1、引言

随着我国人口老龄化的加剧和城镇化进程的加快，农村劳动力大量转移，导致农业劳动力缺乏问题日益严重。土地撂荒和无人种田现象在广大农村地区已十分突出，对我国粮食安全构成了严重威胁。在现代化农业的发展过程中，亟须解决“未来中国，谁来种田，怎样种田”的重大问题。欧美等发达国家在稻麦生产机械化、信息化、智能化方面已有百年历史，成为农业机械化水平最高的地区。他们在品种改良的基础上不断提升机械作业质量和智能化水平。我国稻麦生产近年来也在向规模化、集约化、机械化和智能化方向发展。龙头企业、家庭农场、专业合作社等新型经营主体的涌现，以及土地流转的加快，为稻麦作物生产方式的转变提供了契机。通过加快优良品种、农机农艺等农业科技成果与新一代信息技术成果的示范和推广，可以提升稻麦作物生产能力，增强要素资源有效转化率，促进稻麦产业的现代化发展。当前，稻麦生产面临“品种—技术—装备”多而散且集成度不高的问题，迫切需要通过农业科技成果和新一代信息技术成果的系统集成转化，发掘新品种、新技术、新装备的增产提质增效潜力，建立科技助农增收的典型样板。新一代信息技术在农业领域的应用是推动农业现代化高质量发展的必然路径。通过构建全程智能管控运维机制，将新一代信息技术成果融入良种、良法、良机体系，目标是发掘稻麦周年产量潜力、实现肥药精准减量和高附加值生产。打造从研发创新到场景应用的科学范式，通过多学科交叉、产学研推用协同，探索建立“科研院校+推广部门+新型经营生产主体+农机企业+电信运营商+新一代信息技术企业+农产品加工企业”等农业科技与新一代信息技术成果全链条综合转化的新模式，以场景应用为驱动，实现大面积可复制、可推广，构建现代农业智能化生产典型场景。*

2、稻麦周年生产现状

2.1 品种国内外发展现状

据联合国粮农组织预测，未来世界粮食增产总量约80%需要来自单产的提高。通过品种的遗传改良发掘作物的产量潜力是实现作物单产水平提高的有效途径。欧美国家对于小麦、玉米品种潜力的研究表明，品种改良对于作物产量提升的贡献普遍达到30%～50%[1]，因而增产抗逆抗病基因的发掘利用及优良品种的选育一直是国外农业研究的热点。我国一直高度重视种业的发展，坚持常规技术和分子标记辅助选择技术相结合，积极开展以生物技术为主要内容的新技术育种研究，选育出一大批适合各区域复杂生态环境的优质多抗高产作物品种，水稻育种更是全球领先。据统计，目前我国粮食作物良种覆盖率已超过90%，良种对粮食增产的贡献超过40%。

四川省长期以来一直是育种大省、制种大省和供种大省，育种实力雄厚，选育出了宜香2115、川优6203、川康优丝苗、品香优秱珍、川麦104、川麦614等一大批优质高产的稻麦品种。这些品种为四川稻麦产业的健康发展提供了坚实的保障。然而，近年来，由于审定品种数量多、更新加快，各公司之间的竞争激烈，导致“品种多，面积少”的局面。尤其是同质化品种多，适应现代化栽培的品种匮乏的问题尤为突出。这不仅不利于上游种业的发展壮大，也不利于下游稻麦产品的产业化开发，已严重影响稻麦产业的现代化进程。因此，加强重点主导稻麦品种的示范推广，提升主导品种的种植占比显得尤为必要。尽管四川稻麦新品种审定数量多，但本地选育的突破性品种仍然不足，市场占有率下滑严重，尤其是在水稻方面。小麦方面，以川麦104为主导，占据主要市场地位，其次是绵麦902，外引品种在产量表现上也十分突出。然而，围绕稻麦周年生产的早熟高产小麦品种选育已成为主要方向，这对于稻麦周年温光资源的高效利用和产量的进一步提升至关重要。品种选育与应用主要围绕提升产量和品质，以及适应种植制度和生产方式。未来，应更加注重重点主导品种的推广，提升这些品种在市场中的占比，从而推动稻麦产业的现代化和可持续发展。

2.2 生产技术国内外发展现状

提升稻麦作物机械化生产水平、改善机械作业质量，破解农业生产的短板、攻克薄弱环节生产技术一直是稻麦作物生产的核心任务[2]。近年来,在稻麦生产上，世界各国均十分重视良种良法配套。欧美、澳大利亚、日本、韩国等基本实现了从播种到收割各环节的信息技术和机械化生产相结合。日本、韩国等水稻传统生产国通过不断对插秧机进行技术改进，己开发和推广使用能同时实现施肥、除草、插秧作业的多功能插秧机。美国阿肯色大学开发的DD50水稻计算机管理程序为该州超过70%的稻农提供标准化的水稻直播生产技术。欧洲已普遍开展了农作物高产蓝图设计与集约化栽培管理研究，在实现发掘小麦生产潜力的同时，最大限度地降低小麦投入成本和避免环境制约因子的不利影响，促进了欧洲小麦生产的可持续发展。为进一步发掘水稻高产潜力、提高资源利用效益，国内外研究者集成创造了大量针对性的高产栽培技术，如基于提高产量的同时实现水肥高效利用形成了精准农业技术（美国）、水稻管理系统（澳大利亚）及实地养分管理技术（国际水稻研究所SSNM）等先进的技术模式。

我国在发展有特色、适应本国国情的稻麦生产技术方面进行着长期的努力和坚持，取得了举世瞩目的成就，全国研究形成了适应不同生态区的多种高产栽培技术或模式，如江苏研发的“水稻精准精确定量栽培”、湖南研发的“垄体环型健根稀植栽培法”、四川研发的“水稻超高产强化栽培技术体系”等。同时，我国围绕稻麦作物科学施肥、节水灌溉、秸秆还田及种植机械化，已不断突破自然条件和种植制度限制，研究与推广也不断取得重要进展。且随着对农业环境保护的愈加重视，我国近年农业化学品用量整体呈下降趋势，资源利用效率不断提升。

十一五以来，四川在粮食丰产工程等省、部级科技项目支持下，针对规模化生产实际需求，围绕本区域粮食作物多元化种植高产形成规律和丰产高效、稳产抗逆、绿色安全生产等栽培技术进行了大量研究，多熟种植温光资源高效利用与农机农艺融合关键技术等领域取得了重要研究进展，如小麦免耕带旋、水稻全程机械化育秧、水稻机械化侧深施肥等一大批先进适用技术已在生产上得到广泛应用。随着新技术的应用面积不断扩大，四川稻、麦单产和总产也呈迅速增加之势，多地出现水稻连片亩产超850kg、小麦超600kg的高产新纪录，显示着稻麦高产栽培技术的巨大增产潜力。当前，如何实现良种良法高质量配套、农机农艺与信息化技术高度融合，以提升稻麦机械化、自动化、智能化，发掘粮食生产的产量、效率、效益潜力，对推动区域现代农业发展、建设新时期更高水平天府粮仓建设具有十分重要的意义。

近年来，稻麦种植生产技术并未有整体革新，但在西南这一气候条件复杂、地形多样的地区，通过科技的引入和创新，西南稻麦生产农业科技转化带来了一些成果[7]。四川省农业科学院与云南农业大学合作研发，推出了一系列适应当地气候和土壤条件的新品种的“云稻3号”和“川麦6号”，在多个试验田中均表现出优异的抗病性和高产性，受到农民的广泛欢迎。在贵州省，多个示范区引入了无人机喷洒技术和智能灌溉系统，使得稻麦生产的管理更加科学高效。通过遥感技术、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），农民可以精确监测土壤湿度、养分含量和病虫害情况，实现精准施肥、灌溉和病虫害防治。在重庆市，推广半喂入联合收割机方面取得显著成效，减少了稻麦收割的劳动强度。各类耕种、收割、植保机械得到了广泛应用，提高了收割效率和谷物的收获率。在云南省，为了促进科技成果的转化与应用，西南地区积极构建农业科技服务体系，建立了一批科技示范基地和农业技术推广站点。通过开展技术培训、现场示范和技术咨询等活动，将先进的农业科技成果直接传递给农民，提高了农民的科技素养和生产技能。

2.3 稻麦生产机械化发展现状

总体上看，我省稻麦生产农机装备发展应用现状呈现“四多三不足”的现状，“四多”是指：（1）装备数量显著增多。全省农机总动力达到4753.58万千瓦，比“十二五”末增长7.9%[8]。大中型拖拉机、谷物联合收割机保有量分别达到7.45万台、3.74万台，数量显著增长。水稻插秧机、油菜籽收获机、谷物烘干机分别增长15%、4%和70%。（2）作业面积不断增多。随着农机装备数量的增加和性能的提升，四川省的农机作业水平也在不断提高，农机作业面积不断扩大，作业效率显著提高。（3）农机社会化服务组织越来越多。全省农机户和农机合作社数量分别比“十二五”末增长3.6%、11%，农机化服务体系的不断完善和农机服务市场的不断扩大。（4）稻麦生产新装备越来越多。除水稻高速插秧机、谷物联合收割机、植保无人机等常见机型外，许多新机具新装备不断涌现，高速智能化水稻育秧流水线、精量条播育秧流水线、宽窄行水稻插秧机、侧深施肥插秧机、免耕带旋小麦播种机、半喂入式打捆收割机等。辅助驾驶、无人驾驶等信息技术应用越来越普遍。

同时，我们也要看到，目前的稻麦生产农机化技术装备现状存在“三不足”的问题：（1）有效供给不足。耕作机械多，但播种、收获机械相对较少，尤其是在丘陵山区，适用的农机具数量相对较少。薄弱环节机具装备较少，如针对丘区水稻机械化播栽的轻小型插秧机数量较少，丘区水稻机插秧仍需要进一步破题。（2）机艺融合不足。机具单项改进研发工作开展较多，农机农艺融合研究做得较少，机具研发与生产应用联系紧密，针对农艺要求进行的改进就更少，机艺融合相对滞后。（3）机具配套不足。动力装备多，配套作业机具少，机具配套比低于农机化水平发达省份，单一功能机具多，复合使用和多功能机具较少，机具使用效率不高。为了加快补齐农机装备短板，四川省政府办公厅印发了《四川省加力补齐农机装备短板加快打造全程全面高质高效“天府良机”行动方案（2023—2025年）》，提出了到2024年和2025年的目标。其中，到2024年，四川省要实现农机装备产业科技创新能力持续提升，农机装备产业园区分批启动建设，全省农机总动力达到5000万千瓦以上，主要农作物耕种收综合机械化率达到73%。到2025年，完成“天府良机”产学研推用一体化布局，农机装备产业园区和农机装备创新载体平台建设稳步推进，丘陵山区适用农机研发取得重要突破并完成中试，平原地区基本实现主要农作物全程机械化，全省农机总动力达到5100万千瓦，主要农作物耕种收综合机械化率达到75%。“实施方案”的颁布实施，为开展农机化相关工作奠定了坚实的政策基础，必将有力推动相关工作的开展。

2.4 新一代信息技术与稻麦周年生产融合现状

智能化作为提高农村生产力的要素之一的科学技术，通过同大数据、云计算、北斗卫星、物联网技术等信息技术手段的结合，实现智能灌溉、气象监测、长势监测、病虫害防治、无人驾驶等[3]。在实现农业生产智能化、精准化，不断推进数字技术在农业生产、经营、管理和服务等环节的集成应用方面扮演着关键角色。

国内外科研院所、高校、政企等在新一代信息技术赋能稻麦生产上进行了探索，美国、欧盟等国较早地将卫星遥感用于农作物长势、产量、干旱与洪涝、病虫灾害等农业监测与生产管理，主要的数据源包括Landsat、Sentinel、Worldview、SPOT等系列卫星遥感影像，开展地块尺度的条纹花叶病、白粉病、蚜虫、条锈病等的特征，构建一系列遥感指数及诊断识别算法。国内虽在作物卫星遥感研究方面起步较晚，但近年来农业遥感与新一代信息技术结合的作物智能化诊断与识别研究进展迅速。针对国内复杂的地形、种植制度下的作物种植，在多种作物诊断识别场景中，利用神经网络模型的自动化特征学习和模式识别、国产一系列高分辨率卫星及无人机等遥感数据广泛开展了水稻、小麦、玉米、大豆、棉花等长势、产量及病虫灾害监测研究，建立多种病虫害的图像数据库、遥感监测预警系统，提升诊断识别算法效率、监测精度及监测覆盖范围。西华大学利用物联网、大数据技术，构建开发了智慧农场云平台，实现了农机作业智能调度、无人化作业操控、实时动态监测、路径规划、农事农资管理、农田气象监测、灾情预警等功能。南京农业大学围绕稻作技术展开的数字稻田技术、遥感长势监测以及农作处方数字化设计等，融合了田间作物产量的空间分布图和数字农田底座，通过监测诊断仪诊断田块、无人机传感园区、卫星遥感监控区域，可同步实现水稻长势无损监测与农作处方的数字化设计。

通过农机装备集成多模态信息感知融合、导航自动驾驶、智能控制等技术，以期实现对不同条件地块的作业路径规划与农机运行优化，是智能农机领域研究重点和热点。在稻麦无人农场建设方面，赵春江院士团队将智能测控技术应用于农业机械，创新研发了无人农场技术系统，可实现水稻和小麦耕种管收等关键作业环节“无人化”作业[4]。西华大学现代农业装备研究院与华南农业大学罗锡文院士在大邑县合作建成四川省首个“五良”融合无人农场，实现了耕种管收全过程的少人化和无人化，节约人力成本，培育新型农民。数据显示，引入无人农场技术系统后，农机作业效率提升了50%，水、肥、药节约可达10%～15%，人工成本降低了30%～40%。除田边杂草需要人工下地外，这里实现了耕、种、管、收“无人化”自主作业。成都平原作为天府粮仓的精华地带，稻麦生产的产量水平、规模化面积、机械化水平一直位于全省前列，崇州市近年来更是开展了智能化成果应用于稻麦生产的探索和实践，但普遍存在集成度不够、落地效果不佳、复制推广性不好的问题。

3、川西平原稻麦周年生产农业科技集成转化案例分析

以四川省农业科学院在四川省崇州市参与建设的西南稻麦周年生产农业科技集成转化示范基地为例，阐述西南稻麦周年生产农业科技集成转化应用。在崇州市白头镇五星村、隆兴镇青桥村和黎坝村建设3200余亩的新一代信息技术赋能稻麦周年生产科技示范基地，在青桥村建设全程智能化运维中心1个和120亩核心示范片1个。应用稻麦优新品种，以稻麦单产提升技术为核心，开展耕、种、管、收全程智能化作业装备及配套农艺关键核心技术的集成示范，并构建稻麦周年智能化管控运维机制，赋能稻麦标准化、产业化生产，形成农业科技成果与新一代信息技术成果综合集成转化新模式，为全省稻麦周年现代化生产提供典型样板。

3.1 农业科技成果方面

以“川康优丝苗”“川康优637”“玉龙优1611”和“川麦614”等优质高产品种为主导品种，水稻宽窄行增密机插和稻茬麦免耕带旋直播两项增产技术为核心技术，应用耕、种、管、收等6台套先进适用作业装备为主要载体，配套稻麦高质量播（育）栽、秸秆周年高质量还田、药肥精准定量施用、土壤养分周年平衡施肥、病虫害绿色防控等五类机艺融合关键配套技术，开展稻麦周年现代农业科技成果的集成展示，实现产量、效率、效益的协同提升。

3.2 新一代信息技术成果方面

以实现稻麦周年生产数字化、管理精细化、投入精准化为目标，整合5G+、物联网、大数据、云计算等4项新一代信息技术成果，集成气象网格保障、长势监测、病虫害防治、智能灌溉、无人作业5套智能化技术，构建稻麦周年生产全程智能管控运维机制，探索建立“科研院校+推广部门+新型经营生产主体+农机企业+电信运营商+新一代信息技术企业+农产品加工企业”等科技成果全链条综合转化新模式[9]。新一代信息技术赋能稻麦周年生产全过程场景如图1所示。

图1 新一代信息技术赋能稻麦周年生产全过程场景

4、新一代信息技术融入稻麦周年生产的展望

4.1 多学科交叉，构建现代农业生产场景

整合多学科力量，集成示范一批适用于稻麦周年生产的新品种、新技术、新装备、新产品和新一代信息技术新成果，打造新一代信息技术赋能稻麦周年生产的典型场景，引领农业科技和新一代信息技术成果的转化推广。通过这种多学科的融合与创新，有效解决了当前稻麦生产中存在的技术瓶颈和管理挑战，为构建现代农业的智能化生产模式奠定了基础。未来，进一步推进科技成果的转化与推广，将为提升稻麦生产效率、保障粮食安全提供更为坚实的技术支持，并推动我国农业迈向更高质量的发展阶段。

4.2 目标导向，突出新一代信息技术赋能

以发掘稻麦单产潜力、提升品质效率、增加农民收益为目标，通过新一代信息技术赋能对稻麦生产耕、种、管、收等全流程进行精准控制和管理[5]，促使良种良法、农机农艺、机械化信息化在更高水平上深度融合，培育形成稻麦生产的新质生产力。这种全流程的精准管理不仅提升了稻麦生产的整体效能，有效降低了生产成本，减少了资源浪费，实现了绿色农业的发展目标。通过加强数据分析和智能化决策，进一步优化了生产流程，使得稻麦种植更加符合现代农业的可持续发展方向。同时，这一模式为农民带来了更高的经济效益，推动了农村经济的振兴与农民生活水平的提高，为实现农业的全面现代化提供了有力支持。

4.3 产学研推用协同，探索成果转化新模式

通过产学研推用协同，积极探索建立“科研院校+推广部门+新型经营生产主体+农机企业+电信运营商+新一代信息技术企业+农产品加工企业”等农业科技与新一代信息技术成果全链条综合转化新模式，打通科技成果向生产力快速转化的通道[6]。促进了各环节之间的无缝衔接，提升科技成果的应用效率，加速了农业技术的普及和推广。通过多方合作与资源共享，强化了创新链与产业链的融合，使得农业科技创新能够更迅速地转化为实际生产力[10]。未来，推动稻麦生产乃至整个农业领域向更加智能化、精准化和高效化的方向迈进，实现农业增效、农民增收、农村繁荣的目标。

5、结语

在稻麦周年生产中，先进技术的应用将深刻改变传统农业的生产方式，图像识别、大模型技术和多模态技术作为人工智能领域的前沿技术，未来将在稻麦生产中发挥关键作用。利用图像识别技术，可以对稻麦叶片、茎秆等部位进行实时监测，及时识别病虫害的早期症状，实现精准防治；通过无人机或卫星遥感获取田间图像，利用算法分析植被指数、叶面积指数等，评估作物的生长状况，指导施肥和灌溉；自动识别田间杂草分布，辅助精准除草，减少农药使用量，降低环境污染。基于大模型的深度学习算法，综合分析气候、土壤、历史产量等数据，为农民提供优化的种植方案；利用大数据和大模型，对影响产量的多种因素进行建模，准确预测产量，帮助调整生产计划；通过大模型模拟不同环境和市场条件下的风险因素，提供风险预警和应对策略。多模态技术融合图像、声音、气象、土壤等多种数据源，全面监测农田环境，及时发现异常情况；应用于农业机械，实现自动导航、作业参数自适应调整，提高作业效率和精度；通过语音、手势等多模态交互方式，简化农业管理系统的操作，提高用户体验和工作效率。未来，随着这些先进技术的深入应用，稻麦周年生产将迈向高度智能化和精准化，图像识别、大模型和多模态技术的融合，将推动农业生产方式的变革，提高粮食产量和品质，保障粮食安全，同时促进农业的可持续发展。高效的农业科技集成转化是保障粮食安全、提升农业效益、推动现代农业高质量发展的关键支撑。研究的农业科技与新一代信息技术融合系统，显著提高了稻麦周年生产的管理效率和产量质量，满足了现代农业发展的多重需求，使稻麦生产逐步向智能化、精准化迈进。同时，通过对农业生产数据的采集与分析，为优化稻麦生产提供了坚实的数据支撑，推动了区域农业的现代化进程。

参考文献:

[3]刘洋,张伟.智能灌溉系统在精准农业中的应用[J].农业工程学报,2018,34(10):89-98.

[4]赵春江,王晓峰.无人农场技术的发展与应用[J].农业机械学报,2019,50(3):10-18.

[5]陈勇,白雪.农业领域中的人工智能技术:现状与挑战[J].农业人工智能,2020,12(1):67-75.

[6]王辉,李彬.人工智能在智慧农业中的应用研究[J].农业信息学报2021,6(2):45-56.

[7]金志强,朴正浩.全球稻麦生产技术发展趋势[J].国际农业科学,2021,18(3):155-167.

[8]李伟,张磊.中国农业机械化的发展现状与挑战[J].农业机械化研究,2016,38(1):1-7.

[9]史伟,陈峰.精准农业与资源优化利用:现状与前景[J].环境管理与农业,2020,48(2):134-142.

[10]林峰,俞涛.农业科技推广模式的研究与实践[J].农业推广学报,2019,25(3):78-86.

文章来源:周评平,朱从桦,叶江红,等.西南稻麦周年生产农业科技集成转化现状及展望[J].通信与信息技术,2024,(06):120-124.