2022年8月18日,PIS 2022第八屆中國國際精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與信息化高峰論壇在北京盛大開幕。本屆大會(huì)以 “聚焦農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型,助力鄉(xiāng)村振興”為主題,匯集了諸多從事精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)行業(yè)先鋒、全球農(nóng)機(jī)巨頭、政府領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)的管理部門、科研工作者、企業(yè)家及行業(yè)相關(guān)人員,通過專業(yè)的議題聚焦全球最熱點(diǎn)的話題,助力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。阿里云數(shù)字農(nóng)業(yè)高級(jí)交付專家孫曉光受邀參加大會(huì),并發(fā)表主題演講《未來果園數(shù)字化管理探索》,以下為演講全文:
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)界的各位專家、同仁,大家下午好。談到阿里巴巴與農(nóng)業(yè)的結(jié)合,大家想到最多的可能是完善的農(nóng)產(chǎn)品上行體系,通過盒馬、大潤發(fā)、銀泰、天貓、淘菜菜、芭芭農(nóng)場等構(gòu)建了覆蓋高、中、低不同消費(fèi)用戶群體的農(nóng)產(chǎn)品流通能力。但其實(shí),阿里巴巴對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的涉獵不僅于此。2021年10月,阿里云在云棲大會(huì)正式發(fā)布了未來果園解決方案,面向業(yè)界提出了建設(shè)從餐桌到田園的全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化支撐體系,實(shí)現(xiàn)從價(jià)值鏈到數(shù)據(jù)鏈的雙輪驅(qū)動(dòng),全面賦能果業(yè)提升。
2022年2月,中央一號(hào)文件發(fā)布,圍繞鄉(xiāng)村振興,進(jìn)一步明確提出加強(qiáng)信息技術(shù)與農(nóng)技農(nóng)藝相結(jié)合,同時(shí)推動(dòng)新型職業(yè)化農(nóng)工培養(yǎng),持續(xù)推動(dòng)培育社會(huì)化生產(chǎn)服務(wù)主體。阿里云順應(yīng)新政策、新趨勢,進(jìn)一步升級(jí)未來果園體系,提出了以研、產(chǎn)、供、銷、服五大領(lǐng)域?yàn)楹诵牡娜a(chǎn)業(yè)數(shù)字化引擎,助力“手機(jī)是農(nóng)具、數(shù)據(jù)是農(nóng)資、農(nóng)人變農(nóng)工”的果業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型升級(jí)。
未來果園的核心概念是基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、AI、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù),構(gòu)建果園數(shù)字化種植工廠、生產(chǎn)服務(wù)集市,打造精品果品種植模型,推動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)落地,實(shí)現(xiàn)好果不再難種、好果不再難找,圍繞研、產(chǎn)、供、銷、服,提供全域數(shù)字化產(chǎn)業(yè)支撐能力。
其中,研,即基于知識(shí)圖譜,以科研院所、當(dāng)?shù)貙＜腋咂焚|(zhì)果品種植知識(shí)為載體,結(jié)合物聯(lián)感知、生長態(tài)勢監(jiān)測設(shè)備,構(gòu)建高品質(zhì)種植模型;產(chǎn),即圍繞果園生產(chǎn)管理,基于ChinaGap為標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)果園規(guī)范化、數(shù)字化全過程管理,實(shí)現(xiàn)農(nóng)人、農(nóng)資、農(nóng)機(jī)、農(nóng)服的全生命周期管理;供是圍繞打造實(shí)現(xiàn)高效能供應(yīng)鏈為核心目標(biāo),以全鏈條數(shù)字化品控為手段,同時(shí)逐步建立全國果品供應(yīng)鏈大圖,幫助產(chǎn)區(qū)進(jìn)一步消除信息孤島,從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)種植規(guī)范、避免規(guī)模過度擴(kuò)展,造成豐產(chǎn)不豐價(jià);銷是構(gòu)建線上、線下一體化營銷體系,打造數(shù)字化種植高端品牌,建立消費(fèi)端低碳、綠色生活新理念,提升綠色優(yōu)質(zhì)果品溢價(jià);服則是圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈提供生產(chǎn)、農(nóng)資、金融等多維度產(chǎn)業(yè)服務(wù),促進(jìn)農(nóng)事高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化落地、農(nóng)資高效流通、普惠金融落地。
未來果園的核心要素以種植工廠、服務(wù)集市為產(chǎn)業(yè)提升載體,以圍繞兩大應(yīng)用場景構(gòu)建所需的數(shù)據(jù)支撐、算法支撐核心能力支撐。建設(shè)好未來果園,核心要義是要先確定影響果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)鍵因素,通過年有效積溫、果實(shí)成熟期間的晝夜溫差大小影響果實(shí)大小、糖酸等內(nèi)含物的轉(zhuǎn)化與積累,影響果實(shí)風(fēng)味、果肉與果皮顏色;土壤作為果樹生長重要的營養(yǎng)元素獲取途徑,有機(jī)質(zhì)含量、酸堿度、疏松度、土壤團(tuán)粒情況對(duì)于果實(shí)品質(zhì)起到關(guān)鍵作用。
未來果園的建設(shè)主要包括三大階段:第一,果園數(shù)字化線下問診;第二,果園數(shù)字化管理體系建設(shè);第三,果園數(shù)字種植模型孵化;第四,果園數(shù)字化服務(wù)體系建設(shè)。
以高品質(zhì)果品栽培為目標(biāo),結(jié)合多種數(shù)字化手段,打造果園數(shù)字醫(yī)生體系,圍繞果園營養(yǎng)、植保管理等種植現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)果園線下問診,確定影響果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量的關(guān)鍵要素以及提升方案,同時(shí)制定相應(yīng)的數(shù)字化解決方案,通過種植模型、果園管理信息系統(tǒng)完成果園提升方案精準(zhǔn)落地。
通過數(shù)字孿生技術(shù),實(shí)現(xiàn)線下果園到線上的數(shù)字化投影,結(jié)合空間技術(shù)、物聯(lián)感知技術(shù),幫助果農(nóng)實(shí)現(xiàn)足不出戶,實(shí)時(shí)洞察果園果樹生長態(tài)勢、異常農(nóng)情發(fā)展趨勢,及時(shí)進(jìn)行農(nóng)事干預(yù),同步進(jìn)行數(shù)智化設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)感知設(shè)備高可靠、高可用、低成本維護(hù)。
依托土壤墑情、果園氣象、林間小環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、果實(shí)長勢監(jiān)測、枝干長勢監(jiān)測等物聯(lián)感知設(shè)備,建立覆蓋果樹生長全周期、全過程的感知監(jiān)測體系,實(shí)現(xiàn)果實(shí)長勢、異常農(nóng)情實(shí)時(shí)洞察,同時(shí)全面采集果樹關(guān)鍵生長、周邊環(huán)境指標(biāo)。指標(biāo)將作為種植模型研判的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為農(nóng)事科學(xué)決策奠定基礎(chǔ)。
基于遙感監(jiān)測等多種外部環(huán)境、生長關(guān)鍵指標(biāo),通過未來果園種植大腦,完成農(nóng)情研判、農(nóng)事決策,實(shí)現(xiàn)果園量化評(píng)價(jià),建立果園健康分,針對(duì)異常農(nóng)情,通過短信、釘釘、微信等多種渠道實(shí)現(xiàn)農(nóng)情精準(zhǔn)推送。
在建立果園數(shù)智化感知、種植模型的同時(shí),基于ChinaGap標(biāo)準(zhǔn),阿里云未來果園建立了覆蓋農(nóng)人、農(nóng)資、農(nóng)服、農(nóng)機(jī)的果園生產(chǎn)資源閉環(huán)管理,嚴(yán)格農(nóng)資準(zhǔn)入機(jī)制,與農(nóng)技學(xué)堂貫通實(shí)現(xiàn)農(nóng)資科學(xué)使用指導(dǎo),確保果園農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全,同時(shí)符合綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。
面向生產(chǎn)過程控制,未來果園的核心是種植工廠。而種植工廠落地的關(guān)鍵要素是科學(xué)精準(zhǔn)種植模式的推廣。阿里云通過構(gòu)建知識(shí)圖體系,將科研院所、本地專家農(nóng)業(yè)種植知識(shí)通過知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)種植知識(shí)結(jié)構(gòu)化,并建立物化模型,結(jié)合NLP技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)事智能問題,構(gòu)建果園身邊的貼身專家。
未來果園精準(zhǔn)種植主要包括三個(gè)部分,第一、宏觀層面,遙感監(jiān)測;第二、微觀層面,精準(zhǔn)種植;第三、精準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。
宏觀層面,利用監(jiān)測無人機(jī)為代表的大范圍感知能力,結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法,提供數(shù)字范圍內(nèi)的高精度農(nóng)情監(jiān)測結(jié)果。重點(diǎn)解決:種多少、長勢如何、有何災(zāi)害、如何防治、成效怎樣、產(chǎn)量估算等。結(jié)合格點(diǎn)氣象數(shù)據(jù),目標(biāo)作物的農(nóng)事操作過程,針對(duì)翻耕、播種、施肥、灌溉、化控、飛防、采收等場景,提供精準(zhǔn)氣象服務(wù),提升農(nóng)事作業(yè)操作的效率;同時(shí)針對(duì)區(qū)域性農(nóng)業(yè)痛點(diǎn)問題,如倒春寒、小麥赤霉病、連陰雨提供災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。
微觀層面,建立覆蓋果實(shí)營養(yǎng)、植保、灌溉等多維度的數(shù)字化種植模型,包括果園降雨模型、微氣象與作物生理模型、果園環(huán)境監(jiān)測模型、土壤水分模型、病害模型、蟲害模型、營養(yǎng)供給模型等,從而面向果農(nóng)實(shí)現(xiàn)果樹種植全過程科學(xué)指導(dǎo),高效、高質(zhì)量農(nóng)事落地。
土壤管理方面,依托土壤墑情監(jiān)測、氣象監(jiān)測、土壤緊實(shí)度監(jiān)測以及基于多光譜無人機(jī)遙感監(jiān)測,構(gòu)建天空地?cái)?shù)字化一體化土壤感知監(jiān)測體系,對(duì)包括土壤有機(jī)質(zhì)、PH值、EC、鹽度、緊實(shí)度等實(shí)時(shí)洞察異常指標(biāo),感知土壤關(guān)鍵營養(yǎng)成分、水分保持能力變化趨勢,為下一步進(jìn)行土壤精細(xì)化管理提供有效的數(shù)據(jù)支撐;同時(shí)可根據(jù)不同作物,設(shè)置不同感知監(jiān)測模型,以適應(yīng)各種作物對(duì)于土壤的需求。
果樹種植方面,聯(lián)合科研院所、本地專家,建立系統(tǒng)性高品質(zhì)果樹種植生產(chǎn)模型,通過制定數(shù)字化種植日歷,確保農(nóng)事作業(yè)適時(shí)性、標(biāo)準(zhǔn)型。
圍繞果樹種植建立環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)模型,圍繞果園常見病害、蟲害、氣象災(zāi)害,全面梳理病蟲害發(fā)生規(guī)律,確定發(fā)生土壤、氣象、品種等多種影響因素,通過與線下無人植保機(jī)器人、果園巡檢等相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)病蟲害防治決策與研判。例如梨樹虱的防治,在果樹萌芽階段,通過線下巡檢發(fā)現(xiàn)蟲卵后,巡檢數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng),觸發(fā)蟲害跟蹤模型,通過氣象環(huán)境實(shí)時(shí)跟蹤,當(dāng)滿足氣溫連續(xù)保持20度以上,達(dá)到早期蟲害防治條件后,進(jìn)行蟲害防治農(nóng)事推送。
灌溉對(duì)于果實(shí)發(fā)育起到重要的作用,是果實(shí)生產(chǎn)發(fā)育所需營養(yǎng)運(yùn)輸?shù)闹匾d體,以及果實(shí)細(xì)胞分裂的基礎(chǔ)條件。通過建立果實(shí)發(fā)育精準(zhǔn)需水模型,圍繞休眠期、萌芽期、花期、膨大期,確定各個(gè)階段的需水指標(biāo),并轉(zhuǎn)換為土壤墑情指標(biāo),與水肥一體化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)果樹的精準(zhǔn)灌溉,有效實(shí)現(xiàn)節(jié)水、低碳農(nóng)業(yè)落地。
果樹營養(yǎng)管理是一個(gè)體系化工程,營養(yǎng)部位覆蓋從根、桿莖、葉、花、果實(shí)。阿里云未來果園建立了完整的營養(yǎng)監(jiān)測與干預(yù)體系,通過對(duì)關(guān)鍵營養(yǎng)部位的持續(xù)跟蹤,結(jié)合營養(yǎng)輸送監(jiān)測體系,依托果實(shí)營養(yǎng)模型,實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)管理農(nóng)事的精準(zhǔn)推送,圍繞果樹不同生長周期進(jìn)行精準(zhǔn)施肥,規(guī)范施肥方式、有機(jī)肥種類,進(jìn)一步科學(xué)營養(yǎng)供給,從而實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)果品精準(zhǔn)種植,推動(dòng)好果不再難種、好果不再難找。
農(nóng)事落地作為果園種植的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響果品產(chǎn)量與品質(zhì),數(shù)字化果園管理離不開高質(zhì)量農(nóng)事的落地。隨著智能農(nóng)機(jī)的推廣,部分農(nóng)事實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化替代,但是部分農(nóng)事依然依賴人工。人工農(nóng)事落地的質(zhì)量成為影響果園數(shù)字化落地成效最關(guān)鍵的一環(huán)。阿里云通過建立產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái),搭建農(nóng)技學(xué)堂、農(nóng)機(jī)共享、農(nóng)資集市,促進(jìn)新型職業(yè)化農(nóng)工培育,同步幫助產(chǎn)地建立具有數(shù)字化種植能力的社會(huì)化生產(chǎn)服務(wù)主體,核心解決果園數(shù)字化種植落地最后一公里問題,實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)果品種植產(chǎn)業(yè)全閉環(huán)。
阿里云基于碭山酥梨進(jìn)行了長期的數(shù)字化種植落地實(shí)踐,經(jīng)過數(shù)字種植模式的實(shí)踐,在倒春寒易發(fā)生周期完成4次倒春寒精準(zhǔn)測報(bào),持續(xù)跟蹤果園異常環(huán)境變化趨勢。在逼近氣象零度時(shí),通過中短期(30天)6小時(shí)、3小時(shí)的精準(zhǔn)測報(bào),為果園持續(xù)護(hù)航。通過精準(zhǔn)營養(yǎng)管理,相比未采用種植模型的同樹齡果樹,提升10%坐果率。通過更加優(yōu)化的剪枝技術(shù),降低30%的疏花、疏果工作量,同階段果實(shí)同比膨大提升0.5mm。精品果率比未采用模型種植的果樹,去除碭山今年有利氣象條件的影響,提升5%;包含有利氣象條件影響,提升近30%!
未來果園是一個(gè)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)工程,涉及土壤物理學(xué)、生物化學(xué)、植物營養(yǎng)、植物保護(hù)、氣象學(xué)、空間遙感監(jiān)測等多個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域,下一步阿里云將圍繞未來果園全產(chǎn)業(yè)鏈提升,建立未來果園生態(tài)聯(lián)盟,搭建未來果園數(shù)智化賦能開放平臺(tái),熱忱歡迎各大農(nóng)業(yè)院校、科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)業(yè)信息化企業(yè)一起圍繞果園精準(zhǔn)灌溉、營養(yǎng)管理、植保管理、可溶性固形物累積、土壤管理、果園地面智能裝備、無人機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)等領(lǐng)域開展深度合作,共同賦能果樹產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
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