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蔬菜规模化生产人机智能协作技术——农业农村部的十大引领性技术之一

花匠小妙招
2024-11-10 10:40

为深入实施创新驱动发展战略和“藏粮于地、藏粮于技”战略，农业农村部组织开展了引领性技术集成示范工作，以支撑引领农业高质量发展为目标，每年发布10项关于绿色增产、节本增效、生态环保、质量安全等方面的引领性技术，着力打造集成示范样板，发挥引领作用，加快成果转化，推动农业提质增效。2020年农业农村部10 大引领性技术已遴选完成，现予以发布，并就做好集成示范工作通知如下。

一

总体目标

围绕引领性技术在产业中的实际应用，着力提升技术的集成性、适用性、经济性，组建高水平指导团队，打造高标准示范样板，构建“专家—农技人员—示范基地—新型经营主体（小农户）”链式技术推广应用模式，建立政产学研推用多方主体横向联动、纵向贯通、立体协同的工作机制，实现集成熟化、示范展示、推广应用无缝连接，让生产经营主体一看就懂、一学就会、一用就灵，切实发挥引领性技术在推动产业增效和区域农业转型升级的重大带动作用。

二

主要任务

2020年引领性技术集成示范的任务要求是：围绕“六个一”扎实推进，即每项技术组建一支产学研紧密结合、优势互补的专家团队，建设一个以上展示效果显著的试验示范基地，开展一次以上带动作用明显的现场观摩交流活动，制作一个以上生动鲜活的展示宣传多媒体资料，形成一揽子综合技术解决规程，带动一批先行先试的技术应用主体。

（一）组建团队开展集成熟化。每项技术成立以技术牵头单位和集成示范单位骨干专家为双首席的专家指导团队，整合技术研发、集成、示范、推广等主体的力量，充分发挥各自优势和特色，高质高效开展技术集成与熟化。

（二）打造样板开展观摩交流。建设示范展示基地，在生产管理关键时期开展以新型经营主体、小农户等为服务对象，省、市、县农业农村部门和技术服务单位广泛参加的现场技术示范观摩活动。每项引领性技术至少组织一次较大规模和影响力的观摩活动。

（三）创新方式开展指导培训。结合农技推广补助项目等实施，对基层农技人员、新型经营主体、小农户等技术传播者、应用者，通过线上线下协同开展多层次、多样式技术指导培训，促进其了解技术要求、掌握应用要领，提高技术到位率。

（四）多措并举开展宣传推介。制作要点明确、指导性强的技术简介视频、技术操作规范等技术资料，通过网络、电视、报纸等多途径开展观摩交流，广泛推介宣传，增强工作影响，扩大技术普及度和覆盖面。

三

保障支持

（一）加强统筹协调。农业农村部科教司将引领性技术集成示范作为年度农技推广重点任务，在政策措施、任务安排、绩效管理等方面给予支持，各技术牵头单位要会同技术集成单位、示范展示单位等，按照引领性技术集成示范工作总体安排，明确任务分工，加强协作配合，细化落实举措。

（二）加强典型引领。及时总结、积极推广引领性技术集成示范探索取得的新成效、新进展和新机制，充分调动各方面的积极性。培育壮大一批技术引领产业提质增效的先进典型，进一步发挥引领性技术在促进农业科技成果转化落地、推动农业转型升级中的示范带动作用。

（三）加强绩效评价。2021年1月30日前，请各技术牵头单位全面总结引领性技术集成示范做法成效等，并附有关证明材料形成总结报告，以正式函件报送我司。我司将通过牵头单位自评、集中交流和实地核查等方式，对2020年引领性技术集成示范情况开展绩效评价，对实施效果好、示范作用强的技术采取延续实施、后补助等方式给予激励。

玉米籽粒低破碎机械化收获技术

玉米籽粒低破碎机械化收获技术以实现收获期籽粒含水量低、田间倒伏倒折率低、机收籽粒破损率低的“三低”为重点，集成配套选用籽粒脱水快的品种、高产抗倒伏栽培技术和低破损收获机械三大关键技术，解决玉米生产全程机械化的制约瓶颈，从而满足生产减损、提高效率、节约用工的需求，促进玉米规模化生产、集约化经营，推动我国玉米生产方式变革，提升产业竞争力。

苹果免套袋优质高效生产技术

苹果免套袋栽培主要病虫害防控及果实外观品质提升技术研究，以主要病虫害预测预报为先导，农业、生物、生理防控为核心，进行精准药剂防控，配套着色品种选择、高光效树形与整形修剪及提高土壤有机质含量，改善土壤理化性状等技术，建立了苹果免套袋栽培高效防控技术体系，使虫果率维持在0.5%以下，病果率1.0%以下，果实外观品质等同于套袋果，内在品质优于套袋果。

蔬菜规模化生产人机智能协作技术

蔬菜规模化生产人机智能协作技术以现代化农机农艺融合、人类经验与机器智能协作为主线，以智能化管理技术为支撑，通过天空地立体化监测传感网络、农业大脑和智能作业集群研发，针对不同品种、不同生产模式、不同生产区域条件等应用场景进行科学组配和集成应用，集中实现蔬菜规模化生产全生长周期的人机智能协作管理，大幅降低水、肥、药及人力投入，提高蔬菜产量和品质，提升蔬菜生产效率和资源利用率，改善产区周边生态环境，全面提高蔬菜生产规模化、智能化、科学化管理水平，促进产业的绿色高效可持续发展。

北斗导航支持下的智慧麦作技术

智慧麦作技术将北斗导航、现代农学、信息技术、农业工程等应用于小麦生产耕、种、管、收的全流程，建立以“信息感知、定量决策、智能控制、精确投入、特色服务”为特征的现代化农业生产管理方式，实现小麦生产作业从粗放到精确、从有人到无人方式的转变。

水稻机插缓混一次施肥技术

水稻机插缓混一次施肥技术创新了一次施肥满足水稻一生优质高产所需的“缓混肥”。将缓混肥与水稻机插侧深施肥技术相结合，构建了术相结合，构建了养分释放规律与，实现机插水稻“一次施肥、一生供肥”的效果，是一项经济、环保、高效可行的先进实用技术。

棉花采摘及残膜回收机械化技术

残膜回收机械化是在应用宽膜覆盖、膜下滴灌、精量播种等整套高效地膜覆盖栽培技术的基础上，在棉花机械收获后，通过抽取滴灌带、粉碎秸秆，配套先进适宜的新型回收机进行残膜回收作业，实现农田残膜污染治理。

生猪精准繁育生态养殖技术

生猪精准繁育生态养殖技术，聚焦母猪批次化生产与高效繁殖、精准营养与个体精准饲喂、生物安全与疫病防控以及清洁生产与生态环保等重大需求，贯穿育、繁、料、管、病、粪、设施设备等一系列重要环节，进行全产业链技术组装集成，为我国生猪产业提档升级和产能恢复提供技术模式，为非洲猪瘟防控和粪污资源化利用提供技术支撑。

“集装箱+生态池塘”集约养殖

与尾水高效处理技术

“集装箱+生态池塘”集约养殖与尾水高效处理技术，整个养殖过程不再向池塘中投喂饲料，池塘底质不会变脏变臭，可实现水体循环使用，池塘从养殖功能转变为生态湿地功能，实现了传统养殖向休闲渔业、观光农业的转型发展。

“零排放”圈养绿色高效养殖技术

这种养殖技术，具备清洁生产、提升养殖容量，降低病害发病率、提升产品质量，降低人力成本、提高饲料转化利用效率，养殖尾水回用、节约水资源等多重优势。通过该技术成果的转化推广，为促进水产养殖产业转型升级提供引领性技术和示范模式。

秸秆炭基肥利用增效技术

秸秆炭基肥利用增效技术，通过生物质亚高温热裂解工艺将秸秆转化为稳定的富碳有机物质即生物炭，以秸秆生物炭作为功能性载体，通过精量配伍养分制成秸秆炭基肥料，并系统配套轻简易行的田间施用措施。

蔬菜规模化生产人机智能协作技术

2020年，农业农村部组织开展十大引领性技术集成示范，以支撑引领全产业链优质绿色增效为目标，加强技术集成组装与熟化配套，推动集成一批符合优质安全、节本增效、绿色环保等要求，对农业农村经济引领带动能力明显的技术模式，探索政产学研用用一体化高效实施技术路径，构建可复制、可推广的综合化、全程性技术解决方案。

技术概述

以现代化农机农艺融合、人类经验与机器智能协作为主线，以智能化管理技术为支撑，通过天空地立体化监测传感网络、农业大脑和智能作业集群研发，针对不同品种、不同生产模式、不同生产区域条件等应用场景进行科学组配和集成应用，集中实现蔬菜规模化生产全生长周期的人机智能协作管理，大幅降低水、肥、药及人力投入，提高蔬菜产量和品质，提升蔬菜生产效率和资源利用率，改善产区周边生态环境，全面提高蔬菜生产规模化、智能化、科学化管理水平，促进产业的绿色高效可持续发展。

图1 蔬菜规模化生产人机智能协作技术体系框架

（一）技术要点

1.天空地一体化高通量网络监测技术。构建以卫星、雷达、无人机、传感器等为载体的天空地立体化监测传感网络，形成蔬菜规模化生产人机智能协作感知中枢，实现水土气、作物长势、虫情、干旱、洪涝、作物产量等农情的高带宽、低时延、广接入的感知传输；基于5G测控网络实现蔬菜全生育期各生产要素信息的精细化监测和实时化汇集，大范围、实时和动态的农情信息精准获取；支撑农情信息实时分析和预警决策、智能农机装备的启停、行驶、转向、避障等人机智能协作管控，实现各类感知设备、作业设备、农田设施的精准定位、主动关联感知、作业设备工作质量与运行状态等信息跟踪，形成安全高效的农业实时化监测技术体系。

图2 天空地一体化高通量网络

图3 蔬菜规模化生产5G测控网

2.大数据驱动的智慧大脑决策技术。构建以天空地一体化监测数据软总线、云端决策管控平台、智能化作业装备控制总线等为载体的蔬菜规模化生产人机智能协作智慧大脑，实现大数据驱动的蔬菜规模化生产人机智能协作决策管控，面向蔬菜生产的耕整地、播种/育苗、移栽、植保、灌溉施肥、收获等关键环节，基于天空地一体化高通量网络实现信息采集汇聚，构建气象、土壤、基肥、病害、农机、市场等蔬菜生产底数资源池，利用环境调优控制、病虫害智能诊断、营养状况分析、施药配方生成、植保作业路径规划、采收量规划等模型方法，制定蔬菜不同品种、不同气候条件、不同生长阶段的适宜生产管理方案，向智能作业集群下达自主作业指令，通过农机农艺融合、人类经验与机器智能协作实现蔬菜生产全流程智能化预警、分析、决策以及智能装备自动配置与精细化参数调优作业。

图4 蔬菜规模化生产人机智能协作智慧大脑

图5 智能装备集群作业示意图

3.蔬菜规模化生产人机智能协作装备集群作业技术。以蔬菜规模化生产人机智能协作农机及其他智能化装备为载体，面向蔬菜规模化生产的耕整地、播种/育苗、移栽、植保、灌溉施肥、收获全环节智能化管理与作业需求，打造人机智能协作执行中枢，无缝对接农业大脑的种植标准化、精细化管理规程，构建服务于蔬菜规模化生产的智能作业装备集群，实现蔬菜生产的人机智能协同作业。

图6 基于北斗导航的人机智能协同作业

图7 蔬菜生境智能巡检机器人

（二）技术特性

1.重要性。蔬菜在我国城乡居民膳食结构中具有特殊的重要地位，基于5G网络、北斗导航、人工智能等，针对蔬菜生产关键环节，进行立体化感知、智能化决策和集群化作业，提升蔬菜生产管理水平，带动形成蔬菜规模化生产人机智能协作技术体系，推动蔬菜产业的“机器替代人力”、“电脑替代人脑”进程。

2.先进性。实现了蔬菜生产全流程环节的信息立体化感知、大数据驱动决策、装备集群作业控制的有机整合，实现了耕整地、水肥管控等关键环节的人机智能协同作业与全链条智能化管控，总体处于国际领先水平，应用前景广阔，为发展现代化绿色蔬菜产业提供引领性技术和示范模式。

3.操作性。通过天空地一体化高通量网络将蔬菜耕整地、播种/育苗、移栽、植保、灌溉施肥、收获全环节进行数据化串联，实现了全流程的立体监测感知、数据驱动决策与智能装备集群作业的无缝融合，技术使用户可以便捷地实现蔬菜生产全流程智能化管控。

4.经济性。数据化的精量决策控制模型代替了经验性粗放管理，实现了水肥药的精准利用，提质增效效果明显，平均减少人工投入成本55%，平均减少水、肥、药施用量25.4%、31.2%、70.5%，露地蔬菜亩均节本增效112元，设施蔬菜亩均节本增效220元，在节约生产成本的同时保护了农业生态环境，取得了显著的社会效益和经济效益。

（三）技术服务模式

主要技术应用载体及服务模式见下表。

表1 技术应用载体及服务模式

集成示范

蔬菜规模化生产人机智能协作技术在北京小汤山国家精准农业研究示范基地进行技术集中研发和应用示范，在石家庄市农林科学研究院、石家庄市农林科学研究院赵县实验基地和甘肃省农业科学院张掖节水农业试验场进行了技术熟化和效果评价，在北京房山、天津、河北赵县、山东临淄等国家级和省级现代农业产业园大面积推广应用，提高示范点及周边蔬菜生产智能化水平，实现人力投入和农资投入“双减”，蔬菜品质和产量“双升”。