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精准农业关键技术研究与示范

文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 国家科学技术进步奖

获奖等级： 二等奖

关键词： 关键;技术;关键技术;精准;示范;农业;精准农业;研究;技术研究

第一完成单位： 北京农业信息技术研究中心

获奖时间： 2007

摘要： 项目组于1999年10月～2005年12月先后承担了国家发改委高技术产业化示范项目“北京精准农业示范工程（A00300100584）”、国家863项目“精准农业技术体系研究与示范（2001AA245011）”、863数字农业项目“数字农业精准生产平台及应用（2003AA209040）”、863项目“城郊型集约化农业数字技术应用研究与开发（2003AA209080）”、国家863项目“数字农业技术集成与标准研究（2003AA209100）”、国家863项目“数字农业田间机电一体化作业系统研究（2005AA245010）” 和国家科技成果转化项目“精准农业技术体系应用示范（02EFN21110001）”共七个项目，开展了“精准农业关键技术研究与示范”工作。 面向精准农业生产过程对农田信息获取、分析决策和变量实施等关键技术的重大需求，研制开发出一系列具有自主产权、符合国情的软件、硬件产品，构建了信息获取－处方决策－精准变量作业各环节有机衔接的精准农业集成技术平台，形成了适合我国不同生产经营规模的精准农业生产技术体系，建立了小汤山国家精准技术研究示范基地，总体上达到国内领先、国际先进水平。申请专利26项(已获授权11项)，获软件著作权登记32项，发表论文186篇，论著8部，培养硕博研究生68名。 在农田信息获取技术方面，自主研发了精准农业专用集成DGPS及各种便携式GPS，适合农机机载计算机和掌上电脑不同操作平台的农田信息采集和无线传输系统，基于GPS的机电液一体化土壤样品自动采集系统，有效解决了精准农业农田信息快速获取的瓶颈问题。开发的NDVI测定仪，能有效探测作物长势和氮素含量等信息，在国内率先解决了作物长势和营养状况实时监测的问题，开发的农机机载式土壤电导率实时测试仪，实现了土壤电导率测定与中耕作业同步进行。 在农田GIS及决策分析系统方面，提出了农学参数反演模型、土壤采样方法、农田信息空间插值方法和变量施肥管理分区划分方法，建立了精准农业GIS管理系统，变量施肥、灌溉、喷药处方图生成系统和联合收割机产量数据处理系统，可针对生产不同规模，提供基于像元、农机作业单元、作业区和地块的精准生产变量投入决策处方。 在精准变量作业系统方面，研发了农田作业机械通用总线技术（CAN）和电子作业控制单元技术(ECU)，在谷物测产、变量实施、作业导航等作业环节的共性关键技术上取得突破。开发了基于CAN总线的导航控制系统和智能控制终端，研制了变量施肥机、旋耕变量施肥机、变量农药喷洒机、光谱杂草识别化学农药喷洒机，实现了精准农业精准定位、定量决策、变量实施的技术思想。研制的变量农机具性能可靠，解决了与国产拖拉机系统配套问题，降低了变量实施成本60%；开发的基于国产联合收割机的智能测产系统，成本为国外同类产品的50%。 成果在精准农业理论方法、关键技术和系统集成方面实现了重大创新，使我国精准农业整体水平与发达国家相比差距缩短15年。 1、在理论方法上，通过星-机-地大型同步观测实验，建立了作物农学参量和农田信息系列遥感反演模型，提出了基于遥感数据的作物营养诊断和变量施肥算法，实现了遥感“面状信息”与地面调查“点状信息”有机融合，显著提高了作物、土壤信息获取精度和判读能力；在国内外首次提出了变量施肥尺度效应理论和面向不同经营模式的变量作业区划分的理论与方法。 2、在关键技术上，实现了农田信息快速获取技术上的突破，研制了一批具有自主产权的田间信息采集软硬件技术产品，解决了精准农业农田信息快速获取的瓶颈问题；将3S技术与农业专家系统和模型结合，研制了精准农业变量处方生成系统，可针对不同生产规模，提供基于像元、农机作业单元、作业区和地块的精准生产变量投入决策处方；开发了适合国情的低成本变量施肥、喷药机具，填补了国内空白。 3、在系统集成上，在国内首次建立了基于CAN总线的机电液一体化变量作业控制、导航和信息监测的基础平台，构建了软硬件一体化的精准农业集成技术平台，面向我国主要大田作物，建立了适合不同生产经营规模的精准农业生产技术体系，实现了农田信息获取、处方决策、精准变量作业实施各环节有机衔接的业务化运转。 成果在新疆、黑龙江、河南、北京、上海、广东等13个省市自治区进行了大面积示范推广，6年累计应用面积3281.7万亩，新增产量43740.8万公斤，增收节支总额达86588.1万元，提高了农产品均一品质和安全品质。项目实施期间，累计培训不同层次技术人员23500多人次，促进了我国精准农业的跨越发展，提升了我国精准农业研究在国际上的影响和地位，经济、社会和生态效益显著。

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