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[关键词] 农业科技 精准扶贫 区域发展 科学发展观
[中图分类号] F323.8 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2017)03-0013-02
农业是我国的基础性产业,在新时期农业的发展受到高度重视。在科技创新方面,农业科技也得到大力的发展。在调查分析之后发现,在新时期的扶贫工作中,农业科技发挥着巨大的作用。从整体上看,农业科技创新驱动精准扶贫工作朝着健康稳定的方向发展,但是在具体的实践过程中仍然存在一些问题制约着新时期农业的发展。要在实践中不断解决问题,克服困难,推动扶贫工作的稳步进行,不断实现农业在新时期的新发展。
1 创新农业科技驱动精准扶贫工作的背景
在新时期创新农业科技驱动精准扶贫工作是多个方面因素综合作用的结果,在对其进行调查分析之后发现主要表现在以下几个方面:
1.1 科学发展观的引导
在新时期科学发展观成为经济发展,社会进步的指导思想,科学发展观要求统筹发展,农业在新时期发展受到工业、第三产业的冲击,在科学发展观的指引下,农业发展受到高度重视,在此背景下科技创新对于农业发展有着很大的作用。同时在扶贫工作中农业科技的发展扮演着不可替代的角色。因此可以说创新农业科技驱动精准扶贫工作是新时期科学发展观的内在要求。
1.2 农业发展自身的要求
新时期社会全面发展,农业作为社会发展的一部分,在新时期也是如此,其自身处于不断的变革与发展。在此过程中,针对农业精准扶贫工作问题,要求农业不断的向前发展,从而实现农业的进步。同时在整个发展的过程中,要求相关科技不断的进行创新,在不断创新的过程中推动扶贫工作的正常进行,从而实现农业的发展。由此可见,创新农业科技驱动精准扶贫是农业自身发展的要求。
2 新时期农业精准扶贫工作的发展现状
在新时期农业精准扶贫工作在新时期受到高度重视,科技创新为其发展提供了重要的动力。在调查分析的过程中发现其发展现状可谓是喜忧参半,具体的表现为以下几个方面:
2.1 农业精准扶贫工作朝着健康的方向发展
在新时期农业发展虽然说受到工业等第二产业和服务业等第三产业的冲击,但是就整体上来看,农业精准扶贫工作朝着健康的方向发展。农业科技的不断创新,是农业的发展模式发生了巨大的变化,同时使整个农业发展的质量和速度不断提高。对于农业扶贫工作来讲,工作的质量和效率也得到大幅度提高。在此过程中农业精准扶贫工作发展态势良好,前景十分光明。
2.2 农业精准扶贫工作仍然存在一些问题
农业精准扶贫工作在新时期虽然发展前景光明,但是在具体的发展过程中仍然存在一些问题,在充分调查分析之后发现主要表现在以下几个方面:
2.2.1 受传统思想理念的影响
在新时期农业发展的过程中,其发展理念和发展模式根深蒂固。在调查分析的过程中发现在扶贫工作中,不少人仍然受到传统理念的影响,在科技创新方面畏手畏脚,没有大的作为,导致在新时期农业扶贫工作仍然处于落后状态,长此以往制约了农业在新时期的发展。
2.2.2 缺乏创新的基础
农业是我国的第一产业,其发展历史悠久,而且与其他产业相比,农业比较落后,对于科技创新来件,无论是创新需要的人力、物力还是财力,就目前实际情况而言,农业仍然无法提供合适的条件,导致农业科技创新进程缓慢,对于扶贫工作来讲也受到一定的制约,限制了农业在新时期的健康发展,甚至在一定程度上拉大了农业与其他产业的差距。
2.2.3 缺乏人才支持
人才是新时期社会发展,科技进步必不可少的因素。在农业科技创新中也是如此,在实践的过程中,发现农业科技创新缺乏专业素质的人才,原因是多个方面的,一方面具备高素质的人才不愿意到农村工作,为农业发展服务,另一方面农业科技创新对于人才的吸引力不够,导致农业科技创新出现落后的现象。
3 创新农业科技驱动精准扶贫工作的具体措施
农业科技创新在新时期发展面临一定的问题,但是要在实践中不断的找到解决问题的措施。笔者认为可以从以下几个方面入手:
3.1 加大宣传力度,扫清思想障碍
在新时期农业科技创新相关部门要充分使用新时期的媒体设备,从思想入手,将科技创新与扶贫工作全面的进行宣传,从而使更多的人认识到科技创新的作用和重要性,同时使一些相关人才可以扫清思想障碍,从而积极投身农业科技创新之中,为农业发展服务,推动扶贫工作的深入开展,实现农业的长久发展。
3.2 提供政策倾斜,提高自身实力
在新时期政府相关部门要提供政策倾斜,在实践中不断的鼓励相关人员参与到科技创新之中,同时为农业科技创新提供坚实的人力、物力和财力支持,不断建立健全相关规章制度,为农业发展打下坚实基础。此外对于农业自身而言,要紧握时代潮流,把握时代脉搏,不断提高自身实力,提升吸引力,使更多的人才可以投身农业科技创新工作之中,促进扶贫工作的深度开展,促使农业实现在新时期的新辉煌。
小结
扶贫工作是科学发展观指导下的重要工作内容之一,关乎社会公平。在新时期农业发展的过程中,要创新农业科技驱动精准扶贫工作的顺利进行。同时在实践中要不断的发现问题,积极找到解决问题的措施。从实践出发,追求理论创新和技术创新,推动扶贫工作的健康运行,促进农业在新时期实现新的发展。
参考文献
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[2]张静;我国农业科技创新能力与效率研究[D];西北农林科技大学;2011年
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[4]吴科举;改革开放以来党对农业科技创新问题的探索及经验[D];东北师范大W;2015年
农业机械与电子信息技术的结合、交叉、渗透发展是适应科技发展和社会需求的必然趋势。在科学、技术、理论、设备更新的推动下,农业生产加工在经历多重变革后逐渐向成熟化、信息化、智能化方向发展。本文结合中国农业科学技术出版社出版的《农业机械信息化与智能化技术》一书,分析如何运用农业机械和电子信息技术服务现代农业发展。电子信息技术发展的基础是计算机技术和通信技术。电子信息技术广泛应用于各行各业,对于促进农业现代化来说是必不可少的。因此,探索农业机械设备与电子信息技术的融合创新具有重要意义。
一、农业机械与电子信息技术
从农业机械生产、农业生产实际发展需求来看,自动化、信息化已然成为我国农业生产的主要趋势。第一,农业机械的自动化程度不断提升,农村农业生产机械化应用水平、规模空前。农业生产自动化和机械化可以解放劳动力,提高农业生产效率,提升农业生产整体收益和能效。目前,仍有部分贫困落后地区,农业机械化应用程度较低,人力、畜力劳作仍占很大比重,应切实提升其农业生产机械化、智能化普及应用程度,促进农业发展,农民增收,提升经济文化水平。第二,农业机械设计应考虑其性能和便利性。在设计农业机械的时候,要充分考虑使用环境的多样和复杂性,使用过程的安全性、舒适性,因而需要设计多种必要的安全防护装置,例如减震、防噪、防晒、防雨等。《农业机械信息化与智能化技术》结合我国农业现代化发展趋势和新兴技术应用发展前景,细致阐述了农业机械与现代智能技术结合、创新的基础概述和主要理论。该书着重讲述了农业机械与电子信息技术相结合的优点,介绍了结合后需要注意的关键点,同时为加深读者印象、强化理解,还精选了农业机械与电子信息技术结合的经典案例。
二、电子信息技术与其他技术的结合
(1 )电子设备与农业机械农业机械与电子信息设备的结合应用可以显著提升农业机械操作的精密度、智能度,同时实现对农业机械操作、设备状况的实时监控,既为农业机械设计创新提供更为精准的数据反馈,还可以为农业机械应用提供安全保障。电子设备与农业机械结合依赖于ECU这一终端设备,该设备主要用于机械的自动化控制,操作者只需要事先在某一模块按照实际情况和生产需求输入与之相对应的指令,农业机械就可以按照指令完成相应工作。(2 )通信技术与农业机械农业机械与通信技术结合主要体现在两方面,一方面是应用无线电技术,另一方面是应用总线通信技术。应用无线通信技术,可以通过设备对农业机械随时随地进行精确、远程控制操作,打破时间等多重限制。与此同时,随着农业机械与通信技术融合渗透持续深入,农业机械生产动态化、现代化管理模式已初见成效。(3 )统计信息技术与农业机械与其他科研领域一样,农业机械生产、设计也需要使用大量的数据信息,用于农业机械设计、调试、修理及应用,故在农业机械设计中可以结合信息技术设置相应的数据信息收集、管理装置和设备,切实提升农业机械的网络管理系统在面对繁复的数据信息时的管理能效性,进而为农业管理决策提供更为精准、有效的信息参考。使用PLC与农业机械进行结合,从而实现农作物精准化、自动化播种和收割。《农业机械信息化与智能化技术》详细介绍了PLC与农业机械的结合路径和策略,以及每种结合的特点。更重要的是该书探讨了农业机械与多种新兴技术和理论结合方法,以及相关典例分析,为读者强化理解提供便利,并给予读者农业现代化发展方面的启示。农业机械与电子信息技结合实践应用主要体现在以下几个方面:人机接口,应用总线通讯技术,结合应用管理决策技术。《农业机械信息化与智能化技术》不仅对农业机械与电子信息技术结合应用三大方面的多种具体场景做了详细介绍,并指出目前技术方面存在的不足和缺陷,为读者指明农业机械现代化发展创新的方向。综上所述,对于农业机械发展而言,进一步结合电子信息技术创新探索具有诸多优势和广阔发展前景。电子信息技术与农业机械结合可以有效提升农业机械操作、应用、管理实践的安全性、精准性、智能性,同时能够提升农业机械应用多元性。《农业机械信息化与智能化技术》书末还就农业机械智能化、现代化发展作出展望,可为农业机械设计、应用提供参考,也为高校农业相关专业教育教学创新和改革提供了思路。
【关键词】互联网+;农业;精准扶贫
一、黄冈市互联网+农业的发展背景与现状分析
1.发展背景
黄冈市作为国家重点贫困城市,地理环境较好,相较于工业经济,农业经济的发展更有优势。为了摆脱贫困的现状,如何合理利用现有自然资源,发扬“绿色人文”的农业文化,将农业与互联网+技术相结合,逐渐实现由粗放型向集约型农业转变,是实现农业精准扶贫的必经之路。
从物联网技术的运用来看,作为重视农业发展的黄冈市,此次物联网技术在农业领域的全方位运用处于创新性改造的核心地位。对于黄冈市发展现代农业而言,应该充分抓住这一契机,利用物联网技术创新农业生产运营模式。
2.发展现状
建立农业观光园,创新农业营销服务,大力发展智慧农业,逐步实现市校结合,是目前黄冈市农业发展的基本思路。因此,互联网+技术更好地应用是当前农业现代化的新思路。
(1)增长方式:数量增加向质量效益并重转变
在黄冈市农田里,水稻生产标准化、集约化、规模化、机械化水平实现了大幅度提高,同时结合草食畜牧业发展,“粮改饲”“油菜―再生稻”、“两种三收”的高效生产模式得到推广。黄冈市加快了良种引繁推广步伐,建立一批市级标准化示范园。如2016年上半年,黄冈市建立了市级标准园13个,其中茶园3个,药园4个,桑园2个,果园4个。同时推行“公司+合作社+基地+农户”的发展模式,实行订单化生产,大办样本示范点,推广中稻再生稻、春秋青饲玉米连作、虾稻共生等高产高效种养模式,亩平纯收入较单纯种稻可增收1800元以上。
(2)农业功能:生产向生产、生活、生态功能并重转变
黄冈市举办了英山茶叶节、蕲春李时珍医药文化节、武穴油菜花节等一些大型活动,使农业内部发展潜力被充分挖掘;休闲采摘基地涌现,如:麻城市纯阳山生态农业观光园、浠水金藤葡萄休闲农场、猕猴桃基地,黄梅蓝莓基地,使一二三产业融合发展。
(3)经营形式:分散经营向集约经营转变
黄冈市农村积极推进土地流转,发展适度规模经营,土地向种养大户和农民专业合作社集中,企业向功能园区集中。黄冈市同时支持龙头企业、种养大户组建以生产、销售、科技、农技等为合作载体的农民专业合作社,已发展农民专业合作社等新型农业经营主体7700家,其中种粮大户1373个,家庭农场42家,粮油专业合作社199家,规模以上畜牧龙头企业96家,规模以上养殖龙头企业(基地)358家,牧业专业合作组织1503个。黄冈市农业产业化发展较为稳健,规模以上农产品加工企业达到512家,其中农业产业化国家级重点龙头企业2家,农业产业化省级重点龙头企业72家。
3.“互联网+农业”发展
黄冈市的“互联网+农业”主要从3个方面体现。第一,创新农业营销服务。培育新型流通业态,引导各类农业经营主体与电商企业对接,扩大农业对外宣传和合作,强化农产品产销接。第二,大力发展智慧农业。制定“智慧农业”科学发展规划,加快与农信通、普天信息、电信、移动的深度合作,着力打造全市现代农业的数据汇聚中心。将信息化渗透到农户生产、经营、消费、学习等各个具体环节,实现农业信息与广大农户和企业精准对接,提升信息服务的精准化。第三,加快了推进“市校合作”。加快与武汉高校在农业生产基地、项目、科技、人才等多方面的交流与合作,提高农业科技创新效率。发挥农科院科研优势,加强农业科研成果的转化与应用,为产业发展提供技术支撑。
二、黄冈市农业现代化的具体问题
经实地调研发现,目前黄冈市农业现代化的发展面临着以下几点问题,是在进一步实现精准扶贫,全民脱贫需要首先解决的问题。
1.农业科研人员缺乏
现代农业的发展需要大量农业高科技人才的支持。黄冈市大学生创业基地的建立在一定程度上提高大学生综合素质的同时,也为黄冈市留下了大量重点高校的人才,但相对而言,专业技术型人才仍然缺乏,例如农业科技人才。
发展现代农业与高新技术密不可分,而贫困地区农民素质整体不高,科技、文化水平以及受教育水平较低,思想上有很多局限性,针对农业方面具体体现在以下四个方面:缺乏做大做强的意识、风险投资意识、竞争意识、品牌意识。
2.特色农业发展缺乏特色
农业现代化发展要从更多具有发展前景的农产品以及观光旅游区入手,黄冈市某些贫困县虽本着“特色农业”的思想不断发展特色旅游区,但由于缺乏整体规划和专业指导以及一些外部因素的影响,往往照搬一些地区的产业模式,使得农业结构趋同,资源配置效率低下。
三、对黄冈市农业现代化发展的政策建议
1.创建一村特色农业品牌
延续“一村一品”的思路,进一步调整当地农业结构,对本地特色农业资源进行整合,促进产业做大、做强。树立品牌意识,鼓励发展特色农业,形成自己的农业观光园,将农业发展与第三产业相结合。
2.吸引高科技人才,加强农业培训
在挽留人才、吸引人才方面,需要黄冈市市政府投入更多人力物力财力。更多的技术型人才愿意留在诸如北京、上海等一线城市。吸引更多的人才在黄冈就业创业,需要为高科技人才创造更好的发展研究条件,逐步扩大受益人群。同时,针对本地人才培养方面,要通过培养种养大户、加工大户、营销大户发展完善的产业链,综合形成农村经营大户,带动周边群众受益。同时,可以通过农业招商引资,引导当地群众利用土地入股、就地务工等方式参与产业开发,获取发展收益。
参考文献:
[1]刘玉忠,“互联网+农业” 现代农业发展研究[J].创新科技,2015.
[2]宋小路 赵丽艳 李琦,现代农业观光园的低碳规划设计路径[J].湖北工程学院学报,2016.
关键词:精准农业;实践;农田土壤养分;空间变异性
中图分类号:S158.3 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150732017
农业是每个国家发展的支柱产业,它历经千年的演变,从原始农业向现代化农业实现了过度,目前它正进入知识高度密集发展的新阶段。过去的农业生产技术较为落后,产出效率低,劳动者的能力得不到发挥,依靠农药、化肥进行生产还不利于农田产物的健康性。精准农业又被称为环保农业,是一种新的农业生产手段,其研究的动力是田间分布明显的差异性,有助于做好定量分析,突出先进技术的优势特点。然而,精准农业在实施过程中需要高技术配合,对信息资讯具有较高要求,难免产生农田土壤养分空间变异性。本文就结合精准农业在我国的发展现状,对农田土壤养分空间变异性进行研究,从而发挥精确农业的作用。
1 农田土壤养分空间变异性的研究现状
传统的农业生产在研究过程中手段策略相对单一,将一块地看做统一的单位进行处理,没有根据土壤的形成、不同结构和地形特点开展分类似研究,不利于提高农田的生产效率,还会造成浪费。现如今,人们对土壤的特性有了进一步的了解,对农田土壤养分空间变异性也有了研究。90年代后期,我国也在这方面进行了尝试性探索,采用以50米距离为间距的网格法采集土样,分析了牧地条件下土壤表层速效磷、钾等的空间变异性,并探讨了胺态氮、硝态氮、有水溶性钾、水溶性钙等在空间中的变异规律,绘制了具体的等值图标,使我国在该领域得到了突破性进展。
2 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的成因及研究对策
即便在土壤质地相同的区域之中,土壤的物理、化学以及生物特性也不是完全相同的,在平面和深度上不是均质样式,我们通常将这种土壤属性在空间上的非一致性叫做农田土壤养分空间变异性。土壤的变异包括系统变异和随机变异两种模式,引发土壤变异的原因也多样,例如水文、气候、母质、生物等等都会产生作用,而土壤中大量和微量的元素的变异性则取决于土壤母质的性质和地形位置,并与气候、大气沉降、降雨和农业措施等息息相关。其中,对土壤特性变异具有最大影响的是土壤的母质,母质是构成土壤的基础,它的差异小,空间出现变异的情况也小。据目前的研究表明,地形对土壤的肥力和有效水有较大影响,在坡度相似的位置,土壤特性也趋于相似。沙粒含量和ph值等土壤的物理特性,在复杂的丘陵地区具有较高的关联度,在不同的季节、年份,作物的产出数量也不尽相同,产量的时间变异占总量的变异数据高达60%以上。
在研究精确农业实践农田养分空间变异性成因和相关数据探索过程中,要利用经典统计学方法进行探究,采用最传统的估算土壤特性的方式,采用公式n=ta2S2/(x-Ⅱ)2进行采样分析,估算出变量x。一个随机变量Z的变化特征是由其概率密度函数P(z)来表示的,z为随机变量z的可能取值。地统计学方法可用于土壤特性空间变异研究的定量分析,研究区域化变量理论,变异函数是地学统计学方法的基本工具,它通过测定区域化变量分隔等距离样点间的差异来研究变量的空间相关性,并采用理论化模型求出某一区域的变异性特征。
3 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的发展前景
3.1 对农田土 壤进行研究的基础是采样工作,它是约养分研究的关键,在今后的发展中,还要结合最新的技术方式,采用适当的方法进行采样,利用最科学的方式研究农田土壤养分空间变异性是未来研究的重点内容。
3.2 土壤是不 断发展变化的时空四维有机体,将土壤养分空间变异研究与土壤养分补充、迁移、转化、流失等微观机理研究相结合,对于揭示土壤养分在四维尺度上的演变规律将具有重要的作用。
3.3 由于土壤 条件是一项复杂的内容,不能用单一的方法研究所有的现象。根据不同研究方式的特点,将地统计学与其他方法相结合,根据土壤具体情况实施变异性研究就显得极其重要。
3.4 随着社会 科学技术的迅猛发展,坚持采用新技术、新方式,利用现代化手段,采用精准农业实践对土壤养分空间变异性进行研究,并加入遥感影像、光谱信息、GPS定位系统,就成为了研究的新方式。
4 结束语
总而言之,农业是我国基础建设行业,它是国民经济的支柱,是社会发展的基础。精准农业思想是一种新的农业技术运用手段,能够有针对性的探究农田的特点,找到土壤养分空间变异性出现的具体原因。为了促进我国农业的进一步发展,我国一定要找到传统农业研究存在的不足,科学使用精准农业实践方式对土壤进行探究,突出它的优势特点,减少误差现象,从而做出精确的分析。
参考文献
关键词:农业机械;新技术;计算机视觉
在农业中大力发展机械新技术具有十分重要的意义。首先,通过实施农业机械化建设,采取更多的机械新技术,可以促进农业生产力的提升,提高农业生产效率;其次,通过农业机械新技术,可以最大程度的解放农村劳动力。
1农业机械新技术的发展与应用
1.1计算机视觉技术
因为在当前的经济社会,农业经济效益高低在很大程度上取决于农产品质量好坏,优质等级的农产品价格会更高。但是如果以人工方式对农产品进行分类,不但费时费力,而且效率很低。而通过计算机视觉技术则可以很好的解决这一问题。其主要是依靠图像处理、视觉模拟等先进技术作为技术依据来对农产品品质进行分级检验。现如今,计算机视觉技术还在农业机械收割、播种等领域有所涉及,但目前还无法有效处理快速获取动态图形信息,为收割、播种这一领域的应用带来了一定的难题,还需要相关人员继续进行研发[1]。
1.2人工智能技术
人工智能是当前社会上讨论的热点话题,是最前沿的高科技之一。将人工智能技术应用在传统的农业中是时展的需求,也是未来的主要发展趋势。美国等发达国家已经初步将人工智能技术应用在实际的农业生产中。如美国农业已经开始使用激光拖拉机,实现了人工智能操控拖拉机的方向、所在位置和工作动态,极大的解放了劳动生产力,提高了生产效率和操作精准度,也使得农业生产更加舒适省力,尤其适宜大规模的农业生产。
1.3自动控制技术
在农业生产中,自动控制技术的应用较为广泛,但是还有很大的应用与提升空间,尤其是在一些特殊生产领域,依然还属于机械新技术。例如,在蔬菜大棚的农业生产中,通过自动控制技术就可以自动对大棚内部的温度与湿度进行合理的实时调节,不但使调节后的温度湿度更加科学精准,更适宜蔬菜的生长,也大大减少了人力劳动工作量。
1.4联合耕作机械技术
所谓联合耕作,就是指两个或两个以上的机械一起使用进行农业耕作。通过联合耕作,可以缩短农业生产时间,提高农业耕作效率。通过采取联合耕作机械技术,可以一边耕地一边播种,也可以一边采收农作物一边打碎秸秆。这样的耕作要比传统耕作更加高效省时,在农业生产中发挥了非常重要的作用。
1.5液压机械技术
采取液压机械技术,不但能够节省大量的能源,减少对自然环境的污染与破坏,还能够保证农业生产的稳定性,不会因为其他因素影响其工作效果。这是因为与其他的农业机械相比,液压机械采取静液压转动技术,根据实际需要调节转速,不但对机械本身的使用寿命有很大益处,也提高了农业机械生产的稳定性。另外,采取液压机械技术,最显著的优势除了节能环保以外,还在于其不会发生任何泄漏,所以不会对土壤造成污染,这也农业机械化生产中很关键的一点。
2农业机械新技术的发展前景及对策
农业实现机械化生产是必然的发展趋势,因此农业机械新技术的发展前景十分广阔。在此形势下,需要进一步采取有力措施,促进农业机械新技术实践运用水平的提升[2]。
2.1政府及有关部门应大力扶持农业机械新技术
农业现代化的进程为缩短城乡差距做出了很大贡献,但受生产力水平的限制,农村经济依然比较落后。在此情况下,政府应当大力扶持新型高效农业机械技术的研发和应用,并提供相应的优惠政策和补贴政策,为农民负担一部分的购置机械费用,促进农业机械新技术快速转化为生产力,提高农业生产效益,增加农民经济收入。
2.2大力推广农业机械新技术
我国是地大物博的农业大国,各个地区都有农业生产,但是农业机械新技术在研发应用时往往只是先在一部分发达地区实施。而在偏远地区,人依然是最主要的劳动力,新的农业机械无法普及到这些地区,极大的限制了我国农业经济的发展。为此,新时期下还需要大力推广农业机械新技术,使更多的地区实现高科技的现代化机械生产。
2.3注重机械化生产的节能性
在农业生产中,机械化生产与人工生产之间存在的区别之一就是人工生产时会更加注重对资源的利用,而机械化生产有时则会造成生产原材料的浪费。例如在玉米的采收中,人工采收基本可以实现颗粒归仓。但是机械收割则有可能无法将倒在地面的玉米采收起来。这与农业机械化建设的初衷是背道而驰的,因此在使用农业机械新技术时,应该要注意节约资源,避免浪费,实现工作效率和生产效益的双赢[3]。
3结束语
综上所述,在当前我国的农业发展过程中,农业机械化新技术具有很大的发展前景与发展潜力,并且在很多领域都还有很多的可发展空间。这就需要技术人员不断的积极研发更多更高效的农业机械技术,同时还需要国家给予一定的支持,做好农业机械新技术的推广工作,从而最大程度的将人工劳动力解放出来,促进农业现代化的发展。
参考文献:
[1]王丽芬.农业机械新技术的应用与发展[J].南方农机,2016(11):22+28.
[2]李锦图.农业机械新技术应用探索[J].农业工程,2016(6):13-14.
【关键词】自动控制;滴灌技术;农业建设
1引言
水是生命的根本,是不可代替的资源,同时也是农业发展不可或缺的因素。近年来,随着城市现代化的发展,经济水平和人口的不断提升,水资源的不合理运用现象越来越严重,许多地区缺水大旱,农业得不到水的灌溉,而且农业灌溉效率低下现象也普遍存在。这一系列问题都警示水资源的不合理运用将会对人类和社会造成越来越不可估量的危害。因此,国家实施了滴灌技术,改变了传统的灌溉方式,发展节水灌溉技术,科学应对水资源短缺问题,使灌溉技术脱离人工控制,运用自动化的技术进行农业灌溉。从而降低了农业生产成本,改善农业生产方式,是一项利国利民的节水技术。
2自动控制精准滴灌技术概述
自动控制滴灌技术是针对高效利用水资源而实施的一项技术,对农业的可持续发展和保护生态方面有重要的意义和作用。而且脱离了人工的控制,自动控制的滴灌技术更加提高了农业灌溉的效率,节约成本。
2.1自动控制精准滴灌技术的含义
节约水资源是自动控制精准滴灌技术的直接目的,这种技术改变了传统的灌溉技术,高效率用水资源,通过现代化科学技术来改变水资源浪费和农业灌溉不合理的现状。自动控制精准滴灌技术通过滴头,每次用小量的水准确直接的对土壤进行灌溉,避免不必要的浪费。自动控制精准滴灌技术不仅完善了灌溉技术的不足,同时也促使灌溉技术的进一步发展。
2.2自动控制精准滴灌技术的发展现状
农业灌溉技术的发展出现了不同的灌溉技术,以喷灌和滴灌最为普遍。我国也大力推广滴灌技术,自动控制滴灌技术得到越来越多的应用,随着电子、科技的发展,自动控制滴灌技术也将进一步得到发展。滴灌技术在世界上也得到广泛应用,一百多个国家实行节水灌溉技术。自动控制精准滴灌技术农业发展、国民经济和社会发展都有推动作用。这项技术在国内的发展前景也会越来越好。
3自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究
自动控制滴灌技术的发展应用在农业上,推动了农业的科技化发展,自动化的灌溉技术,不仅减少了药物对农作物的伤害、保护了生态环境,同时也节约了人力物力。广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案和南宁市府城镇百香果滴灌实践技术为案例具体介绍自动控制精准滴灌技术在农业建设的应用研究。
3.1以广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统设计方案为例
广西农田智能化灌溉系统中滴灌自动控制系统采用了自动控制滴灌技术,运用网络和自动控制相结合的技术对土壤进行控制。实现了水资源的最大化利用。通过计算机远程控制,为实验基地的每块土壤进行精准的灌溉和管理。
3.1.1滴灌系统规划布置
滴灌系统规划布置的首要因素是泵站位置的选择,位置不能选择贫瘠的土壤,相对集中靠近路边的位置是最佳选择,其次输水管道的选择也应该合理,项目资金节约化,管道的内径和长度要适宜。设备选择先进、适用、合理的这样能更大的发挥滴灌技术的作用。管道的选择要考虑土地、水源等,尽量使管道系统相对均衡。
3.1.2控制调节和保护设备
自动控制滴灌要控制好设备的保护和技术的控制,电磁阀的设置要考虑便于管理、控制流量等,在首部水泵前安装逆止阀。排气阀要安装在干管始端。压力表、阀门箱要安装在合理的位置,便于维修和使用,同时也避免受冻。
3.1.3滴灌系统电路设计
电路的设计很关键,采用交流电磁阀控制,控制滴灌电磁阀配送和输出电。
3.2以南宁市府城镇百香果种植基地自动化控制滴灌工程为例
南宁市府城镇百香果种植基地于2013年就开始建设,经过几年的灌溉项目建设,积累了丰富的节水用水经验,使用了自动化控制滴灌技术,为其他地区的自动化滴灌技术的发展起了带头作用。
3.2.1项目建设情况
南宁市府城镇百香果种植基地启用了自动控制的滴灌技术,主要农作物是百香果。其灌溉采用的是两种方式结合灌溉,冬季采用周边山塘水进行大水漫灌,在农作物生长期则采用滴灌技术。
3.2.2自动化控制系统的组成及功能
自动控制灌溉技术能够将水资源和化肥平均的分配到土壤中,让农作物更好的平衡吸收。自动化的控制会对流程中每个步骤进行严格的检验,使之保持在合理范围内。系统自动记录每个灌溉系统的运行时间和总水量,还安装了防盗装置,对设备故障自动检查对系统运行中的破坏还可以进行警报,准确的指出故障位置和故障类型,对湿度和降雨量准确测量。
3.2.3自动化控制滴灌工程建设对南宁市府城镇百香果种植基地的作用
自动控制滴灌技术由机器对农作物的灌溉进行控制,摆脱了认为的控制,也就避免了人为因素的误差,更有利于农作物更好的生长。自动控制滴灌是农业灌溉与时代接轨的标志,是农业现代化的必然结果,农业要想产量高、效率高必须运用现代化技术带动发展。自动控制灌溉更加便于操作,更加有效的控制了灌溉时间,从而节约了水资源和劳动力。实验区自动控制滴灌技术的实施,同时也为实验区积累了经验,为其他地区提供了借鉴的经验。
4自动控制精准滴灌技术在农业建设中存在的问题
自动控制滴灌技术有其优势也必然存在弊端,这项科技化技术在其他设备保护、造价和控制精准度等等方面都存在着不足。
4.1田间设备的保护问题
自动控制滴灌技术的实施运行需要通过无线进行数据传输,无线设备容易被损坏,在设备运用过程中很可能对无线传输进行不必要的干扰,造成数据传输不准确。同时线路也容易受到人为的破坏,导致线路传输工作无法正常运行。
4.2系统造价过高
自动控制滴灌技术需要通过计算机进行控制,是一项现代化技术,需要人力物力以及资金的支持,而很多地区无法大面积使用这项技术也是这个原因。这是自动控制滴灌技术存在的一个弊端。
4.3水肥监测精度与控制精度的统一性不够
要进行自动控制滴灌技术就要配合进行土壤水分检测,而检测由于资金并不能覆盖大面积,这就造成数据是能反映部分土壤情况,不能代表大部分。养分监测和作物监测同样不能覆盖大部分,因此水肥监测精度与控制精度无法统一。
5结语
自动控制精准滴灌技术不仅推动了我国农业的专业化发展,同时也推动了现代化、科学化的进步。作为现代的灌溉方式,自动控制精准滴灌技术必须发挥其优势,完善其不足,扬长避短,不断的在实践中发展。同时也要根据农业具体实践来相应的改变技术的实际应用,推动自动控制精准滴灌技术的进一步推广和发展。
参考文献
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关键词:农业信息化;获取方式;农业大数据;环境监测
农业经济是我国国民经济重要组成,农业发展会对社会发展产生直接影响,因此国内一直极为重视农业发展,并开始将多种科学技术运用到了农业领域之中,在这种背景下农业大数据价值开始凸显。但由于农业大数据存在着结构较为复杂且形式变化多元等方面的特征,导致处理难度相对较大,因此为对大数据进行准确获取与合理运用,首先应对“农业大数据”概念进行明确,以便大数据后续工作的顺利开展。
1农业大数据
所谓农业大数据,就是指大数据理念与技术等,在农业领域中的实践与运用。数据中融合了农业季节性以及地域性等方面的特征,并在融合与转化过程中,逐渐形成类型多样以及来源广泛等特有特征,直接加大了数据分析与处理的难度。数据包含农业领域多个环节,像育种、耕地以及播种等,都会产生一定量的数据,相关人员需要跨业务、跨行业对数据进行收集与分析,以保证数据可视化效果。按照产业链条而言,国内农业大数据目前集中在农业管理、环境、资源以及生产等领域,其中环境与自然资源,以气象资源以及水资源等数据为主;生产数据则以养殖业与种植业生产数据为主;而市场数据,不仅包含市场信息与价格,同时生产资料以及供求信息等内容也涵盖在其中。事实上,利用大数据技术进行农业数据管理,能够成功推动国内农业信息化步伐,能够通过将大数据技术和其他农业领域技术有机结合在一起,可以为农企业发展与农业科研等相关工作,提供新思路与精准数据,这对于我国农业发展而言,极为有利,可以有效消除农业信息化发展中所面临的瓶颈问题。
2农业大数据获取
在对大数据进行获取时,有关人员需要对农业大数据特征进行深入研究,并要以此为依托,逐渐探索出适合的数据获取方式,以保证最终数据获取质量。在进行数据获取过程中,相关人员应按照数据类型,采取相应的收集手段。(1)在对农业生产环境数据进行获取过程中,可以利用传感网以及智能传感器等技术,对动植物生长相关因素,向空气污染程度以及土壤温湿度等进行监测与收集。随着传感器基础以及其他检测技术的不断创新与升级,目前农业环境数据检测精准度以得到切实提升,而传感器终端成本费用却在逐渐减少,该数据收集方式发展前景较为理想。(2)在对变量信息进行采集过程中,要对农田内土壤含水量以及作物病虫害等动态化信息进行实时监控,一般会通过非接触式遥感技术或接触式传感技术等,对信息进行获取。由于变量信息主要是为农业精准化工作进行服务的,要保证信息的精准性与实时性,以保证变量信息收集质量,确保可以为精准化农业生产做出准确指导,进而为各种精准化农业种植手段开展打下坚实基础。(3)“生命信息智能感知”指的是,对动植物活动以及生长等规律进行感知的指标数据,向动物运动轨迹以及植物生理信息等,都属于该感知范畴。目前较为常用的感知技术主要包括机器视觉技术以及热红外技术、光谱技术等,这一指标能够改善以往过度依赖人工检测数据获取的弊端,感知结果更加准确、智能,能够将动植物自身情况以数据化形式展现出来,以便相关人员对检测对象进行监测与管理。(4)在对市场经济数据进行收集过程中,要对产品生产成本、生产以及进出口实际情况等内容实施动态化采集。由于数据获得过程需要涉及农产品质量安全、农业流通以及农产品价格等内容,动态性以及突发性特点较为突出,所以数据收集流程也相对较为复杂,需要将专业群体、智能终端以及通信网络等内容组合在一起,而随着移动信息技术的不断完善,该类型数据采集也开始转向智能终端,4G基层农技推广平台就是典型的市场经济数据收集方式。(5)网络数据抓取模式,是指通过对网络数据抓取技术,像“爬虫”等技术的运用,完成对博客、网站以及论坛等涉农数据的提取,以实现对各项数据的动态化监测与定向化收集。例如运用“爬虫技术”进行信息获取时,能够以每月几十亿网页数据收集的频率,对相关数据量进行处理,可以通过分布式的排布方式,保证该项技术数据收集质量。此种网络数据收集模式更加符合信息化时代的特点,数据规模也相对较为庞大。
3农业大数据利用
(1)在农业生产中的运用。大数据在农业生产中的运用极为广泛,其可以通过在生产现场布置传感节点的方式,对所在地土壤化肥浓度以及环境温湿度等内容进行监测,并完成对相应数据的采集、处理与分析,能够从中挖据出有利信息,以帮助人员明确生产环境状态,进而结合经济以及持续性发展等因素,构建起智能化产业发展模型。而相关人员可以按照这一模型,进行追肥或提高土地含水量等处理,并会按照土地情况,进行科学选种、育种,实现精准化农业种植,可以真正做到精准防控病虫害以及灌溉、施肥等处理,保证农产品生产品质与数量,以便为种植户带来更多客观的经济收益。(2)在生产环境监测中的运用。农业生产环境因素较多,整体环境监测体系属于系统性工程,需要涉及自动化控制、农业信息获取以及网络通信等多项技术。通过建设环境监测系统,在进行水产养殖以及粮食作物生产过程中,相关人员可以通过对传感器技术的运用,对养殖以及种植环境进行全面性监测,并会对监测结果进行处理,将其以数据化的方式呈现出来,以保证人员对作物生长环境营养成分以及动物生长环境状态进行明确,以做出针对性环境改善方案。技术人员要对数据传输精准度以及效率等进行保证,要确保在数据综合程度不断增强的条件下,可以合理对大数据技术进行运用,可以对动植物展开长期性动态监管模式,进而为动植物工厂化以及集约化管理的开展做好铺垫。(3)在食品、产品安全监测中的运用。由于农副产品安全事件频发,导致社会极为注重农产品以及食品安全,有关部门会对产品与食品安全情况进行重点控制,所以农业大数据也会在产品与食品安全检测中进行运用。有关部门会对食品、产品生产环境以及仓储加工等环节进行监控,并按照所得数据与相应标准进行比照,以判定是否存在超标等不合格问题,并要就可能问题进行预警,进行展开危险源查询以及消除等一系列处理,从而实现对产品安全性的高效管控。(4)在农情监测中的运用。实施农情监测的主要目的,与农业生产环境监测基本相同,都是通过对信息数据的收集与分析,为农业生产与管理进行服务的。相关人员可以通过建立农情检测系统的方式,对农业数据进行合理处理,以为农业生产提供准确数据信息。在具体使用过程中,相关人员可以通过对遥感技术以及其他信息技术的使用,对农业灾害以及农作物长势等情况进行监控与分析,并会做出综合性评定,以为农业生产进行服务与辅助。但这一监测系统不仅有着远程监控与管理的优势,同时还存在海量数据融合处理方面的弊端,加之农业信息数据量的不断增加与传感器分辨率辨识度要求不断升高等方面诉求,都为遥感数据分析工作开展增加了难度,这也是今后技术人员需要进行研究的主要方向之一。此外,在开展农情监测的同时,还需要结合历史天气变化情况,构建起相应的天气变化识别模型,要利用该模式对一段时期内的天气状况与气候特点进行直观性分析,并以此为前提对将来一定时间内的天气进行预估,从而为农业生产与管理提供正确指导。(5)在产品市场追踪中的运用。农业大数据在市场追踪中的运用较为明确,就是会利用对消费者购买行为、产品销售价格以及销售需求等数据进行调查与分析的方式,明确各农副产品在市场中的实际供求情况,进而判断出农产品今后的价格变化情况与市场整体销售情况等,进而准确帮助种植物与养植物,对农副产品品种进行挑选,从而更好地迎合市场需求。目前我国农业大数据发展已经取得了一定的成绩,但在进行农业产业链普及过程中,还是遇到了诸多阻碍,在这种情况下,想要达到理想化产品市场追踪目标,科研人员需要不断对各种相关技术进行创新与完善。(6)在农产品物流中的运用。国内物流行业发展极为迅猛,为农产品物流建设与发展形成了良好的助力,民众可以足不出户品尝到本地以及其他地区的新鲜产品,切实对农产品销售范围进行拓展,这对于国内农产品市场发展而言是极为有利的。为保证农产品物流运输质量,物流部门应对农业大数据进行合理运用,要通过对产品配送、收购以及包装等环节数据的统计与整理,准确分析出物流各环节实际开展情况,进而完成对消费需求主体与农业主体的完美衔接,确保农产品价值可以得到切实提升。同时合理的数据分析模式,也能及时认识到物流运输中存在的问题,科学制定出产品最优配送线路以及物流中心位置,进而实现理想化物流管理模式。
4结语
通过文章对农业大数据相关内容的论述,使人们对农业大数据概念、特点以及类型等内容有了更加深入的了解。相关部门也应认识到大数据在农业信息化发展中所起到的作用,要按照现代化农业发展特点,结合各农业数据类型,采取相应的数据采集技术,保证数据信息采集质量。同时要对大数据进行合理运用,要将其真正运用到农业生产以及环境监测等多领域之中,确保大数据价值能够得到最大化挖掘,进而实现智能化农业生产与销售模式,为我国农业经济水平提升做出相应的贡献。
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[关键词] 地理信息系统 GIS 精细农业
[中图分类号] S126 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2014)04-0017-01
一、地理信息系统
地理信息系统(GIS):美国联邦数字地图协调委员会(FIC-CDC)关于GIS的定义及概念框架, FIC-CDC认为GIS是由计算机硬件、计算机软件和不同的方法组成的系统,该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。
二、精细农业
精细农业是综合应用地球空间信息技术、计算机辅助决策技术、农业工程技术等现代高新科技以获得“高产、优质、高效”的现代农业生产模式和技术体系。运用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术,对大田作物生产实施监控,从而提高农作物的产量和质量,最大限度地保护生态环境,节约资源,保证农业可持续发展。
三、GIS在精细农业方面的应用分析
地理信息系统萌芽于20世纪60年代,我国在80年代开始了这方面的研究和应用。
1.GIS在农业土地地块等级分类中的应用
利用GIS设定农业用地的取样位置,对农业用地的营养成分的抽样采集或者农业用地的年平均产量的数据整理,在Arcmap中借助于SQL语言的编辑筛选功能,从而把收集到的数据进行分类,以达到农业土地地块的分类分级的效果。
2.GIS在农业病虫害防治
在农业病虫害防治方面,主要是利用GIS与GPS、RS的有机结合来实现的,通过全球定位系统(GPS)和遥感技术(RS)把该区域内的农作物的长势情况以图像数据的方式传输给GIS,通过GIS软件对于图片强大的分析系统,分析出病虫害的传播、迁移、扩散规律和种群分布空间动态以及病虫害的发生和环境关系,对病虫害进行全方位、立体掌握[1],根据GIS图像数据的颜色值变化趋势从而能够准确的对于农作物的病虫害状况做出判断,适时地采取有效的病虫害防治措施。
3.GIS在农产品估产方面的应用
GIS与GPS、RS相结合,通过遥感技术(GPS)采集清晰的图像信息,全球定位系统(RS)进行精准图像定位,通过数据的采集、存储、分析和输出地面的要素资料,获得实况信息,再利用GIS对于采集到的信息进行高精度提取农作物的种植面积,遥感估产区划,估产产量分布图的生成与输出[2]。在我国,玉米、小麦、水稻等多种农作物已经用到遥感估产。
4.GIS在农产品的运输和销售方面的应用
在GIS中,通过对农产品集聚地和农产品运输道路的分布,利用ArctoolBox,建立消费群体和运输距离的缓冲区以及消费目标领域的地区分布等级,还可以利用ArctoolBox中的叠置分析,添加农产品销售和运输条件限制以及与其他农产品竞争力的权重系数,GIS强大的数据分析功能通过限制条件的叠加可以发生地区颜色的变化,从而可以很直观地分析出农产品的销售最佳途径。
四、国外精细农业发展现状
精细农业首先出现在美国,而法国对于GIS在精细农业方面的应用技术已经相当成熟,尤其是联合收获机产量图生成以及质量测定、施肥机械及电子化植保机械利用GPS和GIS系统进行变量作业已经成为现实[3]。法国在实现精细农业现代化的同时,还经常与其他国家经常进行精细农业这方面的科研和合作交流,在实现精细农业推广方面提供了有效的技术支持。
五、GIS的前景展望
1.“3S” ( RS、GIS、GPS)技术的集成成为一种必然趋势
建立基于“3S”的空间决策支持系统, 实现系统各部分间利用管理实时化、一体化、空间化。例如:利用GPS精确定位系统,在小麦或者玉米的收割过程中,均匀分布产量测试点,收集产量测试点的产量数据,把收集来的数据输入到GIS中与其原有的数据(土壤的PH值、土壤成分表等数据)进行汇总叠加,从而分析出农业用地中各种因素对农作物产量带来的影响,进而及时有效地做出解决方案,提高农产品的单位面积产量。
2.GIS与专家系统(ES)结合组成的智能GIS系统将成为未来解决农业领域空间复杂问题的重要途径。
利用GIS作为有效的交流平台,广泛开展农业专家系统的研究,建立成熟的基于GIS的数据自动采集和数据分析的专家系统和决策支持系统,利用智能型的GIS系统来解决精细农业中复杂难题。
3.GIS系统的发展将促使“3S”系统的快速集成
“3S”系统将为精细农业数据的自动采集、自动分析、自动处理和应用提供决策支持,提高“3S”的集成度,推动精细农业在中国的快速发展。
六、结束语
我国是一个农业大国,人口数量位居世界第一,而人均国土占有面积却很少,精细农业的优势在于既能提高粮食单位面积产量又能减少人力物力,因此精细农业已经成为了当代中国农业发展的必然趋势,而GIS在农业上的应用推动了我国精细农业的发展,只有把GIS和GPS、RS相结合组成的“3S”系统,甚至与专家系统(ES)、决策支持系统相联系应用到精细农业,参与到农业气象服务、农产品估产、采集和销售等领域中,才能实现农业数字化、产量化和规模化,在减少资源投入的同时又保证了农产品的产量和质量。
参考文献
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[3]张晓辉、李汝莘 法国的精细农业研究及应用现状 农机化研究,2002
关键词:精准农业;研究进展;发展方向
中图分类号:S-0文献标识号:A文章编号:1001-4942(2013)09-0118-04
我国农业资源约束日益突出,农业生态环境退化加剧,化肥占农业生产成本25%以上,但利用率仅为30%~35%,远低于发达国家的50%~60%,不仅造成了经济上的巨大损失,更带来了严重的地下水污染和生态环境破坏。国内外研究表明,精准变量施肥可使多种作物平均增产8.2%~19.8%,降低总成本约15%,化肥施用量减少约20%~40%,土壤理化性质得到改善。因此,解决上述问题的最佳途径是大范围地推广应用按需变量施肥的精准农业和测土配方施肥技术。
1 精准农业及其在我国的实践与发展
精准农业[1~5]又称精细农业,它以信息技术为基础,根据田间每一操作单元的具体条件,定位、定时、定量地调整土壤和作物的各项管理措施,最大限度地优化各项农业投入的量、质和时机,以期获得最高产量和最大经济效益,同时兼顾农业生态环境,保护土地等农业自然资源。
精准农业技术是基于信息技术、生物技术和工程装备技术等一系列科学技术成果上发展起来的一种新型农业生产技术,由全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、网络化管理系统和培训系统等组成。其核心技术是“3S”(即RS、GIS、GPS)技术[6,7]及计算机自动控制技术。
遥感(RS)技术[8]的主要作用是农作物种植面积检测及产量估算、作物生长环境信息检测(包括土壤水分分布检测、水分亏缺检测、作物养分检测和病虫害检测)、灾害损失评估。地理信息系统(GIS)[9]是精细农业技术的核心。应用该系统可以将土地边界、土壤类型、地形地貌、灌溉系统、历年土壤测试结果、化肥和农药使用情况、历年产量等各种专题要素地图组合在一起,为农田管理提供数据查询和分析,绘制产量分布图,指导生产。应用全球定位系统(GPS)可以精确定位水、肥、土等作物生长环境和病、虫、草害的空间分布,辅助农业生产中的播种、灌溉、施肥、病虫害防治工作。另外,农机具上安装GPS系统还可以进行田间导航,实现变量作业。
我国在1994年就有学者进行精细农业的研究。国家“十五”科技战略重点将发展精准农业技术、提高农业生产水平作为重中之重,并首次在“863”计划中支持研究机构进行精准农业技术自主创新。目前一些地区已经将精细农业引入生产实践中,在北京、上海、黑龙江以及新疆一些地区建立起一批精细农业示范基地,并取得了可观的经济效益。
2 国内精准农业技术研究现状
从技术角度来看,完整的精细农业技术由土壤及作物信息获取、决策支持、处方生成、精准变量投入四个环节组成(图1)。信息获取技术、信息处理与分析技术、田间实施技术是精准农业不可或缺的组成部分,三者有机集成才能实现精准农业的目标。
图1 精准农业(PA/PF)技术组成
2.1 土壤及作物信息获取[10,11]
由全球卫星定位系统(GPS)获得的定位信息、遥感系统(RS)获得的遥感信息和基础、动态信息构成了农业生物环境监测数据信息。
2.1.1 土壤环境信息的获取 (1)土壤养分信息的获取:土壤养分的快速测量一直是精准农业信息采集的难题。目前主要的测量仪器一是基于光电分色等传统养分速测技术的土壤养分速测仪,其稳定性、操作性和测量精度虽然尚待改进,但对农田主要肥力因素的快速测量具有实用价值。如河南农业大学开发的YN型便携式土壤养分速测仪[12],相对误差为5%~10%,尽管每个项目测试所需时间仍在40~50 min,但较传统的实验室化学仪器分析在速度上提高了20倍。二是基于近红外(NIR)多光分析技术、极化偏振激光技术、离子选择场效应晶体管(ISFET)集成元件[13,14]的土壤营养元素快速测量仪器,相关研究己取得初步进展,有的已装置在移动作业机上支持快速信息采集。
(2)土壤水分信息的获取:土壤水分的测量是精细农业实施节水灌溉的基础。目前常用的水分测量方法有基于时域反射仪(TDR)原理的测量方法、基于中子法技术的测量方法、基于土壤水分张力的测量方法和基于电磁波原理的测量方法[15]。
(3)土壤电导率信息的获取:土壤电导率能不同程度地反映土壤中的盐分、水分、有机质含量、土壤质地结构和孔隙率等参数的大小[16,17]。有效获取土壤电导率值对于确定各种田间参数时空分布的差异具有重要意义。快速测量土壤电导率的方法有电流-电压四端法和基于电磁感应原理的测量方法。
(4)土壤pH值的获取:目前适合精细农业要求的pH值检测仪器主要有光纤pH值传感器和pH-ISFET电极[18~21]。光纤pH值传感器虽然易受环境干扰,但在精度和响应时间上基本能满足田间实时快速采集的需要。基于pH-ISFET电极的测量方法具有良好的精度和较短的响应时间,但易受温度影响,需要温度补偿,且电极的寿命较短。
(5)土壤耕作层深度和耕作阻力:圆锥指数CI(Cone Index)可以综合反映土壤机械物理性质,表征土壤耕作层深度和耕作阻力[22]。圆锥指数CI是用圆锥贯入仪(简称圆锥仪)来测定的。圆锥仪的研制工作不断发展,从手动贯入到机动贯入,从目测读数到电测记录,出现了多种多样的圆锥仪。
2.1.2 作物生长信息的获取 作物生长信息包括作物冠层生化参数(叶绿素含量、作物水分胁迫和营养缺素胁迫)、植物物理参数(如根茎原位形态、叶片面积指数)等。作物长势信息是调控作物生长、进行作物营养缺素诊断、分析和预测作物产量的重要基础和根据。主要方法有三种:一是从宏观角度利用RS遥感的多时相影像信息研究植被生长发育的节律特征[23]。二是在区域或田块的尺度上,近距离直接观测分析作物的长势信息。三是基于地物光谱特征间接测定作物养分和生化参数。
2.1.3 病虫草害信息的采集 病虫害和杂草是限制农作物产量和品质提高的重要因素,及时、准确、有效检测病虫害的发生时间、发生程度是采取治理措施的基础。目前,病虫草害信息的自动快速采集主要是基于计算机图像处理和模式识别技术,以研究植株的根、茎、冠层(叶、花、果实)等的形态特征作为诊断判读的目标。主要分析方法有光谱特征分析法、纹理特征分析法、形状特征分析法等[24~29]。
2.1.4 作物产量信息的获取 获取作物产量信息是实现作物生产过程中变量管理的重要依据。国际上已商品化的谷物联合收割机产量监视系统主要有美国CASE IH公司的AFS(advanced farming system )系统、英国AGCO公司的FieldStar系统、美国John-Deree公司的Greenstar系统、美国AgLeader公司PF(precision farming)系统及英国RDS公司的产量监测系统等[30]。这些系统具有功能较强的GIS综合功能,能自动完成产量监测和生成产量分布图。我国谷物产量测产系统的研究起步较晚,目前尚在研制中。
2.2 决策支持与处方生成
分析决策系统[31]主要包括地理信息系统(GIS)、作物生产函数或生长模型和决策系统三部分,决定变量施肥效果[14]。
地理信息系统(GIS)用于描述农田属性的空间差异和建立土壤数据、自然条件、作物苗情等空间信息数据库,进行空间属性数据的地理统计。它主要应用于离线的处方控制方式中,而在实时控制模式中没有使用的必要。
作物生产函数或生长模型是生物技术在农业实际生产中的应用。它将作物、气象和土壤等作为一个整体进行考虑,应用系统分析的原理和方法,综合农学领域内多个学科的理论和研究成果,对作物的生长发育与土壤环境的关系加以理论概括和数量分析,并建立起相应的数学模型。该模型描述了作物的生长过程及养分需求,是变量施肥决策的根本依据。
决策系统根据农业专家长期积累的经验和知识或GIS与作物生长模型的组合分析计算[11],这些存储在GIS系统中的数据信息经由作物生产管理辅助决策支持系统,最终生成具有针对性的优化了的投入决策及对策图,即进行时、空、量、质全方位的田间管理实施处方图,得到施肥的处方图(离线形式)或具体的施肥量(在线形式),并将其存入存储卡或者数据库中,供施肥作业使用。
2.3 变量投入技术
由配套农业设施设备(ICS农机装备和VRT变量投入设备)组成调控实施系统,经全球卫星定位系统GPS定位,在田间管理处方图的指导下实施精细控制,田间实施的关键技术是现代工程装备技术,是“硬件”,其核心技术是“机电一体化”。田间实施技术应用于农作物播种、施肥、化学农药喷洒、精准灌溉和联合收割机计产收获等各个环节中。
3 国内精准农业发展对策
3.1 宣传普及,提升对精准农业的认识
精准农业技术本身能带来可观的经济效益和社会生态效益,同时对提高农民收入、减少农民劳动强度、改善环境质量等有非常重要的作用。
精准农业技术的推广应用涉及精准农业技术本身的发展、农业机械化水平、农业技术培训、农民承担生产风险的能力等,其中农业技术培训是推广应用过程中的关键。由于农民获得信息的渠道有限,只有通过农业技术培训,农民才能认识到精准农业技术的优点并在技术培训过程中掌握这项技术,精准农业技术才能在生产实践中大范围地推广应用。
3.2 完善精准农业的配套技术
通过测土配方和相应的变量施肥技术,改变农民传统施肥观念,根据土地的肥力现状按需变量配合施用肥料,提高肥料利用率,减少面源污染,增产增收。
做好精准农业资料收集和信息标准化工作,应用3S技术建立农作物品种、栽培技术、病虫害防治等技术信息网络以及农业科研成果、新材料等科研信息网络,实现农业资源的社会化、产业化。
3.3 选准适合国情的精准农业项目
我国大部分地区尤其是较落后地区的农村承包地普遍处于碎片化状态,难以支撑起发展精准农业的要求,必须通过土地流转达到规模经营的效果。
另一方面,随着农村市场化和产业结构的调整,在垦区农场(如黑龙江大型农场、新疆建设兵团)和大面积作物生产平原区建立“精确施肥”技术示范工程,或联合一些高效益企业(烟草企业、中药材企业等)带动“精确施肥”的发展是结合中国国情发展精确施肥的有效途径。
4 结束语
精准农业的发展在我国尚处于起步阶段,面临诸多问题与困难。而且我国土地相对分散,技术落后,环保意识不强,在相当长的时期内仍然是小农经济占主导成分。因此建立一个集资源化、信息化、知识化、生态化于一体的全方位生态系统,走具有中国特色的精准农业发展之路,是我国农业发展的必然。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中明确把农业精准作业与信息化作为农业领域科技发展的优先主题,精准农业对提高我国农业现代科技水平具有重要作用,具有广阔的发展前景。
参 考 文 献:
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