高质量建设内蒙古地区高标准农田

高质量建设内蒙古地区高标准农田许洪滔，任婷婷，张宇佳，云文丽

(1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特010031;2.清水河县农牧和科技局，内蒙古呼和浩特011600)

1引言

党的十九大提出实施乡村振兴战略，这是以习近平同志为核心的党中央着眼党和国家事业全局，深刻把握现代化建设规律和城乡关系变化特征，顺应亿万农民对美好生活的向往，对“三农”工作做出的重大决策部署。如今，脱贫攻坚已取得全面胜利，“三农”工作重心已经发生历史性转移，即全面推进乡村振兴。脱贫摘帽不是终点，而是新生活、新奋斗的起点。巩固拓展脱贫攻坚成果，做好同乡村振兴的有效衔接，是今年和“十四五”时期“三农”工作最重要的任务[1]。

进行高标准农田建设，提高耕地质量，对农业稳产和增产、保障国家粮食安全具有重要的基础性作用。2022年11月，国务院办公厅印发《国务院办公厅关于切实加强高标准农田建设提升国家粮食安全保障能力的意见》明确提出，到2022年，全国要建成10亿亩高标准农田。2022年中央一号文件《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》中再次提出，实施新一轮高标准农田建设规划，提高建设标准和质量，健全管护机制，多渠道筹集建设资金，中央和地方共同加大粮食主产区高标准农田建设投入，2022年建设1亿亩旱涝保收、高产稳产的高标准农田[2]。

2建设路线

2.1总体思路

以“优质、高产、高效、生态、安全”的农业可持续发展思路为主轴，按照“整体部署、系统布局、分步实施、稳定支持”的原则，统筹考虑内蒙古现有高标准农田建设体系。结合大数据、区块链、物联网、人工智能、云计算、5G等新一代信息技术，围绕作物生长状态监测、田间智能灌溉、重大病虫害智能化识别、气象灾害监测预警和数字化绿色防控等方面，实现田间生产、管理、防控、服务全流程的数字化，集农田数据采集汇总、管理分析、评估服务等功能于一体，以高标准农田为中心，在田间合理配置常规或物联网监测设备，建成符合国家标准规范的高标准农田，从而稳步推进内蒙古高质量、高标准、高效率的高标准农田建设步伐。

2.2整体框架

按照“1+1+N”的整体框架，进行内蒙古高标准农田建设的整体规划设计，打造集“土壤健康、高效节水、绿色农田、环境生态”于一体的内蒙古高标准农田数字化决策综合平台，提高内蒙古高标准农田的综合生产能力和抵抗自然灾害能力，其中“1”为农业大数据中心，“1”为内蒙古高标准农田数字化决策平台，“N”为涵盖高标准农田生产、追溯、管理等多面的N项数字化应用服务。

3功能设计

3.1农业大数据框架建设

重点加强内蒙古“互联网+农业大数据”建设，建立涵盖农业主体、农业生产、农业种植、市场行情、质量安全、农资监管、农业产业等基础数据的农业数据中心，从而可为其他领域提供数据支持，如植保、种业、渔业、畜牧业等，打通数据壁垒，推动形成覆盖全区农业业务协同、上下联动、信息共享的发展格局。3.1.1高标准农田数据框架建设。内蒙古高标准农田数据中心建设的首要任务就是框架建设。缺乏框架将导致管理混乱、互联互通不畅、信息共享程度低、信息资源开发利用难、存在安全隐患等后果。项目的建设步骤要“框架先行”，先建立整体框架，再进行项目软件系统、数据库及示范样板点建设。框架建设是一项基础性工作，是实现互联互通、信息共享、安全可靠运行的前提和基础[3]。

3.1.2高标准农田数据标准和资源目录建设。打造内蒙古高标准农田数字化，顶层设计尤为重要，要系统性规划、分步建设，避免重复建设和资源浪费问题。

统一的技术及数据标准规范体系建设是高标准农田数字化平台建设的基础性工作。制定数字农业信息资源目录体系和数据交换体系的标准，构建涉农业务及资源数据的横向、纵向的集中、交换、整合和综合利用分析的规范，按照符合高标准农田的特点方式，定制技术标准，实现数据资源利用最大化。

3.1.3高标准农田基础数据库建设。数据中心是平台的基础和核心，本模块的主要任务是对内蒙古农田大数据中心进行基础数据库的设计和建设，依托于数据标准和资源目录的规范要求，建立内蒙古高标准农田专项数据库，实现不同类别的数据进行专项存储与交换，并为大数据分析决策与深度应用提供基础。

3.2内蒙古高标准农田数字化决策平台

内蒙古高标准农田数字化决策平台是土壤改良、节水节肥减药、病虫害绿色防控、生态保护等技术与数字化平台的结合，构建科学统一、层次分明、结构合理的高标准农田建设体系，可实现内蒙古高标准农田的高质量建设、高效率管理、高水平利用，切实提高水土资源利效率，增强农田防灾减灾能力，从而提高农田的可持续利用水平和综合生产能力，促进高标准农田的绿色可持续发展[4]。

高标准农田全域一张图。通过一张图的形式，可视化直观展示内蒙古高标准农田灌溉情况、耕地面积、设备分布情况及环境监测数据。结合农业物联网设备，基于IoT、智能算法、数据分析等能力，提供专业可靠的环境实时监测服务、异常传感数据报警、设备远程控制、专题分析等应用服务。农业管理者可在一张图上查看农田相关信息，及时了解农田情况，为农田管理者的精准管理和科学决策提供辅助支撑。

结合无人机摄影技术，通过对农田的拍摄捕捉，经过特殊的透视处理，将农田实景集成到一张图上，直观形象地模拟出整个农田实景状况。用户可点击交互式按钮，查看区域内环境监测数据、生产数据、病虫害数据等，方便生产监控及跟踪。（1）专题分析。采取多源、多级、多专题数据管理模式，以内蒙古高标准农田数据概况（农田总产值、总面积、总产量），农业设备、土壤、灌溉、防护、生态等数据为核心，构建高标准农田数据多种专题分析，实现一个平台管理及展示分析多种资源，最终实现专项数据的深度分析以及跨业务数据的综合分析，让农业管理者通过统一窗口了解各项专题数据信息，达到可看、可点、可查、可分析、可管、可下载的目标，为农业管理者、农业监管部门对高标准农田的科学管理与精准决策以及管理成果的分析提供数据分析基础。（2）土壤健康专题分析。土壤健康专题分析通过物联网智能设备检测和采集内蒙古高标准农田全域内的土壤信息，如土地厚度、抗旱能力、常年产量、pH值、微量元素含量等，对高标准农田全域内的土壤情况进行统计分析，按照土壤等级进行排列分布，在平台中展示土壤健康布局图、耕地质量面积占比图等数据，农业管理者在专题中可直观了解全域及某一区域内的土壤健康情况；为农业管理者对存在土壤问题的区域制定针对性指导计划提供辅助支撑，从而进行土壤保护和整治，最终实现保持土壤健康的目的。同时，为方便高标准农田管理者了解本区域的耕地质量保护成果，专题模块中对各年度耕地质量保护成果进行统计展示，内容包括单因素分析、耕地质量评价以及耕地质量变更调查，从多个方面分析历年工作成果，并为下一年的决策部署提供数据参考。（3）高效节水专题分析。农田节水灌溉技术体系通过物联网+互联网技术，全面提升对作物生长环境要素、水资源管理要素以及控制系统运行状态要素的感知能力，形成高效节水专题模块，利用云计算、大数据及数据挖掘技术为高标准农田科学的用水灌溉、现代化的运行管理提供决策支持。水肥一体化系统和智能机井灌溉系统建成后，可明显提高高标准农田的灌溉水利用效率和水分产出率；在专题模块中以动态图表的形式展示全年灌溉用水量、灌溉总面积、每日用水量、分段用水量、同期数据、历史数据同比/环比分析等数据，形成“灌区一张图”，以便于农业管理者科学、准确地进行水资源管理、调配和预测，实现合理开发、利用、节约和保护水资源，逐步提高高标准农田内的水资源可持续利用水平、农业灌溉用水效率，高效推进内蒙古农田生态环境的保护。（4）绿色农田专题分析。以内蒙古高标准农田区域内环境监测数据，包括气象环境数据、病虫害数据、苗情数据、土壤墒情、农林小气候等数据情况为核心数据基础，以可视化的形式直观展示高标准农田种植情况、设备分布情况及环境监测数据概览；多维度、多层面、多角度地对数据进行整合分析，在专题模块中以动态图表形式展现高标准农田环境数据，可实现天气预警更及时，气象警告早知道，极端天气可防控，为农业生产者预防极端天气所带来的灾害提供稳定的保障。根据高标准农田综合情况，生成农田数据分析报告，可按年度或月度查询，从自然条件、空气温度、空气湿度、苗情分析、光照强度、土壤温度和含水量、病虫害分析等多个维度，采用散点分布图、趋势图，直观对比展示参数的变化情况，同时支持历史数据的查询，同期数据的对比或环比分析，农田管理者可通过专题模块直观了解农田全域内及小范围的环境情况以及历年环境的变化情况，从而针对性地制定高标准农田防护计划，为农业管理者总结经验、创新机制、集聚要素提供科学依据，从而推进绿色高标准农田建设的高质量发展。（5）环境生态专题分析。环境生态专题分析模块通过物联网和互联网技术的完美结合，深入融合绿色发展理念，采取物联网杀虫灯、农田天眼、无人机防控等智能设备，多方位、多角度、全覆盖地对内蒙古高标准农田进行生态环境的保护与监测，构建科学的绿色防控体系，完善内蒙古高标准农田生态监测网络，对高标准农田全域进行生态环境保护。专题分析模块展示高标准农田区域内绿色防控成果，包括每日杀虫数量、虫情监测分析（虫情占比分析、虫情趋势分析、虫情同比或环比分析）等数据；同时通过高清摄像头对高标准农田环境的情况进行全程实时监测，一旦监测到秸秆焚烧、农田干旱、洪涝灾害等情况，平台会及时进行预警提示；以动态图表的形式展示无人机每日农田作业数据（长势、病虫害监测、地物识别、入侵生物）等，形成“农田生态一张图”，对识别出有病虫害的区域进行精准定位，并进行针对性防治。农田管理者通过专题模块可直观了解农田内的生态环境，从而达到灾害早防控的目标，最终实现高标准农田的绿色健康发展与生态保护并进，充分体现高标准农田的绿色发展理念。

3.3高标准农田耕地质量保护系统

耕地质量保护大数据平台根据GIS地理信息、互联网、物联网等技术，实现空间全覆盖，业务全流程，信息全要素，实现内蒙古耕地质量保护工作信息化、智能化。利用大数据分析，达到精准管理，科学决策，形成指挥耕地新业态。通过大数据平台服务公共，服务管理，转变耕地保护方式。

建设内蒙古田间耕地质量保护大数据系统，对全域内耕地保护资源数据进行梳理、整合、分析与应用，形成统一的数据标准，促进数据融合和业务协同，提高宏观管理的科学性。对耕地质量保护工作的开展和监测提供保障，为农业行政管理、政策制定、规划编制、区划调整和生产提供决策依据。

3.3.1高标准农田土壤墒情监测系统。土壤墒情监测系统台通过对接土壤墒情感知单元，采集内蒙古高标准农田内的土壤数据（土壤温度、土壤湿度、pH值等），采用动态图表和曲线图的方式展现土壤相对含水量变化趋势、土壤重量含水量变化趋势、气温变化趋势、≥10℃积温变化趋势，连续降水天数等数据，并支持同期及历年数据的同比分析，从而让农业管理者及时了解区域内的土壤墒情情况，针对性做出防控措施，为农业管理者对高标准农田的土壤墒情情况科学决策提供数据基础。

3.3.2高标准农田测土配方施肥系统。根据内蒙古大田地力评价，如肥力、酸碱性、有机质等情况进行定性或定量分析，总结出适宜种植的农作物品种，对所种植的农作物所需的各种肥料、需要的用量，以及对肥料进行成分分析，并给予施肥建议。

利用PC端系统，输入需要查询的地块位置或自动定位到当前位置，选中种植作物和目标产量。后台获取到位置信息和作物信息后，根据位置信息查询到地块的有机质、氮磷钾含量等信息，并根据土壤各项指标数据和种植作物及目标产量，形成施肥建议卡，并推送给用户。

3.4高标准农田物联网管理系统

3.4.1生产管理。用信息化的方式科学记录和指导生产操作管理，让内蒙古农产品种植更加规范化和标准化。生产管理分为种植方案、农事管理、采收管理、加工管理、农事建议、农事配置，观测模型等7个子模块，农业生产者可在种植方案中新建种植方案，并在种植过程中对农作物进行全生命周期的查看、记录、操作，及时了解农作物在每一个生长周期的详细情况，同时平台会根据作物所在生长周期提供合理的农事建议，及时对虫害、病害等信息进行预警，实现农产品从种植到收获全流程的信息化管理。为农业生产者对作物的科学管理和种植提供强有力的支撑。（1）种植方案。种植方案模块可新增作物种植方案，新增后图片展示农作物种类；显示农作物种植情况即种植批次、开始时间、种植天数、种植状态、预计结束时间；可按照“农作物名称、种植批次”进行查询、重置操作；可查看种植记录中农作物名称、种植批次、种植周期、种植日期、添加日期、种植结束时间等信息。（2）农事管理。按照农作物名称进行农事识别，可按照“农作物名称、种植批次”进行查询、重置操作；可查看农事记录“作物名称、种植批次、农事类型、农资类型、农资名称、用量、规格、负责人”等信息，同时可添加农事信息，选择农事操作类型，对农作物科学管理。（3）采收管理。采收管理可添加要采收的农作物名称、种植批次，选择是否立即包装、操作地块、收获量、采收负责人、操作日期，并可查看采收记录详情，从而形成科学可记录的农作物采收管理。（4）加工管理。可按照“农作物名称、种植批次”进行查询、重置操作，对选中的农作物可进行加工操作，添加“加工步骤、加工人员、加工时间”等。（5）农事建议。农事建议可根据农作物名称及种植批次查看平台所提供的农事建议，如“打药、除草、施肥”等，科学指导农作物生产。（6）农事配置。农事配置可以新增或删除农事名称，形成合理的农事配置名称。（7）观测模型。对农作物进行生长监测，可查看农作物所在生长周期的种植状态，如发芽期、种植中、生长期等，同时可了解该农作物种植的开始时间、已种植天数和预计结束时间等。

3.4.2物联监控。（1）气象情况监测。对接气象墒情感知单元，整合作物生长的环境数据，结合阈值报警机制，实现对作物生长环境的动态监测，为作物的生产种植提供及时、准确的气象灾害预警服务，最大程度减少气象灾害对作物的影响。实时显示传感器监测的环境参数，包括空气湿度、土壤温湿度、光照等，支持按天、周、月、生长周期形成气象参数曲线图，当参数不在适宜范围内时，可自动生成预警提示，同时可以将作物生长的空气温度、空气湿度等环境监测数据以及环境预警事件信息以图表或曲线图形式形成统计报表，供管理人员作出适当的作物生长管理、分析与决策。（2）虫情情况监测。基于30多万张害虫标准图库的积累，运用人工智能技术，构建害虫自动识别技术模型，目前已能识别数百种害虫，识别率高达90%以上。借助大数据、可视化等技术手段，对虫害情况进行实时展示与分析，结合历史数据和趋势分析，实现虫害的预报预警，为针对性防控方案的制定预留时间，可有效遏制虫害的暴发，最大程度地降低虫害的影响和损失。（3）智能孢子监测。通过对接病害监测设备，运用图像融合算法，对采集到的病菌、孢子照片进行感官优化，可显著提高识别率，结合专家识别服务，打造在线式的病害监测模式，结合历史数据和趋势分析，实现病害的分析和预警，为实现果园的丰收丰产提供基础保障。（4）苗情监控。苗情监控系统，实现苗情数据的采集、分类、分时管理和维护，支持对不同数据类型的模块化维护，苗情监测模块通过可视化监控设备，实时采集现场作物生长情况，通过高清视频了解作物的生长态势来判断整体发育与生长是否良好，并且提供定时拍照功能，将每个特定时期的作物长势图片拍照并上传至数据中心，为后期的作物长势分析提供依据。该系统由高清摄像头、网络型视频服务器组成，摄像头通过光纤与服务器进行通讯，保证视频传输质量与稳定；网络型视频服务器用于转换和传输视频信号；用户通过Web端和APP端即可远程获取监控影像，支持对摄像头的远程控制。（5）水肥情况监测。智能灌溉水肥一体化管理模块可实现系统运行状态的监测和智能控制，能够充分发挥水肥一体化系统的作用，通过自动控制技术的应用，降低灌溉成本，提高灌溉质量，使灌溉更加科学、智能。远程控制：支持加肥、进水、出料和灌溉的自动、手动模式切换；参数曲线：以曲线形式展现进水压力、进水流量、pH、EC等参数信息；历史记录：支持历史数据的时段查询；程序设置：可根据品种或物候期，定制灌溉施肥程序。

3.5高标准农田质量安全追溯系统

溯源监管平台覆盖了内蒙古主要农作物产前、产中、产后全流程，分为产业端和监管端两个方向，形成了“源头可追溯、流程可跟踪、信息可查询、责任可追究”的农作物安全监管体系。通过运用溯源监管系统，对区域内的加入农作物溯源的主体进行全方位全流程的监管，对于完善农业质量安全规范有着巨大作用。

服务于各农业主体，以保障消费者安全为宗旨，以追溯到责任主体为基本要求。打造产业端溯源监管系统，实现农作物质量安全信息的全程可查，让消费者放心。建成源头可溯、全程可控、风险可防、责任可究、公众可查的农产品质量安全追溯与监管信息化体系，着力提升农