2022年8月18日,PIS 2022第八届中国国际精准农业与信息化高峰论坛在北京盛大开幕。本届大会以 “聚焦农业转型,助力乡村振兴”为主题,汇集了诸多从事精准农业行业先锋、全球农机巨头、政府领导及有关的管理部门、科研工作者、企业家及行业相关人员,通过专业的议题聚焦全球最热点的话题,助力精准农业发展。阿里云数字农业高级交付专家孙晓光受邀参加大会,并发表主题演讲《未来果园数字化管理探索》,以下为演讲全文:
尊敬的各位领导、业界的各位专家、同仁,大家下午好。谈到阿里巴巴与农业的结合,大家想到最多的可能是完善的农产品上行体系,通过盒马、大润发、银泰、天猫、淘菜菜、芭芭农场等构建了覆盖高、中、低不同消费用户群体的农产品流通能力。但其实,阿里巴巴对农业领域的涉猎不仅于此。2021年10月,阿里云在云栖大会正式发布了未来果园解决方案,面向业界提出了建设从餐桌到田园的全产业链数字化支撑体系,实现从价值链到数据链的双轮驱动,全面赋能果业提升。
2022年2月,中央一号文件发布,围绕乡村振兴,进一步明确提出加强信息技术与农技农艺相结合,同时推动新型职业化农工培养,持续推动培育社会化生产服务主体。阿里云顺应新政策、新趋势,进一步升级未来果园体系,提出了以研、产、供、销、服五大领域为核心的全产业数字化引擎,助力“手机是农具、数据是农资、农人变农工”的果业产业数字转型升级。
未来果园的核心概念是基于云计算、大数据、物联网、AI、数字孪生等先进技术,构建果园数字化种植工厂、生产服务集市,打造精品果品种植模型,推动精准农业落地,实现好果不再难种、好果不再难找,围绕研、产、供、销、服,提供全域数字化产业支撑能力。
其中,研,即基于知识图谱,以科研院所、当地专家高品质果品种植知识为载体,结合物联感知、生长态势监测设备,构建高品质种植模型;产,即围绕果园生产管理,基于ChinaGap为标准,从而实现果园规范化、数字化全过程管理,实现农人、农资、农机、农服的全生命周期管理;供是围绕打造实现高效能供应链为核心目标,以全链条数字化品控为手段,同时逐步建立全国果品供应链大图,帮助产区进一步消除信息孤岛,从而实现科学种植规范、避免规模过度扩展,造成丰产不丰价;销是构建线上、线下一体化营销体系,打造数字化种植高端品牌,建立消费端低碳、绿色生活新理念,提升绿色优质果品溢价;服则是围绕全产业链提供生产、农资、金融等多维度产业服务,促进农事高质量标准化落地、农资高效流通、普惠金融落地。
未来果园的核心要素以种植工厂、服务集市为产业提升载体,以围绕两大应用场景构建所需的数据支撑、算法支撑核心能力支撑。建设好未来果园,核心要义是要先确定影响果实产量、品质的关键因素,通过年有效积温、果实成熟期间的昼夜温差大小影响果实大小、糖酸等内含物的转化与积累,影响果实风味、果肉与果皮颜色;土壤作为果树生长重要的营养元素获取途径,有机质含量、酸碱度、疏松度、土壤团粒情况对于果实品质起到关键作用。
未来果园的建设主要包括三大阶段:第一,果园数字化线下问诊;第二,果园数字化管理体系建设;第三,果园数字种植模型孵化;第四,果园数字化服务体系建设。
以高品质果品栽培为目标,结合多种数字化手段,打造果园数字医生体系,围绕果园营养、植保管理等种植现状,实现果园线下问诊,确定影响果实品质、产量的关键要素以及提升方案,同时制定相应的数字化解决方案,通过种植模型、果园管理信息系统完成果园提升方案精准落地。
通过数字孪生技术,实现线下果园到线上的数字化投影,结合空间技术、物联感知技术,帮助果农实现足不出户,实时洞察果园果树生长态势、异常农情发展趋势,及时进行农事干预,同步进行数智化设备状态监控,实现物联感知设备高可靠、高可用、低成本维护。
依托土壤墒情、果园气象、林间小环境监控、视频监控、果实长势监测、枝干长势监测等物联感知设备,建立覆盖果树生长全周期、全过程的感知监测体系,实现果实长势、异常农情实时洞察,同时全面采集果树关键生长、周边环境指标。指标将作为种植模型研判的基础数据,为农事科学决策奠定基础。
基于遥感监测等多种外部环境、生长关键指标,通过未来果园种植大脑,完成农情研判、农事决策,实现果园量化评价,建立果园健康分,针对异常农情,通过短信、钉钉、微信等多种渠道实现农情精准推送。
在建立果园数智化感知、种植模型的同时,基于ChinaGap标准,阿里云未来果园建立了覆盖农人、农资、农服、农机的果园生产资源闭环管理,严格农资准入机制,与农技学堂贯通实现农资科学使用指导,确保果园农产品食品质量安全,同时符合绿色有机农产品认定标准。
面向生产过程控制,未来果园的核心是种植工厂。而种植工厂落地的关键要素是科学精准种植模式的推广。阿里云通过构建知识图体系,将科研院所、本地专家农业种植知识通过知识图谱实现高品质种植知识结构化,并建立物化模型,结合NLP技术实现农事智能问题,构建果园身边的贴身专家。
未来果园精准种植主要包括三个部分,第一、宏观层面,遥感监测;第二、微观层面,精准种植;第三、精准产业服务。
宏观层面,利用监测无人机为代表的大范围感知能力,结合深度学习算法,提供数字范围内的高精度农情监测结果。重点解决:种多少、长势如何、有何灾害、如何防治、成效怎样、产量估算等。结合格点气象数据,目标作物的农事操作过程,针对翻耕、播种、施肥、灌溉、化控、飞防、采收等场景,提供精准气象服务,提升农事作业操作的效率;同时针对区域性农业痛点问题,如倒春寒、小麦赤霉病、连阴雨提供灾害预报预警服务。
微观层面,建立覆盖果实营养、植保、灌溉等多维度的数字化种植模型,包括果园降雨模型、微气象与作物生理模型、果园环境监测模型、土壤水分模型、病害模型、虫害模型、营养供给模型等,从而面向果农实现果树种植全过程科学指导,高效、高质量农事落地。
土壤管理方面,依托土壤墒情监测、气象监测、土壤紧实度监测以及基于多光谱无人机遥感监测,构建天空地数字化一体化土壤感知监测体系,对包括土壤有机质、PH值、EC、盐度、紧实度等实时洞察异常指标,感知土壤关键营养成分、水分保持能力变化趋势,为下一步进行土壤精细化管理提供有效的数据支撑;同时可根据不同作物,设置不同感知监测模型,以适应各种作物对于土壤的需求。
果树种植方面,联合科研院所、本地专家,建立系统性高品质果树种植生产模型,通过制定数字化种植日历,确保农事作业适时性、标准型。
围绕果树种植建立环境监测与评价模型,围绕果园常见病害、虫害、气象灾害,全面梳理病虫害发生规律,确定发生土壤、气象、品种等多种影响因素,通过与线下无人植保机器人、果园巡检等相结合,实现病虫害防治决策与研判。例如梨树虱的防治,在果树萌芽阶段,通过线下巡检发现虫卵后,巡检数据传入系统,触发虫害跟踪模型,通过气象环境实时跟踪,当满足气温连续保持20度以上,达到早期虫害防治条件后,进行虫害防治农事推送。
灌溉对于果实发育起到重要的作用,是果实生产发育所需营养运输的重要载体,以及果实细胞分裂的基础条件。通过建立果实发育精准需水模型,围绕休眠期、萌芽期、花期、膨大期,确定各个阶段的需水指标,并转换为土壤墒情指标,与水肥一体化系统联动,从而实现果树的精准灌溉,有效实现节水、低碳农业落地。
果树营养管理是一个体系化工程,营养部位覆盖从根、杆茎、叶、花、果实。阿里云未来果园建立了完整的营养监测与干预体系,通过对关键营养部位的持续跟踪,结合营养输送监测体系,依托果实营养模型,实现营养管理农事的精准推送,围绕果树不同生长周期进行精准施肥,规范施肥方式、有机肥种类,进一步科学营养供给,从而实现高品质果品精准种植,推动好果不再难种、好果不再难找。
农事落地作为果园种植的关键环节,直接影响果品产量与品质,数字化果园管理离不开高质量农事的落地。随着智能农机的推广,部分农事实现了机械化替代,但是部分农事依然依赖人工。人工农事落地的质量成为影响果园数字化落地成效最关键的一环。阿里云通过建立产业服务平台,搭建农技学堂、农机共享、农资集市,促进新型职业化农工培育,同步帮助产地建立具有数字化种植能力的社会化生产服务主体,核心解决果园数字化种植落地最后一公里问题,实现高品质果品种植产业全闭环。
阿里云基于砀山酥梨进行了长期的数字化种植落地实践,经过数字种植模式的实践,在倒春寒易发生周期完成4次倒春寒精准测报,持续跟踪果园异常环境变化趋势。在逼近气象零度时,通过中短期(30天)6小时、3小时的精准测报,为果园持续护航。通过精准营养管理,相比未采用种植模型的同树龄果树,提升10%坐果率。通过更加优化的剪枝技术,降低30%的疏花、疏果工作量,同阶段果实同比膨大提升0.5mm。精品果率比未采用模型种植的果树,去除砀山今年有利气象条件的影响,提升5%;包含有利气象条件影响,提升近30%!
未来果园是一个跨学科、跨领域的复杂系统工程,涉及土壤物理学、生物化学、植物营养、植物保护、气象学、空间遥感监测等多个学术领域,下一步阿里云将围绕未来果园全产业链提升,建立未来果园生态联盟,搭建未来果园数智化赋能开放平台,热忱欢迎各大农业院校、科研机构、农业信息化企业一起围绕果园精准灌溉、营养管理、植保管理、可溶性固形物累积、土壤管理、果园地面智能装备、无人机精准作业等领域开展深度合作,共同赋能果树产业转型升级。
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