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述現代精細農業(yè)的技術(shù)構成及其應用
摘要：長(cháng)期以來(lái)，農業(yè)生產(chǎn)都是以田塊為基礎，把耕地看作是具有作物均勻生長(cháng)條件的對象進(jìn)行管理，如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施，滿(mǎn)足于獲得農場(chǎng)或田塊的平均產(chǎn)量。實(shí)際上，在同一農田內，有許多因素影響著(zhù)作物的生長(cháng)和產(chǎn)量，存在著(zhù)明顯的時(shí)空差異性。 “精細農業(yè)”是綜合應用地球空間信息技術(shù)、計算機輔助決策技術(shù)、農業(yè)工程技術(shù)等現代高新科技，以獲得農田“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高級”的現代化農業(yè)生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。本文在充分了解“精細農業(yè)”技術(shù)組成的基礎上，探討了“精細農業(yè)”的應用范圍，結合我國國情，提出了在我國逐步實(shí)施“精細農業(yè)”技術(shù)方案。
關(guān)鍵詞：精細農業(yè) 信息技術(shù) 衛星定位系統
0 引言
在過(guò)去的半個(gè)世紀中，隨著(zhù)生物遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步,耕地面積的擴大,化學(xué)肥料及農藥的大量使用，世界農業(yè)取得了長(cháng)足發(fā)展。但這種農業(yè)增長(cháng)模式也同時(shí)帶來(lái)了水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化、水資源浪費、生物多樣性遭到破壞等一系列問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，“精細農業(yè)”的概念和技術(shù)應運而生。
1 精細農業(yè)的含義
“精細農業(yè)”的核心指導思想就是要利用現代地球空間信息技術(shù)獲取農田內影響作物的生長(cháng)和產(chǎn)量的各種因素的時(shí)空差異，避免因對農田的盲目投入所造成的浪費和過(guò)量施肥施藥造成的環(huán)境污染。具體而言，就是利用衛星定位系統對采集的農田信息進(jìn)行空間定位；利用遙感技術(shù)獲取農田小區內作物生長(cháng)環(huán)境、生長(cháng)狀況和空間變異的大量時(shí)空變化信息；利用地理信息系統建立農田土地管理、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據庫，并對作物苗情、病蟲(chóng)害、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢進(jìn)行分析模擬，為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產(chǎn)量的時(shí)空差異性和實(shí)施調控提供處方信息；在獲取上述信息的基礎上，利用作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調控，合理地進(jìn)行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施,以達到對田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產(chǎn)量。
2 精細農業(yè)技術(shù)組成
2.1 數據采集技術(shù)
“精細農業(yè)”技術(shù)是通過(guò)產(chǎn)量測量、作物監測以及土壤采樣等方法來(lái)獲取數據，以便了解整個(gè)田塊的作物生長(cháng)環(huán)境的空間變異特性。
2.1.1 產(chǎn)量數據采集 帶定位系統和產(chǎn)量測量的谷物聯(lián)合收割機在收獲的同時(shí)，每隔1.2秒記錄當地的產(chǎn)量，記錄數據以文本形式（經(jīng)度、緯度、產(chǎn)量和谷物含水量）存儲在磁卡中，然后讀入計算機進(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)速度的準確性。
2.1.2 土壤數據采集 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)驗室處理分析，耗資費時(shí)，成為實(shí)施“精細農業(yè)”技術(shù)實(shí)踐的瓶頸。
2.1.3 苗情、病蟲(chóng)草害數據采集 利用機載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(cháng)勢或病蟲(chóng)草害的分布情況。
2.2 數據分析 一般采集的數據都是以文本表形式表示，需要利用一些數學(xué)方法進(jìn)行處理，生成分布圖。未來(lái)的發(fā)展趨勢是數據采集和數據分析統一起來(lái)，將田間觀(guān)測者的地理位置和田間觀(guān)測數據，通過(guò)便攜PC和天線(xiàn)發(fā)往辦公室PC，利用軟件自動(dòng)生成田間數據分布圖。
2.3 決策分析 “精細農業(yè)”技術(shù)是根據田間采集到的不均衡空間分布數據及有關(guān)作物其它信息，經(jīng)過(guò)決策分析，來(lái)控制投入方式和施用量。決策分析是“精細農業(yè)”的核心，直接影響“精細農業(yè)”技術(shù)的實(shí)踐效果。GIS用于描述農田空間上的差異性，而作物生長(cháng)模擬技術(shù)用來(lái)描述某一位置上特定生長(cháng)環(huán)境下的生長(cháng)狀態(tài)。只有將GIS與模擬技術(shù)緊密地結合在一起，才能制定出切實(shí)可行的決策方案。
2.4 控制實(shí)施 “精細農業(yè)”技術(shù)的目的是科學(xué)管理田間小區，降低投入，提高生產(chǎn)效率。作為支持“精細農業(yè)”技術(shù)的農業(yè)機械設備，除了帶有定位系統和產(chǎn)量測量的聯(lián)合收割機外，按處方圖進(jìn)行作業(yè)的農業(yè)機械還有：帶有定位系統和處方圖讀入設備，控制播深和播量的谷物精密播種機；控制施肥量的施肥機；控制劑量的噴藥機；控制噴水量的噴灌機；控制耕深的翻耕機等。例如，當駕駛拖拉機在田間噴施農藥時(shí)，駕駛室中安裝的監視器顯示噴藥處方圖和拖拉機所在的位置。駕駛員監視行走軌跡的同時(shí)，數據處理器根據處方圖上的噴藥量，隨時(shí)向噴藥機下達命令，控制噴灑。
3 精細農業(yè)技術(shù)的應用
3.1 “精細農業(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(chóng)草害防治，即能降低用水、肥料、種子、農藥的投入，也能增加作物產(chǎn)量。
3.1.2 保護環(huán)境 根據農田作物定點(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，也能保護生態(tài)環(huán)境。
3.1.3 提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量 根據作物的實(shí)際需求，即能避免因過(guò)量施用化肥、農藥、水帶來(lái)的副作用，造成作物減產(chǎn)，品質(zhì)下降，也能改善因缺少養分造成的減產(chǎn)和降低作物品質(zhì)。
3.
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