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研究現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)構(gòu)成及其應(yīng)用
摘要：長期以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都是以田塊為基礎(chǔ)，把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對(duì)象進(jìn)行管理，如利用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農(nóng)藝措施，滿足于獲得農(nóng)場或田塊的平均產(chǎn)量。實(shí)際上，在同一農(nóng)田內(nèi)，有許多因素影響著作物的生長和產(chǎn)量，存在著明顯的時(shí)空差異性。 “精細(xì)農(nóng)業(yè)”是綜合應(yīng)用地球空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助決策技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程技術(shù)等現(xiàn)代高新科技，以獲得農(nóng)田“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高級(jí)”的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。本文在充分了解“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)組成的基礎(chǔ)上，探討了“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的應(yīng)用范圍，結(jié)合我國國情，提出了在我國逐步實(shí)施“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)方案。
關(guān)鍵詞：精細(xì)農(nóng)業(yè) 信息技術(shù) 衛(wèi)星定位系統(tǒng)
0 引言
在過去的半個(gè)世紀(jì)中，隨著生物遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步,耕地面積的擴(kuò)大,化學(xué)肥料及農(nóng)藥的大量使用，世界農(nóng)業(yè)取得了長足發(fā)展。但這種農(nóng)業(yè)增長模式也同時(shí)帶來了水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化、水資源浪費(fèi)、生物多樣性遭到破壞等一系列問題。為了解決這些問題，“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的概念和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
1 精細(xì)農(nóng)業(yè)的含義
“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的核心指導(dǎo)思想就是要利用現(xiàn)代地球空間信息技術(shù)獲取農(nóng)田內(nèi)影響作物的生長和產(chǎn)量的各種因素的時(shí)空差異，避免因?qū)r(nóng)田的盲目投入所造成的浪費(fèi)和過量施肥施藥造成的環(huán)境污染。具體而言，就是利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)采集的農(nóng)田信息進(jìn)行空間定位；利用遙感技術(shù)獲取農(nóng)田小區(qū)內(nèi)作物生長環(huán)境、生長狀況和空間變異的大量時(shí)空變化信息；利用地理信息系統(tǒng)建立農(nóng)田土地管理、自然條件(土壤、地形、地貌、水分條件等)、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間數(shù)據(jù)庫，并對(duì)作物苗情、病蟲害、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢進(jìn)行分析模擬，為分析農(nóng)田內(nèi)自然條件、資源有效利用狀況、作物產(chǎn)量的時(shí)空差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息；在獲取上述信息的基礎(chǔ)上，利用作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)控，合理地進(jìn)行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施,以達(dá)到對(duì)田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產(chǎn)量。
2 精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)組成
2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)
“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)是通過產(chǎn)量測量、作物監(jiān)測以及土壤采樣等方法來獲取數(shù)據(jù)，以便了解整個(gè)田塊的作物生長環(huán)境的空間變異特性。
2.1.1 產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集 帶定位系統(tǒng)和產(chǎn)量測量的谷物聯(lián)合收割機(jī)在收獲的同時(shí)，每隔1.2秒記錄當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量，記錄數(shù)據(jù)以文本形式（經(jīng)度、緯度、產(chǎn)量和谷物含水量）存儲(chǔ)在磁卡中，然后讀入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。影響產(chǎn)量精度的主要原因是GPS（或DGPS）定位精度、產(chǎn)量傳感器的測量精度、實(shí)際割幅和前進(jìn)速度的準(zhǔn)確性。
2.1.2 土壤數(shù)據(jù)采集 土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、PH、土壤壓實(shí)、耕作層深度等。利用GPS在田間定位，采集土樣。由于采集的土樣一般還要送到實(shí)驗(yàn)室處理分析，耗資費(fèi)時(shí)，成為實(shí)施“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)實(shí)踐的瓶頸。
2.1.3 苗情、病蟲草害數(shù)據(jù)采集 利用機(jī)載GPS或人工攜帶GPS，在田間行走中隨時(shí)可定位，記錄位置，并記錄作物長勢或病蟲草害的分布情況。
2.2 數(shù)據(jù)分析 一般采集的數(shù)據(jù)都是以文本表形式表示，需要利用一些數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理，生成分布圖。未來的發(fā)展趨勢是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析統(tǒng)一起來，將田間觀測者的地理位置和田間觀測數(shù)據(jù)，通過便攜PC和天線發(fā)往辦公室PC，利用軟件自動(dòng)生成田間數(shù)據(jù)分布圖。
2.3 決策分析 “精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)是根據(jù)田間采集到的不均衡空間分布數(shù)據(jù)及有關(guān)作物其它信息，經(jīng)過決策分析，來控制投入方式和施用量。決策分析是“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的核心，直接影響“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的實(shí)踐效果。GIS用于描述農(nóng)田空間上的差異性，而作物生長模擬技術(shù)用來描述某一位置上特定生長環(huán)境下的生長狀態(tài)。只有將GIS與模擬技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，才能制定出切實(shí)可行的決策方案。
2.4 控制實(shí)施 “精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的目的是科學(xué)管理田間小區(qū)，降低投入，提高生產(chǎn)效率。作為支持“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，除了帶有定位系統(tǒng)和產(chǎn)量測量的聯(lián)合收割機(jī)外，按處方圖進(jìn)行作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械還有：帶有定位系統(tǒng)和處方圖讀入設(shè)備，控制播深和播量的谷物精密播種機(jī)；控制施肥量的施肥機(jī)；控制劑量的噴藥機(jī)；控制噴水量的噴灌機(jī)；控制耕深的翻耕機(jī)等。例如，當(dāng)駕駛拖拉機(jī)在田間噴施農(nóng)藥時(shí)，駕駛室中安裝的監(jiān)視器顯示噴藥處方圖和拖拉機(jī)所在的位置。駕駛員監(jiān)視行走軌跡的同時(shí)，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)處方圖上的噴藥量，隨時(shí)向噴藥機(jī)下達(dá)命令，控制噴灑。
3 精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用
3.1 “精細(xì)農(nóng)業(yè)”具有以下優(yōu)點(diǎn)：
3.1.1 提高收益 按照土壤特性、作物需求，實(shí)施灌溉、施肥、播種和病蟲草害防治，即能降低用水、肥料、種子、農(nóng)藥的投入，也能增加作物產(chǎn)量。
3.1.2 保護(hù)環(huán)境 根據(jù)農(nóng)田作物定點(diǎn)需求，控制化學(xué)物品的施用量，即能降低土壤、地下水、作物品質(zhì)的污染，也能保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
3.1.3 提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量 根據(jù)作物的實(shí)際需求，即能避免因過量施用化肥、農(nóng)藥、水帶來的副作用，造成作物減產(chǎn)，品質(zhì)下降，也能改善因缺少養(yǎng)分造成的減產(chǎn)和降低作物品質(zhì)。
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