一、基本情况
中国热带农业科学院科技信息研究所(以下简称“信息所”),是我国唯一从事热带农业农村经济与农业信息化基础、应用基础研究及工程技术研发的国家级科研机构,已形成包括农业信息化工程、农业科学数据等在内的4大优势学科,重点开展12个学科领域、35个学科方向建设。现有职工140人,其中高级职称45人,硕士/博士学位74人,具有信息化专业背景人员30多位。近三年,信息所开展农业信息化建设资金总投入3703万元,建设有16个热带农业信息化应用示范基地,打造了天然橡胶全产业链大数据平台、热带农业大数据平台、热带农业物联网数据平台、中国农产品监测预警系统(海南分中心)等多个农业信息化平台,承担省部级及以上科研项目近200项,获中华农业科技奖二等奖1项,海南省科技进步二、三等奖4项,软件著作权145项,出版专著15部,制定和修订地方标准8项。
二、示范应用情况
信息所紧紧围绕农业农村部关于科技支撑乡村振兴战略的总体部署,从国家战略需求出发,落实国家关于数字农业农村发展的部署要求,以热区农业信息化需求为导向,加快推进物联网、人工智能、大数据等现代信息技术在热带农业中的集成、应用与示范,通过示范带动,强化推广应用,大力推进天然橡胶、芒果、热带花卉等重要农产品和主要热带作物产业的现代化发展,重点开展了热带农业物联网技术、热带农业大数据、热带作物产业监测预警、热带农业遥感与地理信息等方面的创新研究与集成应用,建设了16个农业信息化应用示范基地,分布在海南儋州、文昌、万宁、广东湛江、茂名、广西扶绥、四川攀枝花、贵州兴义、云南景洪等地,应用在天然橡胶、椰子、芒果、甘蔗、花卉、木薯、油棕、南药等作物,基本涵盖了我国主要热区省份和主要热带作物产业,以信息化技术支撑了热区重要农产品和农业主导产业高质量发展,为我国热区农业农村信息化发展做出了重要贡献和良好示范。
1.土壤信息自动监测应用与示范
在兰花、天然橡胶、南药等示范基地,在各种植区域分地块和地层布置土壤传感器,快捷、准确、及时、完整地获得土壤的温湿度、电导率、养分、水分等基础信息,利用物联网平台对采集的信息进行加工处理;分析和研究影响作物生长的关键因素,科学、真实地反映被监测区的土壤墒情变化,为大田农业生产决策提供可靠的数据来源,为减灾抗旱、施肥灌溉提供了重要的基础信息。
2.作物生理生态监测应用与示范
在数字天然橡胶示范基地,于橡胶树上布置植物本体传感器,以侵入或非侵入式方式,将橡胶树干粗细、叶面温度、茎流速率、植物光合作用等生理生化指标通过传感器采集得到,以获取橡胶树生长的实时信息,利用物联网平台,实时监测胶林的生长状况与病虫害发生情况;研究其病变、老化、枯死、生长变异等生理生态规律,实现作物有效管理、生长障碍防治,从而指导用户更加科学合理地调控生产环境,以达到橡胶高产优质,对提升橡胶生产效能有重要作用。
3.作物环境气象物联网系统应用与示范
在各示范基地中积极应用作物环境气象物联网技术,集成有各类传感器的农业环境气象站布置在生产环境中,由传感器自动获得局部区域的风速、风向、雨量、空气温度、太阳辐射、大气压力等数据,形成环境气象综合信息,结合作物生长模型,分析和研究影响作物生长的环境气象因素。农业生产环境气象监测物联网可实现对多个气象要素的全天候现场监测,通过了解环境因素变化对作物生长的影响,从而指导生产者科学合理的安排生产活动。
4.设施农业控制设备集成应用与示范
在兰花、红掌等热带花卉生产设施大棚中,集成环境检测与采集传感器,加上智能控制设备,对大棚的风机、遮阳、加湿、浇灌等设备进行自动控制。应用视频监控系统,作物远程视频监控通过采集每个监控点的视频图像信号,进行数字化处理、图像信号显示、存储、播放、回放及远程传输,同时利用嵌入式硬盘录像机及辅助设备(云台、镜头等)直观监测大棚内的情况,可了解农作物的生长长势、整体状态及营养水平等实时状态,对农业节本增效具有重要意义。
5.智能水肥一体化系统应用与示范
在芒果智能灌溉基地、油棕智能水肥基地,应用智能水肥一体化技术,为芒果、油棕精准灌溉和科学施肥提供服务,系统通过汇集作物生长、种植环境、生长态势和肥料农药等信息,反馈到水肥一体化管理系统平台,再结合作物种植模型,形成最佳水肥一体化灌溉方案,并根据反馈的种植结果信息,持续对数学模型和方案进行优化和调整,从而达到节水、节肥和节省劳动力成本的目的。
6.质量安全追溯系统应用与示范
以海南万宁槟榔、湖南龙山百合等特色农产品为对象,采用质量安全追溯系统应用技术,以农产品生产、加工、流通过程为主线,参照HACCP、FMECA 等技术方法,研究分析质量安全关键控制点,利用二维码、移动Web、互联网、大型数据库等技术,为农产品建立唯一的电子身份证“产品追溯码”,实现农产品从种植、加工、流通全程追溯管理。对于规范农产品生产,增强消费者购买的安全感,提高企业及产品品牌效益具有重要意义。
7.农业遥感监测应用与示范
应用农业遥感技术开展了天然橡胶产胶潜力估算、海南岛农业干旱综合监测、天然橡胶干旱动态监测及其影响定量评估、海南岛洪涝灾害遥感监测、橡胶园台风灾害评估、海南岛植被覆盖遥感监测、中国热区边界的界定与变动、海南耕地质量改良信息共享平台构建等研究和推广示范,构建了中国热区基础地理信息数据库、海南基础地理信息数据库、海南主要大田洋耕地质量数据库,开发了海南省农业干旱综合监测系统,完成三亚芒果种植空间分布图。
三、经验成效
近年来,信息所在农业农村部、海南省农业农村厅的指导和支持下,全面落实《数字农业农村发展规划(2019—2025年)》,强化信息技术集成应用与示范推广,并取得显著成效。
一是在经济效益方面。通过在天然橡胶种植及育苗、芒果、南药、热带花卉等基地,开展热带农业物联网技术、热带作物产业监测预警、热带农业遥感与地理信息等方面的集成应用与试验示范,实现对肥、水和化学投入品等各种农业资源的合理配置和利用,进一步增强示范基地的引领示范带动作用;在海南省万宁市、湖南省龙山县开展槟榔、百合质量安全追溯应用与示范,推动万宁槟榔、龙山百合产业的品牌建设,为保障产品价格稳定起到积极作用,提高了农产品综合经济效益,为热区农业质量安全追溯树立了典型示范。
二是在社会效益方面。信息所发挥农业信息化优势,通过热带农产品市场价格监测预警体系,有效促进了农业市场信息和生鲜农产品高效流通,显著提升产业综合生产能力、市场流通能力,全面提升热带产业经营和管理服务数字化水平;开展信息化管理技术、现代生产技术等农民培训班80多期,培训学员4000多位,提升农民现代生产技能增加收入,通过农业信息化应用示范提高当地农业现代化水平。
三是在生态效益方面。信息所通过集成创新信息技术,提高设施农业、节水农业、绿色农业发展水平,实现对示范基地的智能化生产管理,对肥、水和投入品等各种农业资源的合理配置和高效利用,从而有效减少化学农药使用;通过信息化业务系统的应用,以短信推送等形式增强农业科技工作者、农业企业和农民的生态意识,以全产业链大数据互联互通,促进绿色生产技术与现代农业生产管理实践紧密结合,提高产业综合生态效益,促进热带产业可持续发展。