精细农业的技术组织、决策分析及在我国的应用实践
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精准农业的概念精准农业是当今世界农业发展的新潮流,是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统,其基本涵义是根据作物生长的土壤性状,调节对作物的投入,即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异,另一方面确定农作物的生产目标,进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”,调动土壤生产力,以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源,取得经济效益和环境效益。
精准农业由十个系统组成,即全球定位系统、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、系统集成、网络化管理系统和培训系统。
其核心是建立一个完善的农田地理信息系统(GIS),可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。
精准农业并不过分强调高产,而主要强调效益。
它将农业带入数字和信息时代,是21世纪农业的重要发展方向。
精准农业的发展历史海湾战争后GPS技术的民用化,使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展,使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。
1993-1994年,精准农业技术思想首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验。
结果用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右,而且减少了化肥施用总量,经济效益大大提高。
精准农业的试验成功,使得其技术思想得到了广泛发展。
近五年来,世界上每年都举办相当规模的“国际精细农作学术研讨会”和有关装备技术产品展览会,已有上千篇关于精细农作的专题学术报告和研究成果见诸于重要国际学术会议或专业刊物。
在万维网上设有多个专题网址,可及时检索到有关精细农作研究的最新信息。
美、英、澳、加、德等国的一些著名大学相继设立了精细农作研究中心,开设了有关博士、硕士的培训课程。
在发达国家,精细农作技术体系已实验应用于小麦、玉米、大豆、甜菜和土豆的生产管理上。
1995年美国约有5%的作物面积不同程度的应用了精细农作技术,近年来又有了更为迅速的发展。
精准农业发展现状、存在问题及对策初探钟书月精准农业的应用实践是解决中国农业目前面临的资源不足,利用率低和环境污染问题的有效途径。
本文分析了精准农业的历史和现状,提出了根据土壤形状,调节对作物的投入,解决土壤肥力、病虫害所需农业喷洒量、合理灌溉等问题,通过精算、诊断,优化和科学管理对作物投入物进行精确的田间管理,以最大程度地利用资源,改善经济和环境效益,促进农业经营流程化、规模化推进,加快我国农业现代化进程。
我国自古以来就是一个以种植业为主的农业大国。
人口多,人均耕地面积小,粮食生产在农业中占主导地位,如何提高农产品的产量和质量以及维持粮食安全已成为我国农业工作的重中之重。
精细农业的实施对农业的可持续发展和现代化具有深远的意义。
一、精准农业的概念和历史现状1、精准农业是当今世界现代农业发展的前沿,是具有创新意义的建立在高新技术、农业生产集约化、规模化的基础之上的一门由信息技术和大数据驱动的科学,是根据空间变异定位、定时、定量实施的一整套现代化农事操作技术和管理的系统,是农业生产由粗放型转向集约型经营的农业。
其关键技术环节包括农田信息获取,信息分析决策,田间变量实施等。
通俗的说就是,精准农业的理念是需要多少给多少,需要什么给什么。
2、精准农业的构成要素为:精准播种,精准施肥,精准施药,精准灌溉,精准收获。
精准播种技术既可以节约优质种子,又可使作物在田间获得最佳分布,为作物的生长和发育创造最佳环境,从而大大提高作物对营养物质和太阳能的利用率;精准施肥既可以减少因过量施肥造成的环境污染和农产品质量下降,又可以降低成本;精准施药实现了农业病虫害诊断、防治、预警等模式;精准灌溉可根据不同作物、不同生育期间土壤墒情和作物需水量,实时实施精准灌溉,从而大大提高水资源利用率;精准收获可做到颗粒归仓,并可根据一定的品质标准分级分类。
3、纵观数千年的国内外农业史,农业可归纳为4个时代,即农耕时代,机械化时代,农业服务业化时代和互联网时代。
基于北斗导航的自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用摘要:目前农业机械以大型化、高效化、智能化、自动化、作业精细化、电液一体化为主流,基于北斗导航系统的农机自动驾驶控制技术是现代农业生产的一个重要组成部分,作为农业机械智能化装备的关键技术之一,同时农机自动导航技术是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。
介绍了基于北斗导航的自动驾驶系统的组成及其工作原理,阐述了基于北斗导航自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用,分析了北斗农机自动驾驶系统相对于国外同等产品的优势。
关键词:北斗导航;自动驾驶系统;现代农业;精准农业;智慧农业;农业机器人;农业应用引言我国农业机械中使用的导航系统以 GPS 为主,系统稳定性和安全性方面存在着一定风险。
目前我国北斗导航系统已经开始投入使用,国家已经推出一系列基于北斗导航的补贴政策。
因此,基于北斗导航智能系统是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。
卫星导航自动驾驶技术的推广应用将促进农业高新技术的推广应用与发展,提高作业精度,提高土地利用率,减轻机手劳动强度,延长作业时间,带来经济效益,促进现代农业发展。
农机自动导航控制技术应用研究与实践,是现代化农业生产的实际需求与迫切愿望。
我国自主研发的北斗卫星导航技术的高速发展,为北斗应用开发平台的建设提供了数据基础和北斗应用经验,也进一步加快了农机自动导航控制技术在耕作、播种、施肥等农业生产过程的应用。
1 北斗导航自动驾驶系统的组成结构及原理1.1 总体构架北斗农机导航自动控制系统主要由自动驾驶控制系统一般由触摸屏、控制器、电动方向盘、前轮转向传感器、GPS定位系统、网络基准站组成。
网络基准站接收机将接收到的空间卫星发射的实时卫星数据通过电台/4G传送至用户观测站,用户观测站的接受机接受并实时解算当前位置坐标,并将自位置坐标与基准站传来的位置数据比较,得出观测数据的可靠性及计算结果的收敛性,以此为依据对解算结果进行分析,减少冗余观测量,增加观测结果的可靠性。
精确农业技术体系的组成、关键技术原理及其应用前景如何一、精确农业的概念精确农业亦称作“精细农业”或“精准农业”。
它建立在“空间差异”和“时间差异”的数据采集和处理上。
实时测知作物(畜禽)个体小群体或小地块生长及疫病的实际情况。
进而确定其针对件投入的最佳数量和时机,以求最优效果最低代价。
精确农业有广义和狭义之分。
广义的精确农业(PrecisionAgriculture)又叫精准农业、精细农业,包含种植业、养殖业、农产品加工业,即所谓的大农业,是指为了挖掘并谋求种植业和畜牧业利润最大化,所采取的精确投入的农业生产管理手段。
包含精细农作(PrecisionFarming)、精确养殖(PrecisionFeeding)和精确加工(PrecisionProcessing)等方面。
狭义的精确农业是指单纯的种植业,即面向大田作物生产的“精确农作”(PrecisionFarming)技术,是基于农业信息技术与机械装备技术集成的现代农田“精耕细作”技术。
所谓精确农业或精确农作是一种基于农田小区作物生长环境差异性实施变量投入的生产管理技术,能按照田间每一操作单元的具体条件精细准确地调整各项土壤和作物管理措施,最大限度地优化各项农业投入,以获取最高产量和最大效益,同时保护农业生态环境和农业资源。
综上所述,精确农业是指利用全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、决策支持系统(DSS)和变量控制技术(VRT)等现代高新技术,与农学、土壤、植保等学科相结合,获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间和时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区别对待不同农田小区,按需实施定位调控的“处方农作”。
二、精确农业的体系组成精确农业做为一种管理战略,从实施过程角度看,由三部分组成:(1)在适当的规模和频率下,采集数据;(2)解释和分析这些数据;(3)在适当的规模和时空上实施管理决策,验证管理反映。
我国现代农业细分领域运行分析报告目录第一节产前领域:种子、饲料、农药、农田水利 (2)一、种子行业 (2)二、饲料行业 (3)三、农药行业 (5)四、农田水利建设情况 (7)第二节产中领域:农产品生产 (9)一、种植业 (9)二、林业 (18)三、养殖业 (21)四、渔业 (27)第三节产后领域:农产品加工与流通 (31)一、农产品加工 (31)二、农产品流通 (38)第四节农业多功能领域:休闲农业与生态农业 (40)一、休闲农业 (40)二、生态农业 (41)第一节产前领域:种子、饲料、农药、农田水利一、种子行业种子居于农业生产链条的最上源,是农业生产中最基本、最重要的生产资料,也是人类生存和发展的基础。
为了保障种子行业的规范有序发展,国家出台多项政策支持行业发展。
2015年,新《种子法》即将修订,《新种子法》修订案已经形成征求意见稿,有望在2015年审议通过。
新《种子法》将在推进科研机构转制、提高种子品种审定门槛、加强种子品种保护等方面有所提及。
(一)制种面积下降继2013年全国杂交玉米、杂交水稻制种面积出现自2008年以来的首次下降后,2014年全国杂交玉米、杂交水稻制种面积再次下降至294、140万亩,进一步较上年分别下降23%、14%。
数据来源:图1杂交玉米和水稻制种面积和制种量(二)制种量小于需求量2014年玉米、水稻种子的制种量分别为10.1、2.3亿公斤,而2015年玉米、水稻种子的分别为11.6-12、2.45亿公斤的需种量,即2014年的制种量小于2015年的需求量,这将带来行业库存的去化。
另一方面,种植效果不佳的种子产品转商或降价销售也部分缓解行业库存压力。
数据来源:图2杂交玉米和杂交水稻库存量(三)企业运行情况就目前而言,我国种子行业企业数量依旧众多,但普遍上规模较小。
种业企业总量由2011年的8700多家减少到目前的5200多家,减幅达40%;注册资本1亿元以上企业106家,增幅近2倍,但占企业总数的比例仅为2.03%左右;销售额过亿元企业119家,增幅30%;前50强种业企业销售额已占全国30%以上。
精细农业的技术组织、决策分析及在我国的应用实践摘要“精细农业”技术的核心是用信息技术改造传统农业,在机械化基础上,将地理信息系统、定位系统、决策支持系统、传感技术进行集成,实现农业可持续发展目标。
实施这项技术,其结果必然会引起一场新的农业科技革命,也必将会对我国未来农业发展产生重大影响。
因此,在充分了
减
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必然要进行一次新的农业科技革命”。
纵观世界现代农业发展动态,一个新的农业科技革命的序幕已经拉开。
以生物技术、信息技术为先导的现代科学技术发展及其在农业上的广泛应用,为世界各国农业发展提供了前所未有的机遇。
“精细农业”技术正是在这种环境下应运而生,成为农业信息技术应用的一个重要分支。
其核心是用现代高新技术特别是信息技术来改造传统农业,在机械化的基础上,把地理信息系统(GIS)、定位系统(GPS)、决策支持系统、传感技术进行集成,使作物生
产更加科学,减少投入,提高产出,实现高效利用各种农业资源,保护生态环境的农业可持续发展
目标。
目前,我国化肥和农药的利用率都在30%左右,农业灌溉水利用率不足35%,仅及发达国家的一半。
以施用化肥为例,1978年到1995年,全国化肥用量增长了97%,而粮食仅增长了36%,粮食产量每增长1%,化肥施用量差不多要增长3%。
这种化肥施用量递增和过低的利用率,造成
节约
等),
)定
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、PH、土壤压实、耕作层深度等。
利用GPS 在田间定位,采集土样。
由于采集的土样一般还要送到实验室处理分析,耗资费时,成为实施“精细农业”技术实践的瓶颈。
目前商品化的土壤养分快速测试仪器还是基于传统化学分析技术,其可操作性和测量精度有待于改进。
国外基于TDR技术的土壤水分测量仪器、基于MR技术的多光谱SOM测试仪器已经商品化,但其价格昂贵,不适于大面积推广使用。
3)苗情、病虫草害数据采集
利用机载GPS或人工携带GPS,在田间行走中随时可定位,记录位置,并记录作物长势或病虫草害的分布情况。
如监测病虫草害分布,一般人为可定性分为轻、较轻、中、较重、重,以1、2、3、4、5代表。
该数据的准确性很大程度上依赖于人的判断能力。
近年来,由于NIR视觉技术、图象模式识别、多光谱识别技术的发展,有关苗情、杂草识别快速监测仪器不久将研制出来,并投。
通
即
局部平均、距离倒数加权、等高线和克里格等。
当土壤采样点数较多时,克里格方法是最好的插值方法。
该方法利用半方差图确定土壤数据变化程度和合理的采样间距。
当实际采样间距大于合理的采样间距时,就不能保证插值精度,这时可用其它方法处理。
3)苗情、病虫害分布图
由于该数据采样即不象产量测量连续采样,也不象土壤采样以栅格采集土样,而是在行走中,人为定点,记录数据。
这样的数据处理一般采用趋势面分析,即用某种形式的函数所代表的曲面来
逼近该信息的空间分布。
趋势面分析从总体上反映了苗情、病虫草害的空间变化性趋势。
未来的发展趋势是数据采集和数据分析统一起来,将田间观测者的地理位置和田间观测数据,通过便携PC和天线发往办公室PC,利用软件自动生成田间数据分布图。
决策分析
“精细农业”技术是根据田间采集到的不均衡空间分布数据及有关作物其它信息,经过决策分析,
GIS
械还有:带有定位系统和处方图读入设备,控制播深和播量的谷物精密播种机;控制施。