文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 三等奖

关键词： 技术;栽培;信息;强筋小麦;河北;信息化;调优栽培;小麦;强筋

第一完成单位： 河北省农业技术推广总站

获奖时间： 2011

摘要： 　　一、项目来源 　　“河北强筋小麦调优栽培信息化技术”课题是公农业部公益性行业（农业）科研专项“主要农作物调优栽培信息化技术”课题之一，项目编号：200803037。课题旨在运用遥感技术、近红外品质检测技术、专家系统等信息化技术与调优栽培技术有机结合，对强筋冬小麦进行全程长势监测、产量和品质预测预报；对强筋小麦生产中出现的灾害进行受灾范围监测，开展灾情评估；探索出冬小麦优质高产信息化技术调优模式及推广体系，建成调优栽培信息化实用技术推广服务平台；实现与龙头企业的对接，加快推动专用小麦产业化发展。 　　二、技术原理、主要内容及应用领域 　　围绕河北省强筋小麦的“产前优良品种区划－产中调优栽培及产量、品质预报－产后按质收购”目标，通过集成小麦遥感监测预报、近红外品质检测组网和小麦调优栽培三大技术体系，实现生产要素的优化配置和作物栽培管理技术的优化组合。 　　课题通过冬小麦播期的遥感监测，结合小麦长势及胁迫状态遥感诊断、农学知识规则和专家系统，指导调优栽培，实现区域大面积肥水优化管理决策；利用遥感监测小麦旱灾、冻害等灾害，指导防灾减灾和应急抗灾响应；通过“地面样点－近红外仪器组网－全覆盖遥感影像”环节链接，构建遥感和近红外结合的小麦品质监测网络，促进了强筋小麦品质检测的标准化和规范化，指导加工企业订单收购，促进农民增收。 　　本成果适用于强筋小麦主产区，可通过网络化运行的调优栽培决策支持系统载体，建立技术和服务模式建设，使成果在粮食主产区得到大面积推广应用。 　　三、主要技术性能指标 　　课题围绕强筋小麦品质不稳定、专用品种缺乏、栽培管理不规范、调优技术单一、推广手段落后、品质检测不统一等问题，开展了信息技术支撑和服务，构建了长势、产量、品质遥感监测模型，制作69张用于指导田间肥水管理和企业收购的遥感专题图，制定了1套“一优一节五管理”技术体系，开发了1套专家系统，编制了1个省级标准。主要包括：优质专用冬小麦生产全程遥感监测和灾害等级评估研究，构建了基于卫星遥感技术的小麦全程长势监测模型、基于遥感与近红外检测技术相结合的产量、品质预测预报模型，进行了基于3S技术的小麦干旱和冻害监测及评估。制定了强筋小麦省级技术标准，开发完成了强筋冬小麦专家系统，并在各示范区进行了安装、示范推广，建成了信息化实用技术推广服务平台及技术服务体系。 　　在河北省石家庄、邢台、邯郸、衡水、廊坊5个市21个县（市）的冬小麦调优信息化技术应用辐射示范区，形成了“信息站+农户”、“协会+农户”、“技信”合一的信息化服务模式。 　　四、与国内外同类技术比较 　　1、遥感监测模型的应用 　　近年来，遥感技术在农业部门的应用也越来越广泛，完成了大量的基础性工作，取得了很大的进展，在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面，取得了丰硕的成果。但是在优质专用冬小麦上应用在国内还是第一次。本课题针对强筋小麦栽培特点，课题以产前、产中和产后的全程高产优质信息化调控为目标，将现代空间遥感技术与小麦栽培技术进行融合与链接，构建近红外品质检测网络平台，开发调优栽培的应用服务软件，为农业生产管理部门、种植农户和收购加工企业提供信息化技术服务，将“生育进程遥感监测；长势遥感监测和处方图生成；灾害遥感监测；产量遥感估测；品质遥感预测预报与订单农业服务；谷物品质近红外分析网络检测”等应用技术进行融合与集成，形成了能较好满足实际生产需求三大调优信息化技术：遥感模型与农学模型链接应用技术；近红外品质检测网络平台技术；调优栽培技术与网络决策支持系统。通过与县级农业技术推广站合作，在河北省核心示范区藁城市、晋州市、大曹庄开展推广应用，进而辐射其它优质专用小麦主产区，取得了较好的经济、社会和生态效益。 　　建立了强筋冬小麦长势与灾害遥感监测模型，通过关键生育期长势动态变化监测和产量品质预测预报，指导田间调优栽培管理和粮食收购，开展了强筋冬小麦冻害、旱灾的光谱特征分析及遥感监测研究，为实现大范围/多时相小麦气象灾害等级评估和监测提供了技术支持。 　　2、强筋冬小麦调优技术省级标准 　　本规程以强筋冬小麦全程优质调控为目标，通过农业定量遥感反演强筋小麦群体参数和主要环境参数，监测小麦长势动态变化，预测预报产量与品质，指导田间调优栽培与肥水管理，实现强筋冬小麦长势动态变化监测和肥水管理决策，建立面向小麦调优栽培与产量和品质控制的空间信息关键支撑技术，形成了系列小麦定量遥感模型，制定出强筋冬小麦调优技术措施，确定了强筋冬小麦不同关键技术措施的各项技术指标，集成相关技术编制而成的省级强筋冬小麦调优栽培技术标准，技术规程颁布号为：DB13/T1217-2010，备案号为：B05。该规程为我国第一个强筋冬小麦省级标准。 　　3、强筋冬小麦农业专家系统 　　我国首次开发的强筋冬小麦农业专家系统，在强筋冬小麦生产具有较强的指导和借鉴意义。本课题从河北省当地物候状况出发，建立起一整套强筋冬小麦的品种数据库和参数数据库，利用遥感技术、近红外检测品质技术等信息化技术对传统的农业专家模型进行改造，从而使得模拟结果更接近生产结果，使得农户更好的进行精确种植，降低管理种植成本，与国内外同类系统相比更适合在示范区推广使用。因此产生了良好的社会经济效益。 　　该系统重点是根据强筋小麦生产流程的需要，综合遥感监测技术、近红外品质检测技术与示范区生产中的调优技术措施，集成了强筋冬小麦“一优一节五管理”关键技术开发而成。研究中创造性的将作物模拟、栽培优化决策和知识模型、专家系统的原理与遥感监测技术、近红外品质检测技术等信息技术进行了有机结合。此系统软件功能强，不仅可进行作物的栽培管理决策，同时可以进行资料查询、生产潜力计算、农田蒸散、农田土壤水分的动态模拟等功能。它区别于其它的作物纯栽培专家系统，可根据遥感技术实现随时的专家系统调优技术措施更新，简单易行，实用性强，可视性好，更加便于农业技术人员及农民的使用。适用于冀中南麦区强筋冬小麦栽培管理的智能农业专家系统。该系统整合了有关施肥、灌溉、病虫草害防治、高产栽培模式、土壤、气象、品种等方面的数据资料，该农业专家系统具有六大特性、八大功能，包括8个知识模块，49个图片文件，430条规则。是目前我国开发完成了第一个强筋冬小麦农业专家系统。 　　五、成果的创造性、先进性 　　伴随着人口激增、资源受限，粮食问题日益严峻地制约人类经济社会的发展。传统农业中信息获取手段单一、点面信息严重失衡、各地生产水平差距过大，已远远无法满足大范围农业生产指导的需要。而近年来3S空间技术、计算机网络、近红外组网、专家系统等信息化高新技术的日新月异，为农业科技成果推广提供了全新的手段和视角。课题通过信息化技术保障生产要素的优化配置和农业栽培管理技术的优化组合，建立面向主要粮食产区订单农业和粮食期货贸易的作物高产调优栽培与质量控制综合技术体系，加快现有农业科技成果转化由“点”到“面”的有序快速扩张，为科学制定农业生产措施提供决策支持。 创新性主要包括： 　　1、建立了强筋冬小麦长势与灾害遥感监测模型。 　　针对不同层次用户（农业决策者、技术人员、农民及企业人员）的个性化技术需求，通过应用卫星遥感技术、地理信息系统、计算机网络和人工智能等技术，在示范区强筋冬小麦越冬、返青、拔节、开花、灌浆、收获六个关键生育时期，开展了小麦长势监测，把握小麦全程长势变化。在灾害发生后的第一时间，进行田间数据的采集，结合卫星遥感影像开展等级评估，对照国家干旱及冻害等级标准，划分灾害等级，建立了强筋冬小麦长势与灾害遥感监测模型。 　　通过遥感监测，很好地把握小麦全程长势变化以及灾情专题图和灾情等级，为农业管理决策者提供了准确、高效率的技术支持。 　　2、制定了强筋冬小麦调优技术省级标准。 　　在运用卫星遥感技术对强筋冬小麦的长势监测的基础上进行肥水调控技术措施，集成相关技术编制而成的省级强筋冬小麦调优栽培技术标准，形成了省级强筋冬小麦调优栽培信息化技术套餐，极大地促进了小麦管理的水平和效率。使农民有标可依，按标生产，实现强筋小麦的优质高产高效、优质优价。 　　3、完成了强筋冬小麦农业专家系统和信息自动采集发布系统。 　　专家系统系统集成了强筋冬小麦“一优一节五管理”关键技术、遥感监测技术、近红外品质检测技术开发而成。适用于冀中南麦区强筋冬小麦栽培管理的智能农业专家系统。该系统整合了有关施肥、灌溉、病虫草害防治、高产栽培模式、土壤、气象、品种等方面的数据资料，该系统具有六大特性、八大功能，包括8个知识模块，49个图片文件，430条规则。 　　结合专家系统，研发了信息自动采集和发布系统，可以实时跟踪和采集国内外重要的涉农网站信息，维护网站资源、更新网站内容并及时发布信息，提高了工作效率，减少了网站维护成本，为农业决策者和生产者提供及时、丰富的信息。通过多种资源整合方式，将科研院所、企业、协会加入到农技推广体系中，极大地解决了当前农业信息化服务体系存在的问题，为我国农业信息化服务体系的建设提供参考。 　　六、经济效益 　　2008～2010年在河北省5个市21个县78个乡镇实施，三年累计面积331.2万亩，平均亩产476.53公斤，总产157.8252万吨，总增产7562.99万公斤，比对照平均亩增产22.84公斤，亩增纯效益40.69元，总节支7286.4万元。总增纯效益13478.29万元，投入产出比1：2.3。 　　推广应用前景与措施 　　一、推广应用前景 　　河北是全国粮食大省，也是中强筋冬小麦商品粮生产基地，近两年河北小麦行业发展速度迅速，目前，冬小麦面积达到了3600万亩，产量1220万吨。其中：强筋小麦1100万亩，占冬小麦面积的30.5﹪。随着企业小麦专用粉产品的增加，对收购的商品小麦也有了越来越高的要求，尤其是对小麦稳定性、湿面筋含量等指标提出了相应标准。各基地必须走规模化生产，标准化管理、品质区域划分的路子，实施订单农业，走产业化的路子，如果不注重当前的发展形势，势必会影响到我省小麦行业的快速发展。河北小麦行业急需将遥感监测技术与小麦行业有机结合，解决我省各区间小麦长势监测及品质、产量预测工作，及时、准确实施调优技术措施，确保我省商品小麦的市场竞争力，保证我省商品粮基地大省、强省的地位。 　　因此，在我省农业生产上全面推广卫星遥感监测技术，不仅可以使河北省强筋小麦大面积信息获取和管理决策更客观、准确，提高了小麦生产决策和管理科学性和时效性，实现小麦优质高产。同时，可以极大地解决当前农业信息化服务体系存在的问题，为我国农业信息化服务体系的建设提供参考。对我省冬小麦产业化发展也具有相关重要的作用，加上调优栽培技术，优化施肥结构，科学经济施肥，对提高小麦单产水平，增加种植效益，减轻污染，提高肥料利用率，保护农业生态环境，促进可持续发展具有重要作用。推广应用该项技术具有广阔的应用前景。 　　二、主要措施 　　一是加大与生产部门的衔接，及时把握生产一线需求，提高课题研究的针对性。 　　二是加强地面数据与遥感影像的有机配合，提供更加准确地强筋冬小麦不同生育时期专题图，指导生产。形成从点到面的扩展。 　　三是缩短成果转化的时间，体现课题专家决策能力，提出及时有效的配套技术措施。 　　四是加大农技推广环节资金投入力度，提高成果的转化效果，形成规模化效益。 　　五是推动近红外谷物组网的完善及在全国的范围内应用推广。 　　小麦生产运用现代化的卫星遥感技术指导大面积生产，使施肥管理等各项栽培技术措施进一步得到优化组合，生产出的强筋小麦品质达到优质强筋标准，优质优价，应用前景十分看好。 　　本课题技术成果的应用能够平衡小麦生产与消费、稳定小麦价格、相对提高农民收入，促进小麦产业的良性循环。课题采用产业化经营模式实施，较好地解决了小麦转化增值问题，降低了农民经营的市场风险和交易费用；同时，降低了涉农企业在收购小麦过程中的投入成本，实现了小规模麦农生产与大市场的衔接，使麦农在单位土地上得到了比原来更高的收入。在企业取得效益的同时，使小麦基地形成一个长期、稳定、可控的粮食消费市场，与协会、农户签订的生产合同及订单收购，也降低了麦农的市场风险和交易费用，减少了国家按保护价敞开收购农民余粮的财政补贴。 　　通过课题实施，发展小麦信息化生产，推进小麦生产标准化、专业化和经营一体化。对农户生产环节和生产要素开展协调重组，提高基地农户生产环节的规模化、专业化、集约化程度，为采用现代农业科技奠定了组织基础，有利地推动种植业结构调整、保障粮食安全，推进农业信息化进程，实现农业产业化的良性循环，为农业生产探索出一条新的途径，对解决“三农”问题将起到重要的作用。