当前位置：首页>农业>嘉祥县基于农业信息化的大豆高产栽培技术应用

嘉祥县基于农业信息化的大豆高产栽培技术应用

2026-02-09 03:19:51

本文收录于《农业工程技术-农业信息化》2025年第7期，目次28

摘要：在农业信息化背景下，该文基于国家种业振兴行动要求，采用案例研究与对比试验法，在嘉祥县通过构建‘大数据选种 - 物联网处理 - 北斗播种 - AI 防控’技术体系，实现与传统栽培相比大豆单产提升6.67%（从 280 kg / 亩增至 300 kg / 亩，1亩=1/15 hm2），亩均增收200元，病虫害损失率降低8.9%，化肥使用量减少14.0%。该体系适用于黄淮海流域大豆主产区，为区域大豆高产提供可复制方案。

关键词：农业信息化；大豆高产；智慧栽培；嘉祥县

在国家《大豆振兴计划》及《“十四五”全国农业农村信息化发展规划》推动下，农业信息化成为突破大豆单产瓶颈的关键。嘉祥县作为黄淮海大豆主产区，年繁种量达1.2亿kg，占流域70%～75%，但传统栽培存在三大痛点：一是品种与地块适配性差（依赖经验选种，适配率不足60%）；二是田间管理粗放（水肥盲目施用，利用率仅40%）；三是病虫害防控滞后（损失率超15%）。基于此，嘉祥整合大数据、物联网等技术，构建全链条信息化体系，针对性破解上述难题，其经验对区域大豆产业升级具有重要价值。

大数据驱动品种精选

嘉祥县构建了覆盖全国的大豆品种数字孪生系统，通过大数据技术收集整合市面上种子信息，结合本地农田实际情况，筛选24家种子企业的165个自主品种数据，并接入济宁市农科院超4000份种质资源库，构建了涵盖产量、抗逆性、品质等30余个维度的智能选种决策平台。该平台通过气象数据接口实时抓取区域中190个示范县的降水、土壤pH值、积温等数据信息[1]，并运用机器学习算法构建“品种-地块”适配模型。例如，采用新一代自动化机器学习技术AutoML，实现建模过程自动化，降低应用门槛，提高决策效率，达成“一田一品种”精准选种模式。农户登录相关APP，输入自家地块坐标，系统即可自动匹配3～5个最优品种，并展示品种特性、历年区域实验数据（如山宁16号2023年在沛县试点单产280 kg/亩）以及市场价格信息等。2024年，该系统累计服务当地农户超12万户，新品种推广率接近85%，较传统选种模式适配准确率提升35%。

物联网赋能种子处理

在种子处理环节，嘉祥县打造了种子处理智能工厂，引入机器视觉分选机（识别精度达99.2%）、等离子体种子处理机和自动化包衣生产线，并利用物联网检测系统实时采集大豆种子含水率、发芽率、病虫害感染率等数据。每批处理后的种子均贴有区块链溯源标签，农户扫码可查看育种圃、繁种基地、亲本信息、处理时间、包衣成分及发芽实验报告（如2024年批次发芽率达到92%，超国家标准约12%）等全部数据信息[2]。自动化包衣生产线通过智能混药系统精准控制用药剂量，误差不超过±0.3%。济宁市农科院试验数据显示，经信息技术处理的种子，苗齐度较传统方法提升25%、苗期根腐病发生率下降约35%。优质种子需适配改良土壤，为后续种植奠定基础，因此种子处理后需同步推进土地准备环节。

信息化网络助力土地准备

土地准备阶段，嘉祥县利用卫星遥感（0.5 m分辨率）采集全县大豆种植土壤有机质、盐分、pH值空间分布数据信息，结合田间智能墒情站（平均500亩设置1个，实时采集土壤含水率、EC值等），通过数字孪生技术生成地块耕层优化方案。例如，针对嘉祥县东部砂壤地块，系统自动给出“有机肥+秸秆还田+深耕（25 cm）”整理方案；对西部区域黏土地块，则推荐“旋耕（15 cm）+增设暗管排水”整理方案，并配套变量施肥机进行精准施肥，氮磷钾肥配比误差控制在1%以内[3]。该方案较传统经验施肥模式，土壤肥力均匀度提升20%。

智慧化播种

大豆播种环节，嘉祥县推广搭载北斗导航（静态定位精度±2.5 cm以内）和变量播种系统的智能化播种机，结合前期构建的地块数字地图（包括地块边界、品种布局、肥力分区等信息），实现种植密度、深度、行距精准调控。同时，利用土壤硬度传感器实时动态调整开沟深度，误差不超过0.5 cm，提升种子入土深度均匀性及一致性。北斗播种设定的株距（30 cm）与密度（1.5万株/亩），直接决定田间管理阶段的水肥供应强度，系统将据此动态调整灌溉施肥方案。2024年试点显示，智慧播种较人工播种效率提升40%，出苗率达95%（传统82%）。

天空地一体化监测网络强化田间管理

嘉祥县构建了“天空地”一体化监测网络，提升大豆田间管理能力。“天”指部署多光谱无人机（3天巡检1次），采集植被指数、株高、叶面积指数等生长参数；“地”指安装超2000个物联网传感器，实时采集墒情、肥力、气象等数据，实时传送至“大豆智慧管家”系统。AI基于WOFOST作物生长模型和实时数据，动态计算大豆植株需水、需肥量，并自动启动水肥一体化系统。2024年试点数据显示，该信息化田间管控方案较传统模式减少化肥用量约22%，水资源利用率提升约35%，单株荚数增加约15%，鼓粒期延长约6天。为验证技术稳定性，在嘉祥3个乡镇（纸坊、梁宝寺、马村）设置核心示范区（2万亩）与传统对照区（2万亩），采用随机区组设计（控制土壤、品种一致性）。结果显示，2024年实测核心区单产300 kg/亩，较对照区（280 kg/亩）提升6.67%。同步在商丘砂壤区（调整播种深度至5 cm）、宿州黏壤区（缩短灌溉周期至7天）开展验证试验，结果显示，单产提升幅度达5%～7%，验证了技术体系的区域适应性。

AI支持病虫害防治

当地有关部门打造了黄淮海大豆病虫害预警平台，连接全国农业技术推广服务中心病虫害数据库，并接入田间高清摄像头（可精准识别超30种病虫害基本特征）、性诱剂监测站（实时分析成虫数量）。通过LSTM神经网络模型，输入当地气象信息、历史病虫害发生数据等特征，建立72 h病虫害发生发展趋势预测模型（准确率近85%），精准预测防治窗口期[4]。嘉祥地区大豆作物种植试点中，通过运用AI防治技术，促使试点病虫害损失率降低8.9%，化肥使用量减少14.0%，有效实现高产栽培目标。

经济性与推广条件、路径

7.1 经济性分析

嘉祥模式每亩初期投入约1500元（含智能设备与系统建设），政府补贴50%后农户承担750元。按亩均增收200元（（300～280）kg/亩×10元/kg）计算，投资回收期约3.7年。

7.2 推广条件及限制

该模式适用于黄淮海平原大豆主产区，在丘陵地区需配套基站增强北斗信号（信号弱时播种精度下降10%），在经济薄弱区需将补贴比例提高至70%以降低农户负担。

7.3 推广路径

7.3.1主体培育

依托县农技推广中心，每年培训500名“信息化农技员”，负责农户技术指导与问题解答。

7.3.2示范带动

在黄淮海每省建设3～5个万亩示范片，展示“选种-播种-管理-防控”全链条技术效果，组织周边农户观摩学习。

7.3.3政策激励

将大豆信息化栽培纳入农机购置补贴目录，对示范合作社给予每亩100元奖励；与大豆保险试点协同，用区块链存证的产量数据作为理赔依据，降低农户风险。

结语

嘉祥县通过“大数据选种-物联网处理-北斗播种-天空地监测-AI防控”全链条信息化体系，实现大豆栽培从“经验主导”到“数据驱动”的转型，针对性解决了传统技术的适配差、管理粗、防控滞后等问题。未来需进一步整合大豆基因组数据优化品种适配模型，开发低功耗传感器适配丘陵地区，推动技术向轻简化、普适化发展；同时拓展至玉米、水稻等作物，助力黄淮海地区农业全面升级。