友谊农场精准农业及数字化农业示范试验实施方案

友谊农场精准农业及数字化农业示范试验实施方案

　　2004年1月14日

　　根据国家高技术研究发展计划(863计划)“大规模现代化农业数字化技术应用研究与开发”课题（编号为：2003AA209090）任务合同书，及农业部“黑龙江省友谊农场精准农业示范试验”项目要求，制定友谊农场精准农业及数字化农业示范试验实施方案。

　　一、课题的目标

　　根据我国黑龙江垦区农业机械化、集约化、规模化生产的特点，跟踪国内外精准农业的发展水平，在数字化农业技术创新的基础上，选择大豆等作物，集成国内外先进的计算机技术和农业生产技术的最新研究成果，构建精准农业及数字化农业技术应用的软硬件平台和信息服务体系，应用遥感系统（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS），建立黑龙江省友谊农场大豆示范区的地学空间信息数据库和信息动态更新获取采集系统，引进开发适宜本地的大豆等作物的精确施肥、平衡施肥、病虫草害诊治专家系统（ES）；实现RS、GPS、GIS、ES技术与自动变量施肥机、自动变量喷药机和与收获机配套的作物产量实时计产系统等智能农机设备的集成应用；在黑龙江省农垦友谊分公司五分场二队建立作物变量施肥、变量喷药等数字化农业技术应用示范区2.5千亩，辐射推广2.5万亩，产生明显的社会、经济与生态效益。通过项目实施，总结大规模现代化数字化农业技术推广应用模式，并培养出一支数字化农业技术推广队伍，为我国大规模实施精准农业及数字化农业提供成功经验。

　　二、主要研究（示范）内容

　　1、示范区信息数据库和信息动态更新获取采集系统的建立

　　以黑龙江省农垦友谊分公司五分场二队为示范区域，应用RS、GIS、GPS技术和土壤、作物水肥快速采集系统，建立2.5千亩示范基地和2.5万亩辐射区的土壤空间信息数据库，研制土壤养分信息动态管理系统，为作物的精确施肥、病虫草害诊断和作物产量实时计产系统等提供实时、准确的信息，实现示范区内大豆等作物和土壤信息的快速测定与动态更新。

　　2、数字化农业技术软件平台的本地化

　　引进国内已研制的作物精准施肥、病虫草害诊治专家系统，结合黑龙江垦区农业生产管理的特点，并利用已取得的作物生产环境调控技术、作物无公害生产技术、节本增效技术和提高化肥利用率综合技术等重大科技成果，进行软件系统本地化的二次开发，研制出适合黑龙江农垦示范区农业生产特点的软件系统，通过系统集成，建立定量决策、智能控制、变量实施的数字化农业精准生产综合集成应用软件平台。

　　3、数字化农业硬件平台的搭建

　　引进自动变量施肥机、自动变量喷药机和与收获机配套的作物产量实时计产系统，利用本地化的作物精准施肥、病虫草害诊治专家系统，实现GPS、GIS、RS、ES技术和智能农机设备的集成应用；在核心示范区和辐射示范区建立数字化农业信息技术服务网络。

　　建立GPS差分站，精度为亚米级，作用半径30公里；

　　大豆变量施肥措施的决策与实施；

　　田间作业（轮作制度、田间管理、农业措施等）规划；

　　精准农业机械与设备选型配套；

　　示范区农机具场区建设；

　　精准农业技术室建设；

　　土壤养分管理系统与变量施肥机的集成；

　　农田病虫害监测系统与变量施药作业系统的集成；

　　在黑龙江省农垦友谊分公司五分场二队建立农业数字信息服务网络，通过网络进行农业数字化农业信息技术宣传和培训，增强示范基地内人员应用信息技术的科技意识。

　　4、数字化农业技术应用示范区建设与推广模式的研究

　　（1）选择机械化程度高、科技素质高的黑龙江省农垦友谊分公司五分场二队为数字化农业技术应用示范区，进行大豆等作物变量施肥、产量信息采集、病虫害信息采集和土壤养分信息采集等核心示范区2.5千亩，辐射示范区2.5万亩。

　　（2）研究适合黑龙江垦区规模化、集约化农业生产条件的数字化农业应用推广模式，并在示范区进行示范应用；通过项目实施，对大规模数字化农业技术应用推广模式进行不断总结完善；最终提出具有地方特色的大规模现代化数字化农业技术应用推广模式，并培养出一支数字化农业技术推广队伍，为我国大规模实施精准农业提供成功经验。

　　三、具体研究、试验、示范实施方案

　　（一）土壤空间信息数据库建设

　　以友谊分公司五分场二队为示范区域，建立2.5千亩示范基地和2.5万亩辐射区的土壤空间信息数据库，研制土壤养分信息动态管理系统。（八一农大与农垦科学院合作，友谊配合）

　　（二）农业生产软件系统引进及本地化

　　引进国内已研制的作物精准施肥、病虫草害诊治专家系统，结合黑龙江垦区农业生产管理的特点，并利用已取得的作物生产环境调控技术、作物无公害生产技术、节本增效技术和提高化肥利用率综合技术等重大科技成果，引进开发适宜本地的大豆等作物的精确施肥、平衡施肥、病虫草害诊治专家系统。以黑龙江八一农垦大学为技术依托，与黑龙江农垦科学院合作进行软件系统本地化的二次开发，研制出适合黑龙江垦区示范区农业生产特点的软件系统。（八一农大与农垦科学院合作，友谊配合）

　　（三）农业数字信息服务网络建设

　　友谊分公司五分场二队建立农业数字信息服务网络，通过网络进行农业数字化农业信息技术的应用、宣传和培训，增强示范基地内人员应用信息技术的科技意识。（八一农大与友谊合作，共同完成）

　　（四）大规模现代化数字化农业技术应用推广模式研究

　　研究适合黑龙江垦区规模化、集约化农业生产条件的精准农业及数字化农业应用推广模式，并在示范区进行示范应用；通过项目实施，对大规模数字化农业技术应用推广模式进行不断总结完善；最终提出具有地方特色的大规模现代化数字化农业技术应用推广模式。（八一农大与友谊合作，共同完成）

　　（五）GPS纠偏差分站的建设

　　完善GPS纠偏差分站的建设。购买一台12V、10A直流稳压电源，对AG214型机站GPS进行联测、进行定位精度标定，并安装2—3个GPS基准桩。（主要由八一农大联合黑龙江省测绘局完成）

　　（六）变量施肥(播种)试验示范

　　依据土壤化验结果，制定2号大豆地变量施肥决策方案，为大豆变量施肥播种做好准备工作。2003年秋对友谊农场五分场二队2号地和3号地(部分)进行了土壤采样,土壤化验结果用于2004年变量施肥决策，试验示范面积2500亩,大豆品种拟选用红丰11，氮肥用尿素，磷肥用磷酸二铵，钾肥用硫酸钾或氯化钾。变量施肥处方待土壤化验结果出来后，由八一农大提出初步意见，与生产单位协商确定。计划在2004年4月末进行使用CASE变量施肥播种机进行大豆变量施肥播种（2500亩地）试验。（八一农大指导，友谊农场实施）

　　（七）自制变量施肥播种机试验

　　计划在友谊农场进行国产变量施肥播种机试验，将自行研制的变量控制系统安装在国产精密播种机上，进行大豆变量施肥播种试验。需要二队提供一台国产大豆精量播种机，2004年3月份进行改装，4月份进行大豆变量施肥播种试验。（八一农大研制，友谊农场实施试验）

　　（八）变量喷药机试验

　　计划在2004年4月进行使用CASE变量喷药机进行变量喷药试验。在7-8月进行变量喷施叶面肥试验。（八一农大指导，CASE参加，友谊农场实施）

　　（九）田间采样调查

　　计划在2004年7月进行基于GPS定位的田间采样调查工作。（八一农大指导，友谊农场实施）

　　（十）产量监测、产量(产量差)图分析

　　计划在2004年7月—9月进行2500亩地的大豆产量监测试验，为达到辐射周边的目的，尽可能多做一些面积。（八一农大指导，友谊农场实施）

　　产量是农业生产的核心，精准农业的实时产量监测能迅速反映田间产量分布情况，这种情况下，及时分析低产原因对指导以后的生产会有很大帮助。2004年在2号地设置一定面积的不施肥区（约3亩地），研究产量、产量差与可测地形、土壤特性之间的关系。产量图的研究需要长期进行。（八一农大进行，友谊配合）

　　（十一）土壤取样化验，试验地土壤养分空间变异的研究

　　1．计划在2004年10月进行完成了友谊农场五分场二队2号地（约130公亩顷），3号地部分土壤取样工作，共完成2500亩的取样，约每15亩取1土样,并进行一部分小面积试验研究，加大采样密度，采用32.2m边长的网格。为2005年变量施肥决策提供依据。（八一农大指导，友谊科研站进行）

　　2．试验地土壤养分空间变异的研究（八一农大进行，友谊配合）

　　2004、2005年秋进行试验点土壤取样研究。初步计划网格边长96.6m，网格中心采样，采样区半径5m或10m，采8个土芯混合代表该样点，实验室化验土壤速效氮、速效磷、速效钾、有机质、pH等项目。对试验地进行土壤养分空间变异的研究。

　　（十二）品种、密度、肥料小区试验

　　为更加准确进行施肥决策工作，需要进行小区试验，小区试验面积大约3亩地。

　　肥料因素：氮肥、磷肥、钾肥，5种施肥水平。

　　品种因素：5个大豆品种。

　　群体密度因素，即播种量，设计5种水平。

　　试验采用五元二次正交旋转组合试验设计，36小区，10m长×10行，面积36.6m2，小区间过道0.5m，保护行5行。模拟精准农业种植方式。

　　试验拟在友谊分公司试验站实施，由八一农大提出具体试验方案。（八一农大指导，友谊农场实施）

　　（十三）精准农业技术室建设

　　进行二队精准农业技术室建设，配备1名农机技术员、1名农业技术员。配备4张办公桌椅、2个文件柜、2台计算机（包括桌椅）、1台A4激光打印机、1台喷墨打印机、2台笔记本电脑、1张椭圆型会议桌及配套椅子、1台大屏幕背投电视机、1台投影机、1台DVD放像机等。配套田间调查设备(包括GPS天线、GPS接收机、AG170型计算机等)。（八一农大计划，友谊执行）

　　（十四）录像专题片

　　制作精准农业及数字化农业示范试验录像专题片。（八一农大与友谊合作、农垦科学院具体制作）

　　（十五）肥力变化监测试验

　　对2号地不同施肥水平点的肥力因素进行定位监测。在大豆的不同生育阶段进行土壤采样，由友谊分公司化验室进行土壤化验，拟监测9点的土壤肥力变化。

　　（十六）人才培养

　　培养一支精准农业及数字化农业技术推广队伍，对有关人员进行精准农业技术人员培训，参加人员为试验基地技术人员，培训时间为2天，内容：1）精准农业技术示范试验内容；2）精准农业农业技术田间试验操作；3）精准农业农业技术机械设备正确操作、使用。（八一农大授课，友谊人员参加）