2021年，中国科学院启动“黑土粮仓”先导专项，为黑土地保护与利用提供系统解决方案，为保障国家粮食安全和生态安全提供科技支撑。一年多之后，在先导专项七大示范区之一的内蒙古呼伦贝尔大河湾，眼下正到了稻谷飘香、大豆“摇铃”的丰收时节。

位于大河湾示范区属于我国5大黑土典型类型之一的大兴安岭东南麓区，该区域的主要特点是漫坡漫岗，耕土层薄，大陆季风气候，降雨量不多，但很集中，因此容易造成风蚀水蚀。

为了用好养好黑土地，大河湾示范区由中国科学院计算技术研究所牵头，组织院内外相关优势单位，将新一代信息技术、智能装备、人工智能、大数据等技术与黑土地保护性耕作农艺技术充分融合，依托呼伦贝尔农垦集团规模化、机械化种植的产业基础，将大河湾示范区打造成黑土地保护与产业融合发展的现代化农业示范标杆与典范。

“天-空-地-人-机”，立体“管”起黑土健康

初秋的大河湾，碧空如洗，肥沃的黑土地正是丰收的季节，俯瞰大地，玉米、大豆长势喜人，一片片金黄中孕育着一年的丰收。

针对大河湾示范区的气候、地形、作业方式以及规模化作业的产业特点，大河湾示范区项目从风蚀水蚀治理、地力提升、农机装备智能化改造、农机农艺结合实现保护性耕作，以及建立科学的黑土用养评价体系等方面展开了系统研究与建设。

从2021年起，大河湾示范区着手构建整个体系架构，目前采集（O）-分析（O）-决策（D）-执行（A）的四个环节的数据流已经基本打通。整个系统正在不断积累数据，并基于大数据不断优化整个系统的不同功能模块。

针对黑土地本底数据进行全面感知是黑土地保护的根基。大河湾示范区利用土壤能谱探测仪、无人测土机器人等硬核科技与多种技术手段，建立了“天-空-地-人-机”一整套完整的信息采集系统，并建立了多源异构数据融合的物联网云平台。目前已经基本摸清大河湾所有地块包括氮磷钾、有机质、黑土厚度等3大类15个小类的数据。

在呈现与管理方面，示范区建立了连队级、地块级、种植作物种类级、10m*10m网格级的四级网格体系，实现不同层级（集团级、农场级、连队级、农机手作业级）的管理和作业需求。

结合10m*10m网格数据，未来通过逐年逐步的精量和变量作业，最终达到同一个地块，土壤养分、物理性状等指标的均一化，为整个农场规模化、高效化、统一化作业奠定基础。

此外，示范区还初步建立了地块打分评价体系与黑土地演变与利用方式的基本关系模型库等一系列评估体系。

大数据智能决策，智能农机精准耕作

在大河湾示范区，科学家结合人工智能算法进行系统化模拟预测，得出不同条件下黑土地保护与利用的最优决策。

据介绍，系统可以根据每个地块实际采用的保护性耕作农艺技术体系，同时结合数据采集体系中实时感知的作物的生长状态，建立作物生长状态与环境（水、土、气、生、农事过程）之间的动态模拟，并形成最优的农事作业决策。

目前，项目已经建立了专家在线决策与诊断推送系统，正在开发可全程自主大数据决策的智能决策系统。2022年，针对不同的作业环节，决策系统累计推送建议100余条，准确率80%以上。

与此同时，大河湾示范区还利用新一代智能农机装备，高效、智能执行系统做的决策。呼伦贝尔农垦集团针对农机装备作业的九大环节，提出“二精、三变、三减、一用”的理念，即：精准整地、精量播种，变量施水、肥、药，在收获、运输、存储过程中减损以及秸秆利用。

据悉，示范区对大河湾现有的柴油动力农机以及农机具进行了智能化改造，改造后可以实现位置跟踪、计亩统计、油耗监测、深耕深松监测等。

此外，示范区投入了计算所研发的清洁能源可全程无人化自主作业（自主路径规划、路径跟踪、无人作业）的“鸿鹄”系列智能农机，以及来自中科院多家科研院所的智能农业机械，可实现定制化的多功能免耕播种、可精准变量作业的施药机、定向分层一次性施肥机等。

这些智能农机在执行作业时，还会搭载土壤能谱探测仪，可以在作业的同时，对土壤数据进行感知探测，将数据流向整个闭环系统。

目前大河湾模式已经初步打通相应模块的数据流，已经取得阶段性的成果，接下来还要继续积累数据和优化系统，从而形成更加聪明、更加强壮的系统。最终，示范区形成的“智能农机社会化服务+保护性耕作农业大数据社会化服务”方式，将面向蒙东四盟市8000万亩黑土地进行全面推广。

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