大豆智能精准管理助力绿色农业健康发展

文/张伟 黑龙江八一农垦大学保护性耕作工程技术研究团队

国家大豆岗位体系智能化管理与精准作业团队

2021年中央一号文件指出：全面建设社会主义现代化国家，实现中华民族伟大复兴，重点难点在“三农”，迫切需要补齐农业农村短板弱项，推动城乡协调发展，构建新发展格局。针对我国大豆主产区现代农业向信息化发展过程中无法进行作物生产全程信息获取及运用大数据综合分析，难以实现现代化大农业生产过程的智能管理与决策等问题，通过基础理论的探讨，进行相关技术研究与装置研制。结合人工智能、深度学习等信息处理技术，科学快速表征作物表型性状，通过大数据分析与应用，构建理想产量与生长信息关系模型，以此建立平台的理论支撑体系，建立播种时期、苗情分布、精准施肥和成熟评价等模型，为生产者在生产过程中合理播种、精准施肥、施药和收获等作业提供管理决策。

实现管理智能化 提高大豆种植生态效益

设计土壤墒情采集器，利用单片机为主控部件、使用土壤水分传感器、土壤温度传感器，实现农田多点、多层土壤水分和温度检测的采集器设计；设计控制8路无线开关量输出，实现8个区域的灌溉和排水控制。利用GPRS完成数据的远程传输，可根据需要发送命令随时采集，或按间隔时间发送数据，保证数据不丢失，实时、准确；利用云服务器接收各采集器的数据，实现网络传输，任意网络中查看数据；利用自定义的通信方式集成各个采集器，实现集散式控制，完成采集器在地图上的定位、数值显示、存储、分析等功能；开发相关软件，根据“规模化生产单位”（黑龙江农垦九三管局尖山农场北15号地810亩）土壤信息检测数据，实现大豆土壤信息动态监测，为土壤保护和大豆生产提供数据支撑。

推动生产精准作业 提高大豆经济效益

团队在尖山农场和九三综合试验站试验田参与了以“预警监测+抗性保护+药剂防控”为核心的大豆病虫害绿色轻简化防控体系构建，进行了基于轮作、秸秆还田的精准施肥技术研究，核心装置与关键技术领域取得突破，为种植户节本增效奠定了基础。

喷头智能检测装备研究。研发喷头快速检测装置，应能在喷雾机作业前快速检测出单个喷头的流量、压力、雾锥角和雾滴分布均匀性，为喷雾机田间标准化作业提供检测方法和检测依据，提高喷雾机作业质量，节约农药20%以上。

喷杆式喷雾机静电喷雾系统的开发与研究。以静电喷雾荷电理论为基础，基于“大疆T20无人机”结构特点研发了静电喷雾系统一套，在尖山农场进行了雾滴沉积效果实验研究，结果显示静电喷雾雾滴密度和穿透性显著优于常规喷雾。通过正交实验优化了搭载静电喷雾系统的无人机飞行高度、速度、供电电压等作业参数，并在尖山农场推广应用10000余亩。

大豆冠层氮含量检测及变量施肥技术的研究。2020年7月～9月在尖山农场完成Greenseeker RT200通讯接口模块、天宝AG332型GPS接收机、CAN总线记录仪安装，成功实现了大豆NDVI采集控制箱的调试，结果显示：6路Greenseeker植物NDVI光谱探测传感器可正常进行NDVI实时监测。在科技园区试验采集了大豆NDVI数据1543组，作业面积150余亩，数据完整度达到90%以上。在本田示范应用10000余亩，从试验、示范结果综合判断：大豆NDVI长势数据变化连续，地块边缘长势不良区域对应的NDVI值较低，符合预期，可以为农业生产提供指导。