产信息化工程研究中心，新疆石河子832000）

兵团农业信息化技术发展起步较早，在全国已经形成一定的影响力，但被兄弟省份追赶与超越的压力不断增加。新疆兵团应发挥自身优势，在发展单项技术的同时，发展具有引领作用的农业信息化综合性技术。以作物田间综合管理远程自动化控制技术应用为支撑，以作物生产综合管理全程信息化服务体系构建为重点，发展新疆兵团农业生产信息监测、综合管理决策支持、远程自动化控制灌溉与施肥、基于卫星导航的农机精准作业、无人机植保服务与大数据生产等技术高度集成的信息化管理与精准化作业综合服务体系，实现农业生产信息监测实时化、管理决策即时化、技术实施精准化与自动化。在新疆兵团自上而下各个层次加强对农业信息化建设的重要性认识，设置专门服务与管理机构，统筹规划领导兵团农业信息技术发展远景目标及其落实方案；将兵团农业信息化建设项目纳入兵团农业生产经营管理与服务常规性经费预算，提供专项经费保障；建立兵团农业生产信息技术公共服务平台，重点发展与农业生产密切的各环节信息化建设，即应该大力发展农机物联、水资源计量使用与灌溉的远程自动化控制、卫星遥感与地面互联移动农田信息监测、自动变量施肥、无人机植保等技术，坚持由点到面、逐步放大建设的原则，逐步建立起适宜于新疆兵团生产特色的农业生产的全程信息化、机械化与自动化体系。加强组织领导、做好顶层设计、加强制度建设与机制管理是兵团农业信息化发展的组织保障；加大专项资金投入、强化农业信息技术专业队伍与人才队伍建设是兵团农业信息化发展的物质与技术保证；鼓励内容与形式多样的探索是兵团农业信息化发展的原动力。

兵团；信息化；智慧农业

0 引言

新疆生产建设兵团在1999年4月提出“立足当前，找准龙头，率先突破”发展精准农业技术的指导方针[1-2]，在2001年，国务院《关于进一步促进新疆经济社会发展的若干意见》“发挥兵团集约化生产优势，建设节水灌溉示范基地、农业机械化推广基地和现代农业示范基地”，为新疆兵团发展农业信息技术奠定了良好的政策基础。新疆兵团应充分利用农业技术推广体系执行力强、农业规模化经营程度高、农业机械化水平高等优势，制定农业信息化发展规划，有效整合资源，通过开发、示范与应用多环节紧密跟进，建立起农业信息技术的应用与辐射模式，在国家政策支持与较好收益驱动的双重保证下，使农业信息技术应用系统开发、装备研制、综合服务产业得到快速发展，其成果可对全国其它地区农业信息技术发展提供借鉴作用。

1 新疆兵团农业信息技术与精准作业技术发展的现状

在1999年，兵团提出了以“精准种子工程、精准施肥技术、精准播种技术、精准灌溉技术、精准收获技术、作物生长动态监测”为核心内容的兵团“精准农业”生产技术体系的概念与内涵[2]，是兵团对现代农业的特色诠释，其外延与内涵将随科学技术的发展与进步，不断得到更新与充实。精准农业是农业信息化各项技术的高度集成与优势结合的有机体，是一种理想的农业生产与经营管理状态。为实现这一宏伟目标，兵团农业信息技术领域的各级工作者，吸纳国内外优秀科技成果，组织开展了多个层次的农业信息技术研究与应用，为兵团农业信息技术的发展做出了积极贡献。

1.1 核心技术研究—有基础

新疆兵团有关信息技术研究最早起步于作物养分管理信息化[3-4]，随后，水分管理信息化与灌溉远程控制技术逐渐走向成熟[5-7]，对棉花病虫害管理决策支持[8-9]、高光谱遥感与卫星遥感[10-11]、计算机视觉识别技术等研究不断深入[12-13]，取得了一系列关于“作物—环境—技术”系统为对象的研究成果，在作物的器官建成与生长发育[14]、养分综合管理[15]、水分管理决策支持[16]、作物冠层图像信息提取与处理[13]、作物生长特征遥感监测与应用[10-11]等方面开展了大量的基础研究工作，为兵团农业信息化发展进行了地理论与技术探索。

1.2 应用集成研究与示范—有规模

兵团农业信息技术发展道路一直坚持“高水平集成”与“大面积示范”相结合的原则[1]。从1996年起，新疆兵团相继承担了科技部“863”计划“新疆棉花病虫害诊断防治多媒体系统”、“智能化农业信息技术应用示范工程—新疆兵团示范区”（1998）、“863”计划项目“智能化农业信息技术处理系统—新疆兵团示范区”（2001年）及国家科技支撑计划项目“棉花田间精准管理技术规模化应用与示范”（2012）、农业部农业信息化示范建设项目“棉花精准管理万亩物联网”（2014）等重大项目，这些项目的开展对兵团农业信息技术发展起到了良好的引导与带动作用。据不完全统计，到2016年底，“测土平衡配方施肥”技术累积推广面积达到了600万hm2以上，以精确播种为主要内容的卫星导航技术基本覆盖了兵团的所有农场的播种作业全过程，年应用面积超过了100万hm2，以精确灌溉与施肥为目标的灌溉远程自动控制技术累计推广面积达到20万hm2以上。这种研究与示范、试验与应用同步进行的模式对新疆兵团农业信息技术的快速发展起到了良好的作用。

1.3 环境监测与远程控制灌溉技术—规模大

从2001年开始，新疆兵团从以色列等国家引进了滴灌远程控制自动化灌溉技术，开启了灌溉信息化在大田作物田间管理中应用的尝试与应用，先后在第一、二、五、六、七师等下辖农场进行了规模化试验与示范[17-18]。在2003年国产灌溉自动控制系统在第一师三团开始规模化试验示范以来，经过多年的不懈努力下，实现了从大田作物生产的信息监测、传输、发布到灌溉施肥的自动化远程控制技术关键装备与技术逐渐完善与成熟。在2014年，第六师一〇五团建成首个“万亩棉花精准管理物联网”试验示范基地，连续3年被农业部评为农业信息化建设示范先进县（团），成为新疆兵团开展农业信息化建设成就的集中体现。通过多年努力，除灌溉远程控制系统的核心技术实现了全部国产化外，建设成本还得到了大幅度降低，现在的工程建设成本已由2001年前后的22 500元/hm2左右降低到现在3 000—4 500元/hm2。除此以外，在温室作物种植中还规模化开展了对环境温度、湿度、辐射强度、CO2浓度以及土壤湿度、酸碱度等信息采集与处理的农业信息示范与应用，涉及作物有葡萄、大枣、苹果、草莓、樱桃及各种蔬菜等，为新疆兵团温室作物的生产管理信息化进行有益的探索。

1.4 农机信息化发展—速度快

卫星导航技术在兵团精准农业中规模化应用的主要领域是拖拉机自动驾驶技术。以作业过程中接行准确、播行端直、作业精度高为其突出特点。接行精度可控制在2—3 cm，1 000m播行垂直误差小于3 cm，且机车可进行昼夜连续作业，大幅度提高了机车利用效率[19]。另外，以喷施化肥、农药、生长调节剂（缩节胺、脱叶剂）等为主要作业内容的无人机应用发展迅速，该技术以作业高效、喷施均匀、不损伤作物等为其显著特点[20-21]。

2 新疆兵团发展农业信息技术存在的问题与需求

2.1 基础研究多，应用集成水平提升不够

自“九五”计划以来，虽然新疆兵团从多个层面先后开展了与农业信息技术相关的项目研究与应用示范，取得了许多研究成果，但这些成果主要以单项建设与示范、松散式集成为主，高度集成并规模化应用于生产还不够，尤其将信息监测、传输、处理、决策、发布与远程操作紧密结合、同平台操作高度集成、规模化应用的水平还不够理想。

2.2 应用成本过高，农业信息技术的普及程度不够

农业在中国仍然是一个弱质产业，具有成本高、周期长、规模小、收益低、风险大的特点。虽然农场的网络普及率几乎达到了100%，但农工的信息技术受训比例低、农业信息技术设施化建设的投资成本较高等问题影响了农工对农业信息知识的获取与技术的掌握。另外，人均经营农田面积低是农业信息技术推广应用的另一个重大制约因素，限制了规模化经营，就导致农业信息技术推广应用的硬件条件不能保证。当前，农工对信息技术的利用，除了个别知识型农民开设网店经营干果销售等外，主要以了解商信为主。

2.3 实用性少，带给农工的直接效益不明显

迄今为止，已开发的农业信息技术产品品种虽然不少，但其适用性不广泛、针对性不强、有价值用途少。对最近3年以灌溉远程技术建设为主体的23个工程案例使用情况的调查结果表明，农业信息技术的使用暂不能给农工带来显著的经济收益，因而也就不能显著提升农工对农业信息技术应用的强烈愿望，造成农业信息技术供需不对称矛盾。反过来，又加剧了农业信息化的普及难度。

2.4 农业信息技术从业人员匮乏

由于缺乏对农业信息技术人才有足够吸引力的经济环境，当前兵团存在农业信息技术开发人才与应用人才两缺的局面。对农场的基层技术人员来说，农业信息技术推广应用是他的业余工作，做与不做、做多做少对个人在经济收益、个人职业发展等方面没有明显的区别，加之当前没有在体制内成立专门的领导机构对农业信息技术工作开展系统规范的指导与管理，薪酬管理体制也不健全，加剧了农业信息技术的从业人员稀缺、容易流失的状况。

2.5 农业信息化前期基础工作薄弱

一般性农业公共信息服务平台缺少基础信息收集、加工、传播等环节的系统化建设的指导，各单位建设水平差异较大。有的单位坚持设备采购“够用就好”的原则，有的单位坚持“高标准、大气派、上档次”的建设标准，想“一劳永逸”，满足多年不落后的原则。其实，硬件建设不是限制农业信息技术发展的瓶颈，缺少前期建设积累，尤其缺少公共数据库的建设、专家系统开发和高水平技术人才队伍建设等才是限制农业信息技术发展的最大障碍。导致“理想很丰满，现实很骨感”令人失望的境况，无法向农业领域的各层次用户提供满意的服务；对专业性较强的农业信息服务平台来说，缺少综合型数据库，或者已有数据库不能为农业生产或经营活动提供恰当的服务；缺少专业应用系统，不能为用户提供专业性的服务。

3 兵团的农业信息发展思路

图1 兵团农业信息技术优先发展战略框架图Fig1 Priority developmentstrategy framed illustration ofagriculturalinformation technology

基于现实应用与未来发展两个层面的考虑，在加大基础设施建设、加大资金投入、加强人才队伍建设的同时，兵团农业信息化建设应坚持“先种植业，后其他行业”的建设原则。在大田作物信息化发展中，应主要做好大田种植业在农机物联、大田灌溉远程控制、自动施肥变量控制、无人机植保、遥感与移动互联苗情监测等为主要内容的农业信息技术，积极发展基于大数据的专家决策支持系统，为农业生产的信息化发展提供“大脑”支撑，最终实现作物播前的精准预测、作物生长发育期间精准监测与科学决策以及农艺操作的精确实施（图1）。

与国内其他地区相比，新疆兵团农业在机械化普及、规模化经营、新科技快速应用等方面都占有一定的优势。因此，新疆兵团应坚持“有所为，有所不为”的原则，在经济发达地区选择影响面大、见效快、具有基础带动作用的农业信息化技术先行发展，发挥示范带动作用。对于要求基础研究性强、应用性较弱的技术应暂缓发展，或与区外机构合作以“拿来”应用为主，避开人才、资金等方面的弱势对发展农业信息技术的局限。应该以大田作物生产的信息化建设为重点，带动与大田生产相关领域的信息化建设，突显兵团农业生产的规模化、高效化和集约化特色。基于以上原则和目标，可将兵团农业信息化建设主要内容分为农机物联、水资源计量使用与灌溉的远程自动控制、卫星遥感与地面互联移动农田信息监测、自动变量施肥、无人机植保等5个方面。

3.1 发展农机物联技术，为农业生产全程信息化提供实现载体

没有农机信息化就没有完整的农业生产信息化。新疆兵团农机信息化建设应先从农机物联技术建设入手，大力发展卫星导航农机作业的同时，开展机车作业定位、质量监测、远程支持、培训服务等物联化管理，并开展以大数据支持的无人机作业，进行喷施农药、肥料、生长调节剂及脱叶剂的变量作业，实现农机作业全程信息化、精准化和高效化[21]。

3.2 发展水利信息化，为农业生产发展提供“命脉”保证

水利信息化是兵团农业信息化的“灵魂”。兵团农业生产几乎完全是依赖灌溉型生产，滴灌技术是兵团农业发展不可或缺的技术支持，为精准施肥、灌溉提供了技术实现通道。因此，发展以滴灌远程控制为支持的灌溉信息化技术，有助于人均管理规模的大幅度增加，实现灌溉、施肥的均匀化、高效化，可显著提高水、肥生产效率。同时，为落实国家水资源的“三条红线”政策，必须执行计量用水、阶梯式水价管理方案，才能做到政策执行的有效性、水资源使用的高效性。因此，大力发展地下水、地表水的从水源地出口一直到泵前进水口的所有输配水节点信息监测与计量系统和部分节点远程操控系统，为实现计量使用“每一滴水”提供支持保证。

3.3 结合目标产量与土壤基础肥力，变量自动施肥是农业信息化的重要保障

在滴灌系统均匀灌溉与施肥通道保证的情况下，应加强自动施肥技术水平的不断提高。在监测土壤基础养分状况的基础上，根据目标产量与土壤基础肥力，确定目标作物的全生育期养分管理方案，并通过滴灌灌溉系统随水一体化实施。在此过程中，应根据氮、磷、钾等大量元素与硼、锰、锌等微量元素的随水运移不同特性，在肥水一体化的运筹框架下完成整个施肥运筹过程中肥料施入的变量投入方案筹划。在条田分区化管理的水平方向上，应根据不同片区基础域肥力的差异性，实施投入肥料种类及其数量差异化的分区管理方案；在土壤剖面纵向水平上，应根据不同生长阶段作物根系主要吸收根群的差异性，以清水与肥料混合浓度及其先后实施的差异性为操作手段，实施养分施入在土体分布中的变量化管理，为肥料的高效利用提供技术支持。

3.4 进行农情信息的多层次监测，为农业生产过程提供“视觉”保障

大田作物生产过程的信息化建设重点在于发展农田信息监测的快速获取与处理技术。在利用卫星遥感满足长周期、大尺度信息获取的同时，应充分利用移动互联技术支持的APP系统，实现对农田生态信息、苗情信息的小尺度、短周期的快速采集与处理。同时，充分利用无人机植保作业的刚性需求，发展基于此过程的农田信息采集与处理技术。农田信息的精准、高效采集与处理是农艺措施施肥、灌溉，植保措施实施的依据。

3.5 大力发展无人机作业，为农业生产进行“精准”保障

无人机作业在农业生产过程中的大量参与，将为农业生产提供“一次飞行，两个任务”完成的兼具性服务，即通过无人机作业可满足提供信息数据的快速生产与植保作业操作的双重任务。无人机遥感属于低空遥感技术，其在获取影像过程中不受大气因素的干扰，具有使用成本低、操作简单、获取影像速度快、地面分辨率高等传统遥感技术优势[22]。另外，应用无人机，对大田作物开展喷施农药、化肥、生长调节剂、化学脱叶等作业，具有可在小范围内实现变量作业的显著优势，可实现农业生产过程中农机与农艺的紧密融合，使植保机械在作物生育期内的重要作用得到提升。

3.6 设置专门服务与管理机构，实现新疆兵团农业信息化规模化健康发展

在兵团自上而下的多个层次不同职能部门，应加强对农业信息化建设重要性认识，设置专门服务与管理机构，统筹规划与领导兵团农业信息技术的发展；将兵团农业信息化建设开支纳入兵团农业生产经营管理与服务常规性经费预算，提供专项经费保障，应做到有规划、有方案、有经费、有落实、有考核，确保兵团农业信息技术在全国发展的先进示范作用。

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Developmentof Agricultural Information Technology of XPCC

SUN Xiao-bao1，2，GAO Dong-lei2，XU Qing-sheng2，ZHU Jian-zhou2，CUIJing1，FAN Hua1，MAQing-an3，LU Yang3，MA Fu-yu1，3

（1Collegeofagriculture，ShiheziUniversity，Shihezi832000，Xinjiang；2the 105th regiment，the 6th division，Xinjiang'sproduction and construction corps，Wujiaqu 831300；3Instituteof the informatization projectofmodern agriculturalproduction,Shihezi,xinjiang）

Xinjiang's production and construction corps（XPCC）'s development of agricultural informatization had launched early，and casted its influence over nationwide.However，the rest of the country is chasing up.Thus，XPCC should take its advantages；focus on digging the potential of existing technology，simultaneously developing the comprehensive agricultural informatization technology.By implementing agricultural automation technology，and constructing informatization service system，XPCC should establish its agricultural production supervision system，comprehensive management system，automatic irrigation and fertilizing system.In order to achieve the above aims，itought to additionally focuson high-tec industries，such as accurate operation ofagriculturalmachinery，applying UAV for plant protection and big data production.Eventually XPCC should reach the following stages：real timemonitoring of agricultural production，immediate reaction ofmanagement teams and having more precise and automatic equipments.The governance system of XPCC should emphasis on developing agricultural informatization，setting up specialized service andmanagementsections，designing long term projects and practicable schemes for agricultural informatization；budgeting agricultural informatization into financial expenditures of XPCC and providing special funds and create XPCC agricultural information platform.By creating the agricultural public service platform，XPCC should put its emphasis on the establishment of informatization that are relevant to agricultural production；on the development of agriculturalmachinery，automatic irrigation system，satellite remote sensing and cybernetic technology，automatic fertilization system，UAV plant protection and so on.Step by step，achieving the informatization system，mechanization system and automation system of XPCC.The informatization process should be guaranteed by the institutional improvement of XPCC government，be supplied by the special funds and first-class personnel and be stimulated by diversified exploration.

XPCC；Information；Intelligentagriculture

2016-08-15

联系方式：孙孝宝（1965-），男，农艺师;通讯作者：马富裕（1967-），男，教授，研究方向：农业信息技术与水资源高效利用理论与技术，E-mai l:1469633844@qq.com