数字赋能黑土地保护——依安县数字化保护黑土地的实践探索

■ 迟德祥

为科学保护利用黑土资源，构建黑龙江黑土粮仓，结合依安数字乡村试点地区，依安县借助中国科学院的力量加强黑土地保护，建立全域智控平台，在依安县打造10 万亩核心示范区，积极构建品质创优、增碳修复和精准施策三大技术体系，集成保护性耕作、种养循环、土壤健康、智慧管控等多项核心技术，为黑土地保护植入数字能量。下面用依安县实施的“五张图”，来介绍数字化保护黑土地的应用情况。

一、黑土地保护一张图

主要内容包括基于地图的有机黑土地转化、黑土地保护建设、黑土地保护试点、黑土地保护利用、有机农业科技园区、秸秆全量还田基地等，实现黑土地保护利用的图形化管理。

一是遥感测绘。4月初，依安县同中科院地理所无人机遥感团队，利用多光谱多旋翼无人机和自主研发ZY200轻型复合翼无人机，完成了依安县太东乡10 万亩黑土地有机转化示范区1：500 正射影航拍，用近地全光谱成像相机为核心黑土地数据遥测系统、“高光谱+多光谱+红外一体”模块化组合、多平台多型无人机任务规划与区域组网管控等关键技术，实现黑土地有机质、水分、盐碱化、沙漠化、作物氮磷钾等肥力、作物病害、虫害等精确测定，为黑土示范区提供了厘米级的遥感本底数据。

二是整合数据资源。系统由“天-空-地-网”一体化监测体系、黑土信息数据库、黑土保护知识库、人机互动决策平台组成，为依安县创制“分区施策、依村定策、一地一策”黑土粮仓全域定制系统解决方案。

二、指挥系统一张图

基于地图的指挥调度信息获取管理系统、协同工作系统和指挥调度一张图系统等，实现农业生产过程中各类业务（包括待处理、处理中和已完结等业务）的调度、反馈和评价。

依安县已建成农业物联网网站，将整合农口现有多单位平台，统一调度与研发，近期整合设计的依安县数字农机监管服务平台，充分发挥中科院计算机所的作用，安装自动导航装置40 套，安装北斗监管系统和传感器374 台（套），预计能安装650台（套），试验“鸿鹄T30”农业机械装备2台（套）。

农机管理系统是农机全程作业质量监测和指导管理的重点，包括手机端软件和电脑端软件。一是通过手机、电脑使管理者能够实时监控农机作业过程，统计作业面积，核实作业质量，查看农机作业过程中是否存在重复作业、作业范围遗漏、作业质量不达标等情况，真正实现作业质量的有效管理与全程可追溯。二是系统实现对农机的“耕、种、管、收”全部作业环节的全程监管，通过作业监测设备采集农机作业过程中的速度、轨迹、面积、质量、油耗等各项数据，实现农机作业时的实时监控和跟踪。三是系统通过智能农机采集土壤的各项数据，并记录农机作业、作物生长，以及种子、农药、化肥等相关信息，建立每一块“黑土地”的动态数据库，在传统农机调度经验和数据积累的基础上，建立“黑土地保护性耕作模型”，通过对黑土地数据演变以及作业产量之间的关联分析，形成农资、人力与智能装备的统一资源管理与调度策略，为管理者提供基于黑土地的机械化保护性耕作体系作业指挥方案。

三、规模种植一张图

基于地图的立卡种植户管理系统、基于地图的单品连片种植区管理系统、规模种植一张图研判分析系统等，实现立卡户种植区和2000 亩以上单品连片种植区地图绘制、分颜色显示和数据的统计分析。

一是开展精准数据采集。利用遥感信息，开展遥感监测，对有机作物种植区实施效果跟踪监测，提高项目建设的质量。二是实现远程智能控制。对推进水肥一体化地块，开展远程智能控制，科学管理用水调度。开展机器人除草示范，并实行远程指挥和调度。三是开展模型精准应用。建立气象灾害预测预警及灾害评估模型，为农民提供及时精准的气象灾害预警服务，降低农民的种植风险，为产量预估、价格预测提供数据支持。四是实现质量管理溯源。从种植、加工、流通和消费等环节入手，开展农产品质量溯源管理，完善从“农田”到“餐桌”全程监管链条。使生产者、流通者、消费者和监管者都可以查询到质量追溯记录，实现来源可溯、流向可追、质量可控、责任可查。

四、数据共享平台一张图

一是大数据平台核心数据库集中存储，各业务部门经过数据交换平台清洗、效验和整合的数据，形成高度一致的具备社会管理标准的数据资源。二是建立跨业务、跨数据库的统一数据访问接口，满足各部门的业务应用需求，统一数据服务资源目录和用户验证服务，能更好地实现各业务部门访问基础数据库对应的权限数据资源。三是统一管理基础数据库日常维护工具和异地容灾备份恢复工具，保证基础数据库能够提供稳定、高效实施的数据服务。四是打破壁垒，整合和利用好农机监管服务平台、农经三资管理平台、农产品追溯平台、农技服务平台、农药兽药监管平台、农业物联网平台、市场入户信息平台等资源，统一共享数字资源，达到可复制可推广。

五、农作物长势监测一张图

基于地图的监测点数据管理系统、农作物长势一张图研判分析系统等，实现玉米、水稻、大豆和马铃薯等种植区作物长势分类地图绘制、分颜色显示和分类数据的统计分析。

依安县农业农村局在太东乡黑土地有机转化示范区进行了物联网设备的投入，其中包括ZC600 农用全自动生态定位观测站2 套，ZC50 农用全自动定位观测站12套，视频监控站8套。这款中科院低功耗物联网感知设备，包含植被监测（双目植被相机）、气象监测、空气质量监测、土壤监测等物联感知模块；利用先进的物联网技术，实现风速、风向、气温、湿度、气压、光照、雨量、土壤温度、土壤水分、空气质量（PM2.5、PM10）、植被可见光、植被近红外图像数据的实时采集和无线传输，并借助人工智能、大数据、云计算技术，在云平台中实现作物盖度、高度、物候、病虫害等的自动识别，为数字赋能黑土地生态地理环境保护与可持续发展、有机种植、农业品牌宣传、精准农作以及农业保险等提供数据支持。