保障国家粮食安全是一个永恒课题。深入推进粮油作物大面积单产提升行动，“坚持稳面积、增单产两手发力”，就要用物联网、大数据、人工智能等现代信息技术发展智慧农业。如何将智慧农业应用于粮食尤其是稻麦大面积单产提升，值得深入研究。

江苏稻麦大面积单产提升潜力分析

江苏稻麦产量现状。根据江苏省统计局公布的数据，2024年，江苏稻谷播种面积3338.4万亩，占全国的7.7%；小麦播种面积3606.4万亩，占全国的10.2%。经计算，江苏稻谷播种面积占秋粮的75%，小麦播种面积占夏粮的96%，稻麦播种面积占粮食的85%。2024年全省稻谷平均产量为1196斤/亩，显著高于全国的954斤/亩；小麦平均产量为776斤/亩，低于全国的792斤/亩。

江苏稻麦产量提升政策目标。根据江苏省农业农村厅《江苏省主要粮油作物大面积单产提升行动实施方案（2023-2030年）》，到2030年，全省水稻平均亩产稳步达到1210斤左右，小麦平均亩产提高至820斤左右。相较于2024年的平均产量，稻谷和小麦的亩产量需分别增加14斤和28斤。

江苏稻麦产量提升可达目标。江苏省农业农村厅《关于推介发布2025年农业主导品种和主推技术的通知》，推介了13个水稻品种（不含耐盐碱品种）和12个小麦品种。其中水稻品种的生产试验最低产量为1329斤/亩，小麦品种的生产试验最低产量为838斤/亩。尽管试验条件较为理想，但所获数据对实际生产仍具有重要的指导意义和参考价值。基于这一基础，江苏省可将生产试验最低产量作为区域稻麦产能提升的参考目标，同时，应考虑江苏省内不同生态区和生产条件的差异性，因地制宜制定区域细分目标。

江苏稻麦大面积单产提升路径分析

江苏省农业农村厅发布的《江苏省主要粮油作物大面积单产提升行动实施方案（2023-2030年）》提出，集成“土、种、密、肥、水、药、机、管”等生产要素。“土”是指土壤条件与土地肥力，通过高标准农田建设提高土地平整度、提升耕地质量、增加土地肥力，可以显著改善稻麦生产条件，为作物生长提供坚实基础。“种”是指适合区域光温水土条件的优良农作物品种，通过现代育种技术不断改良稻麦品种特性，提高抗逆性和产量潜力，从而有效增加单位面积产出。“密”是指单位面积内种植农作物的合理株数，通过科学播种和管理，合理设置每亩稻麦的基本苗和群体结构，实现光温水肥资源的高效利用，达到产量最大化。“肥”是指为农作物生长提供营养或改善土壤物理性状以促进作物发育，根据土壤肥力状况和稻麦不同生育阶段的需肥规律，科学配比和施用肥料，能够显著提高产量和品质。“水”是指根据不同农作物生长需水规律，按时按量调控水分供应。不同作物和同一作物不同生育期对水分需求差异显著，根据生长期内天气变化进行精准灌溉和排水，可有效提高水分利用效率，保障产量稳定。“药”是指根据不同农作物所受病、虫、草、鼠等有害生物的影响，及时采取化学或生物防治措施，控制危害，减少产量损失科学用药是稳产增产的关键环节。“机”是指农业生产全程全面机械化，包括播种、植保、收获等环节，通过提升农机装备水平和作业质量，推进标准化、规模化种植，提高劳动效率和资源利用率，从而实现稻麦产量的提升和经济效益的增加。“管”是指对农作物生产的全面田间管理，涉及对前七个生产要素的综合统筹和精细安排，通过科学决策和精准实施，确保每个生产环节都围绕产量和效益目标协同推进，最终实现大面积单产提升。

稻麦种植智能化装备研发前沿

土壤环境实时传感，为施肥、灌排水提供决策依据。当前主流土壤传感器可监测水分、温度、盐分、氮磷钾含量、pH值、电导率等多项关键参数，部分高精度设备的测量误差可控制在±2%以内。这些传感器多采用频域反射原理（FDR）或电容感应技术，能够穿透土壤表层，实时捕捉内部真实状态，有效避免地表蒸发、温度波动等环境干扰。用户可根据实际需求灵活设置数据采集频率，从每分钟1次到每小时1次不等，既保障关键阶段数据的连续性，也避免在非必要时段频繁采集造成的设备与能源浪费。监测数据通过无线传输技术实时上传至云平台，种植者可通过计算机或手机远程查看土壤参数变化趋势图。系统支持与灌溉、施肥设备智能联动，例如当土壤含水量低于设定阈值时，自动开启滴灌或喷灌装置；根据实时肥力数据动态调整施肥机肥量，实现精准按需供应。所有数据均被存储记录，可用于长期趋势分析、土壤健康评估与种植策略优化，为可持续农业提供数据基础。实际布设密度根据田块肥力差异、作物类型及成本预算等综合确定。

苗情、虫情、草情智能监测，为用药肥提供决策依据。系统可预先录入作物生长模型、常见病虫害图像库及杂草样本数据，依托物联网、人工智能及大数据技术，实现全天候无人化监测、智能识别与预警管理。苗情监测通常通过田间高清球机定时抓拍、无人机多光谱航拍等手段，获取作物冠层图像，再经AI算法分析株高、叶面积指数、叶色、茎粗、分蘖数等生长指标，实现对长势的定量评价、产量预估和缺素诊断，为追肥、补水、间苗等农艺措施提供科学依据。虫情监测多采用自动虫情测报灯与图像识别相结合的方式。设备自动诱集害虫并拍摄高清图像，AI视觉模型可识别种类、计数虫口数量。系统还可结合气象信息、历史发生记录，构建虫害发生预测模型，提前向农户发出防治预警，推荐用药方案与施药时机。草情监测主要借助多光谱相机或高分辨率摄像头，识别田间杂草种类、密度及分布范围，通过杂草竞争指数模型评估草害等级，并生成除草作业处方图，可驱动除草机器人执行精准机械除草或推荐选择性除草剂，显著降低人工除草成本与除草剂用量。该系统支持无人机遥感与地面物联网设备协同作业，集成多源数据于一平台，用户可远程查看田间实况、设置报警阈值、联动控制执行设备，实现“感知-决策-执行”的闭环管理。

智能设备，大幅降低人工成本。智能灌溉系统土壤湿度、肥力传感器通常包括环境传感器、智能泵站、水肥一体机、自动控制阀组及云平台。系统可实时采集土壤湿度、气象预报、作物耗水规律等数据，实现按需灌溉、精准配肥，同时具备设备故障自查与报警功能。借助管道加压和变频控制技术，水肥可在田间精准送达作物根部，提高水肥利用效率，实现增产与节肥的统一。智能农机整合自动导航、作业质量监测、变量控制与多机协同管理等技术，借助北斗高精度定位、雷达与视觉感知系统，拖拉机、播种机、施肥机、收割机等可实现自主路径规划、避障与精准作业，不仅能够完成耕、种、管、收全流程作业，还可根据处方图实现种、肥、药的变量施用，提高资源利用效率，减少环境污染。植保无人机在虫情、草情智能监测的基础上，可基于处方图实施精准喷雾作业，实现定点施药、减量控害。相比人工作业，无人机施药效率高、穿透性强，可在短时间内完成大面积防治，有效降低农药用量，提升防控效果与作业安全性。

产量、效益双约束下江苏稻麦种植智能化装备集成方案精准监测水肥。以土壤环境实时传感系统为基础，构建覆盖全田块的物联网监测网络，通过部署低成本土壤传感器（单价约200元），可20～30亩一个点位密集布设，实时采集温湿度、氮磷钾含量及pH值等数据。这些数据通过低功耗无线传输模块上传至云端平台，结合AI算法与作物生长模型，动态生成变量施肥与灌溉建议，实现水肥一体化设备的智能联动与按需调控。该系统不仅可减少15%～20%的水肥浪费，还能避免过量施肥造成的土壤板结与环境污染。

精准监测农事。集成苗情、虫情、草情“三情”监测系统，采用“地面固定监测+无人机移动巡检”的天地一体化立体监测模式。在田间部署高清摄像设备与智能虫情测报灯，以50亩为一个监测单元设置监测点，同步配备多光谱无人机进行周期性航拍，获取作物冠层光谱信息与空间变异数据。AI图像识别系统自动分析作物叶面积指数、叶绿素含量、病虫害种类及其发生程度、杂草分布与密度，并进一步生成包含用药种类、施用量、喷洒时机与作业路径的精准农事处方。该方案预计可使农药使用量降低25%，人工巡田成本减少40%，同时提高防治效果与生态安全性。

精准协同装备。重点推进智能灌溉系统、水肥一体化设备和自动驾驶农机的深度融合与协同作业。智能泵站根据土壤墒情传感器数据自动启闭与调节灌溉量，水肥一体机依据处方图实现养分精准供给；搭载北斗导航系统的智能拖拉机可自主完成耕整地、播种、开沟等复合作业，作业精度达±2.5厘米，有效提高土地利用率；植保无人机根据虫情草情预警信息执行定点变量施药，作业效率可达人工的30倍以上。通过统一物联管理云平台实现多装备数据互通与任务调度，形成“监测－决策－执行－反馈”的闭环控制体系，提升系统响应速度与整体运行效能。

建设智能平台。将精准水肥监测、精准农事监测和精准装备协同通过云平台、物联网、大数据与人工智能技术整合到一个综合智能管理平台，构建以稻麦全生育期栽培、植保、收割及环境数据为核心的数据底层，依托数字孪生与决策支持系统，动态生成不同生产环节的智能管理方案，实现从田间到云端的一体化管控与可视化展示，为经营主体提供全程追溯与科学决策支持。

开展试点试验。分别选取2000亩左右、1000亩左右、500亩左右农田各两组，开展对照种植试验，分别设计安装水肥智能管理、苗情虫情草情监测、智能农机作业与综合平台管控等处理，以水稻亩产1329斤、小麦亩产838斤为产量目标，并以增加收益大于智能化装备投入为经济底线，开展为期三周年的生产验证试验。根据试验数据与综合评估，分别确定不同规模条件下可实现产量与效益协同提升的智能化装备集成方案，为规模化推广提供模式依据与技术支撑。