关于针对基于GPS的精准农业变量施肥系统及研究进展
- 格式:doc
- 大小:27.50 KB
- 文档页数:2
精准施肥大数据系统的研究与应用荆旭全;蔡德楠;丁文翰;徐剑波【摘要】精准施肥具有提高肥料利用率和经济效益、减少肥料对环境不良影响的作用.广东省自2005年开展测土配方施肥工作以来,积累了大量的数据成果.利用这些成果建立广东省施肥大数据库,实现精准施肥并在全省推广应用,成为提高精准施肥信息化的关键技术之一.随着大数据技术、地理信息系统(geographi information system,简称GIS)技术以及移动互联网的快速发展,大数据技术与GIS 技术的融合为建立精准施肥系统提供了可能,为大数据应用与管理、精准施肥决策、农技推广等提供新的解决方案和思路.根据广东省施肥大数据实际情况,采用大数据和Web GIS等技术,开发一套精准施肥大数据系统及相应的信息服务应用平台,集施肥决策、农技推广、施肥数据可视化等于一体,并在广东省开展应用示范.【期刊名称】《江苏农业科学》【年(卷),期】2018(046)024【总页数】7页(P256-262)【关键词】精准施肥;大数据;GIS;广东省【作者】荆旭全;蔡德楠;丁文翰;徐剑波【作者单位】华南农业大学资源环境学院,广东广州510642;华南农业大学资源环境学院,广东广州510642;华南农业大学资源环境学院,广东广州510642;华南农业大学资源环境学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】S126从传统农业转变到智慧农业,我国农业信息化的步伐未曾止步[1-3]。
农业数据由于具有来源广泛、类型多样、结构复杂等特点,更需要大数据技术支持[3-5]。
农业大数据是智慧农业发展的关键所在。
测土配方数据成果形式多样、数据量庞大,其数据规模给数据存储、管理及分析带来巨大的挑战。
通过运用大数据技术对上述测土配方大数据进行处理与分析,实现基于数据驱动的科学决策[6-10],对获得可靠专业的决策结果具有重要的促进作用。
在精准施肥应用中结合大数据技术和网络地理信息系统(web geographic information system,简称WebGIS)技术,开发一套基于精准施肥的大数据系统及相应的信息服务平台,能够有效解决精准施肥大数据成果充分应用及信息不对称等问题,深入挖掘施肥价值,为精准施肥科学决策提供新的决策工具和思路[11-17],大数据手段的运用对促进广东省农业发展具有重要意义[18-21]。
农业科技中的精准施肥技术随着人口的不断增长和农业产量的提升需求,农业科技在现代农业中变得越来越重要。
精准施肥技术作为一种关键的农业科技手段,对于提高农作物产量、改善土壤质量、减少农业环境污染具有重要意义。
本文将介绍精准施肥技术的概念、原理、应用及其对农业发展的影响。
一、精准施肥技术的概念和原理精准施肥技术是指通过科学手段准确判断和预测农田土壤的养分状况,以及农作物对养分的需求,并根据这些信息科学合理地施肥,以达到高效增产、减少养分浪费和环境污染的目的。
其基本原理是根据各种土壤指标、作物生长特性、养分循环等数据,预测土壤和作物养分的状况,通过合理调控施肥量和施肥时间来实现精准施肥。
二、精准施肥技术的应用1. 土壤检测与分析:通过对农田土壤进行取样分析,了解土壤的理化性质和养分含量,为精准施肥提供基础数据。
2. 养分需求模型:建立作物生长过程中的养分需求模型,根据作物的生长阶段和需求变化,确定合适的施肥方案。
3. 变量施肥技术:利用先进的遥感和地理信息系统技术,结合农田光谱、温度、湿度等多种因素的监测,实现对农田不同地块、不同地段的精确施肥。
4. 智能施肥设备:利用传感器和控制系统,可以实时监测土壤养分和作物生长状态,根据数据调整施肥量和施肥时机。
三、精准施肥技术对农业发展的影响1. 提高农作物产量:精准施肥技术可以根据不同作物的需求和土壤条件,调整施肥方案,提高养分利用率和作物产量。
2. 降低环境污染:通过准确施肥,避免过量施肥和养分流失造成的土壤、水体污染,减少农业对环境的压力。
3. 节约资源成本:精准施肥可以有效利用养分资源,避免过量施肥导致的浪费,减少农业生产成本。
4. 保护土壤质量:精准施肥技术可以提高土壤养分供应的均衡性,改善土壤质量,增强土壤的持水保肥能力。
综上所述,精准施肥技术在农业科技中起到了重要的作用。
通过科学的手段,可以优化施肥效果,提高农作物产量,减少浪费和污染。
然而,要实现精准施肥的广泛应用,仍然需要加强科研力量、提高农民的科技水平,并加强与政策的结合,推动农业可持续发展。
变量施肥自动控制技术的研究现状与发展趋势变量施肥自动控制技术是一种通过自动化技术实现精密施肥的技术。
它可以实现对不同区域、不同植株、不同生长阶段的植物进行精准施肥控制,优化施肥方案,避免施肥浪费,提高作物产量和品质。
此技术自问世以来,已得到广泛关注和应用,但该技术也面临着一些问题和挑战。
本文将分析变量施肥自动控制技术的研究现状、存在的问题以及未来发展趋势。
当前,变量施肥自动控制技术的研究重点主要集中在以下方面:1. 基于决策模型的精准施肥控制决策模型是变量施肥自动控制技术的核心。
通过建立决策模型,可以分析不同植株、不同区域、不同生长阶段的营养需求、吸收能力等因素,从而实现精准施肥。
目前决策模型主要采用神经网络、模糊理论、遗传算法等方法,但仍需要不断进行完善和优化。
2. 传感器技术的应用传感器技术是变量施肥自动控制技术的重要组成部分,通过传感器可以实时监测土壤、植株、环境等信息,准确掌握作物生长状况,从而实现实时调控和精准施肥。
目前,传感器技术已发展到多种类型和多个方面,如土壤温湿度传感器、光合作用传感器、气象站传感器等,但其价格、精度和可靠性等方面仍需要改进。
3. 自适应控制技术的应用自适应控制技术是指根据作物的生长状态、施肥需求和环境变化等情况,自动调整施肥量和施肥频率,以达到最优化的施肥效果。
目前,自适应控制技术已广泛应用于工业控制领域,但在农业领域的应用还需要进一步完善和推广。
变量施肥自动控制技术的研究和应用面临着许多问题和挑战,如:1. 传感器价格昂贵传感器是变量施肥自动控制技术的重要组成部分,同时也是成本较高的部分。
传感器价格昂贵,对普及该技术产生了一定的限制。
2. 决策模型不够精确决策模型是变量施肥自动控制技术的核心,但现有的决策模型对植物的生长环境、生长状态和营养需求等因素的考虑仍存在局限性,需要进一步完善和精确。
3. 应用难度较大变量施肥自动控制技术的应用需要很高的专业知识和技能,普通农民较难掌握。
全球定位系统在农业领域的应用研究随着科技的不断进步,全球定位系统(GPS)成为了现代化农业生产中重要的技术手段之一。
GPS技术的应用,使得农业生产逐渐实现了数字化、信息化、精细化、智能化,提高了农业生产效益,还可以帮助农民合理利用土地、水资源以及对农业恶劣环境的监控,有效地缓解了农业资源的威胁。
本文将就全球定位系统在农业领域的应用研究进行探讨。
一、定位技术在农业领域的基本应用全球定位系统是由美国政府研究发展的一种全球性导航定位系统,通过卫星与接收机之间的通讯,实现了对地球上任何一点的精确定位。
在农业领域的基本应用方面,主要集中在土地利用、作物管理、精确施肥和农资管理等方面:1、土地利用GPS技术可以对不同土地类型进行分层面积测量,并且可以制作土地图,进行土地利用规划,使得农业生产更加有针对性和科学化,减少了资源浪费和环境污染。
2、作物管理GPS技术还能够对农田的种植情况、生长状态及其它作物信息进行动态实时监测,以便及时调整作物种植的数量和品种,提高作物产量和质量。
3、精确施肥GPS技术能够在田间进行全局定位,将农田分块,并与土壤养分和作物需求相结合,合理施肥,降低了肥料的用量,增加了农业资源利用率,减轻了肥料对环境的污染。
4、农资管理通过GPS技术,农民可以进行进出库登记、货物管理与配送,以及追溯农产品溯源等功能,实现了农业物流的优化和效益的提高。
二、具体应用案例随着全球定位系统技术的发展,越来越多的具体应用案例在农业生产中展现出来。
下面,我们从中国和美国两个不同角度探讨相关应用案例。
中国:经济日报2016年的一篇报道中提到,陕西咸阳市带头开展了智能农业调查评估,通过GIS、GPS等技术手段,对于所有耕地、林地、草地、荒地、水域等5000多万亩土地进行地理信息采集,形成“千亩智能农田工程”,提高了农业生产效益,同时也保护了生态环境。
此外,2019年上海举办的第三届世界智能农业博览会,展示了GPS机器人自动化施肥,智能化多功能播种机的技术实现,推动了智能农业的发展。
基于GIS与GPS的中国农村精准施肥的方法研究
王强;马友华;胡宏祥;刘绍贵;赵艳萍;钱国平;邱宁宁;胡德春
【期刊名称】《中国农学通报》
【年(卷),期】2006(22)7
【摘要】在利用GIS和GPS研究土壤养分空间变异的基础上,以农户作为精准施肥的单元,探讨在中国农村进行精准施肥的途径。
结果表明,不同农户地块养分存在一定空间变异性,由此导致相邻农户施肥量存在差异性,而采用农户为单元的施肥推荐既可以避免土壤养分空间变异造成的推荐施肥偏差,又可考虑中国农村分散经营的实际的状况,从而使土壤养分管理更加精细化。
【总页数】6页(P524-529)
【关键词】养分空间变异;地理信息系统;全球定位系统;精准施肥;施肥推荐;半方差【作者】王强;马友华;胡宏祥;刘绍贵;赵艳萍;钱国平;邱宁宁;胡德春
【作者单位】安徽农业大学资源与环境学院;南京农业大学资源与环境学院;安徽省农委土肥总站
【正文语种】中文
【中图分类】S147.2
【相关文献】
1.基于GIS与GPS的水稻施肥试验研究 [J], 熊柳梅;朱晓晖;周柳强;黄美福;谭宏伟;谢如林;黄金生;刘永贤
2.基于GIS的棉田精准施肥和土壤养分管理系统的研究 [J], 危常州;侯振安;朱和明;
鲍柏杨;张福锁
3.基于GPS的精准农业变量施肥系统及研究进展 [J], 张井柱
4.基于GIS的烟草精准施肥配方系统研究 [J], 陈伟强;华一新;张世全
5.基于手机LBS和移动GIS的玉米精准施肥决策系统 [J], 于合龙;吴晖霞;刘寒静;张恒维;许荣泽
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
全球定位系统在精密农业中的应用引言全球定位系统(GPS)是一种利用卫星进行定位和导航的技术工具。
它已逐渐在各个领域得到广泛应用,并且在精密农业中也发挥着重要作用。
精密农业是一种以科学技术为基础的现代农业模式,通过精准的田间操作和资源管理,旨在提高农作物生产效率、降低成本,并减少对环境的影响。
本文将探讨全球定位系统在精密农业中的应用,并讨论其优势和挑战。
全球定位系统在土壤分析中的应用全球定位系统在精密农业中的一个关键应用领域是土壤分析。
通过运用GPS技术,农民可以精确测量土壤的性质和质量,包括土壤的pH值、养分含量和湿度等。
这些数据能够帮助农民更好地了解土壤的状况,并且根据土壤分析结果进行精确施肥。
例如,当土壤分析显示某一区域的氮含量低时,农民可以有针对性地在该区域施肥,以满足农作物的需求,减少浪费和环境污染。
全球定位系统的应用使得地块的肥力差异得以量化,并为实施精确而高效的施肥提供了科学依据。
全球定位系统在作物种植中的应用全球定位系统在精密农业中的另一个重要应用领域是作物种植。
通过全球定位系统,农民可以确定每一个地块的准确位置和边界,确保种植作物时的精准性。
此外,GPS技术可以帮助农民绘制数字地图,记录作物的种植位置和信息。
这有助于制定合理的田间操作计划,如定时的灌溉和施肥,以及病虫害防治等。
通过全球定位系统的精确定位和数字化管理,农民可以更高效地管理种植作物,提高产量和质量。
全球定位系统在农业机械操作中的应用全球定位系统在精密农业中还可以应用于农业机械操作。
精密农业中常使用自动驾驶农业机械,如自动驾驶拖拉机和播种机。
这些机械配备有GPS接收器,可以自动导航和定位,确保在田间操作时的精准性和规律性。
自动驾驶农业机械还能够根据预先设定的路径进行操作,减少重复工作和浪费。
这样不仅能提高工作效率,还能减少环境污染。
借助全球定位系统,农民能够将精密农业推向更高的自动化水平,提升农业生产的效益。
全球定位系统在灌溉管理中的应用精密灌溉是精密农业的核心组成部分,而全球定位系统在灌溉管理中扮演着重要角色。
智能农业系统的精准化施肥技术随着科技的不断进步,智能农业系统正在逐渐取代传统的农业模式,为农民提供更高效、更可靠的农作物生产方法。
其中,精准化施肥技术成为了智能农业系统的重要组成部分。
本文将就智能农业系统的精准化施肥技术进行探讨。
一、智能农业系统概述智能农业系统是指借助先进的信息技术、传感器技术以及自动控制技术来实现农业生产的高度自动化和智能化。
通过对土壤、气象等农田环境的实时监测和分析,智能农业系统能够为农民提供科学的农作物管理建议,包括精准施肥、灌溉、病虫害防治等方面。
二、精准化施肥技术的原理智能农业系统的精准化施肥技术基于土壤养分的现状以及植物对养分的需求,通过合理的施肥措施来实现农作物的最佳生长。
具体而言,该技术需要进行以下几项工作:1.土壤养分分析:通过采集土壤样本并进行养分分析,了解土壤的养分含量和pH值等信息。
2.植物需求分析:通过监测植物的生长状态和营养状况,分析植物对养分的需求,以确定最佳施肥方案。
3.养分供应计算:根据土壤分析结果和植物需求分析,计算出需要补充的养分种类和数量。
4.施肥控制:利用智能农业系统的自动控制技术,按照事先设定的施肥方案,精确给植物提供所需的养分。
三、精准化施肥技术的优势1.提高农作物品质:精准化施肥技术可以根据农作物的需求,有针对性地供应养分,从而提高农作物的品质和口感。
2.节约资源:通过精准化施肥技术,农民可以按需施肥,避免过量施肥导致的浪费,从而节约肥料和水资源。
3.减少环境污染:过量施肥会导致养分淋溶入地下水或流失到水体中,从而造成环境污染。
而精准化施肥技术可以有效减少养分的流失,减少对环境的负面影响。
4.提高农业生产效益:精准化施肥技术可以提高农作物的产量和质量,从而提高农业生产效益,增加农民的经济收入。
四、现实应用与展望目前,精准化施肥技术已经在许多地方得到了广泛应用。
例如,在一些大规模种植的农业园区,智能农业系统已经可以根据土壤和作物的特点,自动调节施肥设备,实现精准化施肥。
基于物联网技术的智能农业精准施肥系统设计与实现随着科技的不断进步和人们生活水平的提高,农业生产也在逐渐向智能化和精准化方向发展。
农业是国民经济的基础,而肥料的使用对农作物的产量和质量具有重要影响。
基于物联网技术的智能农业精准施肥系统设计与实现,成为提高农业生产效率、减少肥料浪费、保护环境的重要手段。
一、智能农业精准施肥系统的意义传统农业施肥方式通常是根据经验和感觉进行,缺乏科学依据,容易产生过多或过少施肥现象,造成肥料资源的浪费和环境的污染。
而智能农业精准施肥系统则可以根据农作物生长过程中的需求,实现根据时空变化的精确、即时、量化的施肥,最大限度地提高肥料的利用率。
这对于保证农作物的生长质量、提高农业生产效益,减少环境污染具有重要意义。
二、基于物联网技术的智能农业精准施肥系统设计与实现的基本原理基于物联网技术的智能农业精准施肥系统主要由传感器、数据传输、数据处理和执行机构四部分组成。
传感器主要用于采集土壤和植物生长环境的参数,如土壤温度、湿度、pH值、氮、磷、钾等元素含量,以及光照等环境条件。
数据传输模块负责将传感器采集到的数据传输到数据处理中心。
数据处理中心通过对传感器数据的分析和处理,得出农作物的生长状态以及对肥料的需求量,并生成相应的施肥方案。
执行机构负责根据施肥方案将适量的肥料精确地投放到农田中。
三、智能农业精准施肥系统的关键技术与应用1. 传感器技术:智能农业精准施肥系统需要多种传感器对土壤和环境条件进行监测。
这些传感器要具备高精度、高稳定性、低功耗等特点,能够准确地获取土壤和作物的相关信息。
传感器的设计和部署是系统成功实施的基础。
2. 数据处理与决策:传感器采集到的大量数据需要进行处理和分析,从而得出农作物的生长情况以及对肥料的需求量。
数据处理算法的设计和优化是智能农业精准施肥系统的核心技术之一。
通过合理的数据模型和算法,可以准确地推算出适宜的肥料施用量,并根据实时的环境变化进行动态调整。
农业精细化管理中的精准施肥技术研究农业是人类社会最基础、最重要的生产活动之一。
而农业的发展离不开科技的支持,精细化管理便是其中一个方向。
而在精细化管理的各个方面,精准施肥技术无疑是其中的重点之一。
一、精准施肥技术的意义施肥是农业生产中必不可少的环节。
合理施肥不仅可以提高农作物的产量和品质,还可以延长土地的肥力,节约肥料成本。
而精准施肥技术则是在合理施肥的基础上,通过现代科技手段实现对肥料的精准控制和管理,使肥料的利用率尽可能地提高。
精准施肥技术的意义在于优化肥料利用效率和环境效益、提高果品产量和品质,降低肥料耗量和成本开支,更好地满足人们对绿色安全农产品的需求。
二、精准施肥技术的原理和方法精准施肥技术在很大程度上依赖于现代化的监控系统、数据处理技术和硬件设备。
在实现这类技术时,需要参考如下原理:1.植物需求原理。
根据不同植物生长发展需求,提供不同特征化化合肥料,有针对性地进行施肥。
2.土壤肥力条件。
通过土壤损益分析以及各项肥源检测,科学测定施肥量和期次,做到精准施肥。
3.机械化操作提高了效率。
精准施肥需要使用高精度的喷施机和控肥技术,在提高效率的同时,精通施肥的准确性。
精准施肥技术的方法有以下几种:1.现场监测法。
使用大数据方法对宏观土地进行大范围数据监测,同时使用现代化的移动设备便于随时进行数据采集、存储和分析,作出最后的决策。
2.图像处理法。
使用具有高分辨率特性的多光谱卫星、巡视机或其他便携式高分辨度摄像机进行监测,使用现代的图像解析技术,对数据进行分析,以实现精准施肥目的。
3.制图方法。
利用GIS技术制作土地图,将不同的作物类型和土壤条件进行分类,以帮助决策更为准确地施肥。
三、精准施肥技术的优缺点精准施肥技术在应用中呈现多种优点,主要有:1.提高了人的反应性和决策能力。
大数据的应用使施肥决策的时间和成本都得到了大幅减少,有效提高了农民的反应速度和决策精度。
2.提高了工作效率。
使用精准施肥技术,土地管理者可以对农作物的生长和电量进行经常监测,从而更快地判定每一时期适合施肥的最佳方案,以有效地提高施肥效率。
基于人工智能的农业精准施肥管理系统人工智能技术在各个领域的应用日益广泛,其中农业领域也不例外。
基于人工智能的农业精准施肥管理系统是一项应用前景广阔的技术,它能够提高施肥效率,减少环境污染,实现农业可持续发展。
本文将从技术原理、应用案例和未来发展等方面来探讨这一话题。
一、技术原理基于人工智能的农业精准施肥管理系统主要利用大数据分析、机器学习和物联网技术来实现。
首先,通过传感器、监测设备等物联网技术采集农田土壤、作物生长和环境等多维数据。
其次,利用大数据分析技术对这些数据进行处理和分析,建立起土壤养分、水分等指标的模型。
最后,通过机器学习算法对这些模型进行训练和优化,从而实现对作物施肥方案的智能化调整和控制。
整个系统能够实现对土壤和作物状态的实时监测和分析,为农民提供实时的精准施肥建议。
二、应用案例目前,基于人工智能的农业精准施肥管理系统已在国内外得到广泛应用。
例如,美国一家农业技术公司利用人工智能技术开发了一套智能施肥系统,通过监测土壤养分、气候条件和作物需求等因素,实现了作物的精准施肥管理,有效提高了作物产量和质量。
在国内,一些科研院所和企业也开始研发基于人工智能的农业精准施肥系统,帮助农民实现精准施肥,减少化肥用量,提高农田综合效益,推动农业绿色可持续发展。
三、发展前景基于人工智能的农业精准施肥管理系统有着广阔的应用前景。
首先,随着农业信息化技术的不断发展,这一系统将实现数据的实时共享和交互,为农业生产提供更加全面、准确的数据支持。
其次,随着智能设备的普及和成本的降低,更多的农民将能够享受到这一系统带来的便利和益处。
再次,基于人工智能的农业精准施肥管理系统将不仅仅局限于施肥管理,还可以结合其他农业生产环节,实现农业全产业链的智能化管理和优化。
未来,这一系统将成为农业数字化转型的重要支撑,为实现农业高效、节水、节肥、环保的目标发挥着重要作用。
综上所述,基于人工智能的农业精准施肥管理系统是农业现代化发展的重要趋势,它的出现将为农业生产带来巨大的变革和提升。
基于无人机技术的农业精准施肥研究无人机技术的快速发展和广泛应用正在改变农业领域的面貌。
其中,基于无人机技术的农业精准施肥已经成为现代农业生产中的重要技术手段。
本文将探讨无人机在农业精准施肥方面的研究进展和应用前景。
农业精准施肥是指根据作物需求和土壤状况,科学合理地调整施肥量和施肥时间,以最大程度地提高农作物产量和环境友好性。
传统的农业施肥方式往往存在浪费肥料和环境污染的问题,而无人机技术的应用可以帮助农民实现对农田的全面监测和精准施肥,最大程度地提高农作物的产量和质量。
首先,无人机技术通过搭载多种传感器实现了对农田的高精度遥感和监测。
通过搭载遥感相机、红外相机、多光谱相机等传感器,无人机可以获取大量关于农田的数据,包括土壤养分情况、植被生长状况、病虫害情况等。
通过对这些数据的分析和处理,农民可以了解农田的实时状况,并根据需要进行精准施肥。
其次,基于无人机技术的农业精准施肥通过智能化的施肥系统实现了对施肥量和施肥时间的精准控制。
无人机配备了自动化喷施系统,可以根据农田的具体情况和农作物的需求,调整喷施的量和时间。
通过配合精密的导航和遥控技术,无人机可以在农田上空进行精确悬停和航线飞行,确保施肥药剂的均匀喷洒和准确覆盖,提高施肥的效果和利用率。
再次,无人机技术还可以通过数据处理和决策支持系统提高农田管理的效率和精度。
通过将无人机采集到的农田数据与现有的土壤数据库和植物生长模型相结合,可以建立起科学合理的农田管理模型。
利用这个模型,农民可以根据农田的特点和农作物的需求,制定出最佳的施肥方案。
同时,基于无人机技术的决策支持系统也可以提供实时的农田监测和预警信息,帮助农民及时采取应对措施,减少病虫害的损失。
基于无人机技术的农业精准施肥研究在国内外已经取得了一定的成果。
例如,在美国,农业生产公司已经广泛使用无人机进行农田监测和精准施肥,有效地提高了玉米和小麦的产量。
在我国,一些农业科研机构和企业也开始探索无人机技术在农业生产中的应用。
HR Planning System Integration and Upgrading Research of
A Suzhou Institution
基于GPS的精准农业变量施肥系统及研究进展
黑龙江八一农垦大学 赵 军 王智敏 王 熙 庄卫东
1、引言
精准农业是一套基于空间信息管理和变异分析的现代农业操作系统。精准农业的核心思想就是
根据土壤性状和作物生长状况的空间差异,调节对作物的投入,即一方面对耕地和作物进行定量的
实时诊断,充分了了解大田生产能力的空间差异;另一方面则以平衡地力提高产量为前提,实施定
位、定量的精确田间管理,从而实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标。
精准农业的变量施肥是以不同空间单元的产量数据与其它多层数据(土壤理化性质、病虫草害、
气候等)的综合分析为依据,以作物生长模型、作物营养专家系统为支持,以高产、优质、环保为
目的的变量处方施肥理论和技术。自动变量施肥技术可实现在每一操作单元上因土壤、因作物预计
产量的差异而按需变量施肥。这种按需施肥的方法大大提高了肥料的利用率,同时减少肥料浪费及
多余肥料对环境的不良影响。
2、变量施肥系统的组成及作用
变量施肥系统系统由全球定位系统(GPS)、机器控制系统、变量施肥专家系统、以GIS为核心
的农田信息管理系统、拖拉机——播种机施肥机等组成。当拖拉机在田间行驶时,通过GPS获取准
确位置信息,进行操作单元的识别,以操作单元名称访问施肥数据卡,读取当前操作单元施肥量,
通过控制系统控制施肥量,从而实现自动变量施肥。
2.1 全球定位系统(GPS)
全球定位系统(GPS)在精准农业中能够实施施肥机械作业的动态定位,即根据管理信息系统
发出的指令,实施田间的精确定位。按照参考点的不同,GPS接收方式可分为单点定位和差分定位。
动态差分定位过程中,采用测码伪距观测量进行相对定位,卫星轨道偏差、卫星钟差、大气折射等
误差有效减弱,加上载波相位平滑技术可以达到分米级的定位精度,因此可作为农业应用的首选方
案。在差分定位中需要设定基站的基准点,该基准点应使用已知定位点的大地坐标,也可以利用基
站GPS经过一定时间的定位数据采集与统计处理后确定的基站地理坐标作为参考点。
一般的GPS接收机都提供了向计算机串口发送NMEA格式数据的功能。Trimble公司的
AgGPS132型GPS接收机发送的是NMEA-0183格式。这个版本的NMEA能提供18种不同的数据。
分析这些数据,就能获得农机作业所需的全部信息。
2.2 地理信息系统(GIS)
GIS用于生成农田电子地图、采样导航、施肥决策及管理土壤和产量信息。变量施肥系统是基
于GIS的应用型软件。它是采用集成二次开发,以通用编程软件、面向对象的可视化编程工具(如
VC、VB等)为开发平台,利用GIS工具软件实现GIS的基本功能。既可以充分利用可视化软件开
发工具的高效方便的编程功能,实现各种专用的复杂的的分析方法,又充分利用了GIS工具软件完
备的空间数据可视化分析处理功能,大大提高了应用系统的开发效率,现已成为应用型GIS开发的
主流。
2.3 变量施肥专家系统
变量施肥专家系统的建立,是对采样、测土获得的土壤有机质、N、P、K等进行施肥决策,获
得每个操作单元的施肥量;是从实施精准农业自动变量施肥作业的实际需求出发,应首先建立关于
田间土壤信息、施肥情况、作物产量等地理信息图层,然后进行专题分析与施肥决策。变量施肥专
家系统应具备以下功能:数据的录入功能、数据的维护和更新功能、数据的查询和检索功能及统计
功能等。
3、国内外研究的进展
3.1 国外的研究进展
近年来,世界上许多发达国家已经开展了精准农业的示范研究。在实现精准农业变量施肥技术
研究方面,国外已取得部分研究成果。C.Yang,J.H.Everitt和J.M.Bradford对变量施用液态N肥和P
肥作了研究,得出应用变量施肥技术可以减少产量变化的差异,提高产量和增加回报。C.R.Camp和
E.J.Sadler等研究开发了一个数字控制计量装置,用于水的灌溉和化学药剂的喷洒作业。D.K.Morris
和D.R.Ess等研究开发了一个装备GPS的液态有机肥施用系统,该系统以开/关的形式控制肥料的使
用,能够实现在水井、路障、河流等处控制不施肥,在耕作土地上控制施肥。Bradley A.King和Richard
W.Wall研究了一个移动式的变量喷药系统。Mark D.Schrock和Darrel L.Oard等使用脉冲宽度来调节
控制施用液态氨肥流量。已经商品化的有美国John Deere公司的变量撒肥机、Case公司的Flexi Soil
变量施肥播种机等。
3.2 国内的研究进展
中国在20世纪90年代后期开始了对精准农业的关注和适当引入。近年来,我国在精准农业的
示范研究方面发展速度较快,在引进、消化、吸收国外研究成果的基础上,研究和探讨适合我国国
情的精准农业技术体系。
吉林大学的吴才聪等完成了精准农业农业田块网格的划分,为自动变量施肥的网格识别提供保
证。北京农业技术信息研究中心提出了基于多维空间变异分析的自适应农艺处方单元策略,对精准
农业技术体系中自动确定最佳农艺处方单元大小提出了简便的解决方法;建立了精准农业智能决策
支持平台,可以为用户播种、施肥等实现精确管理提供技术支持。浙江大学的何勇等建立了精准农
业研究和开发的信息处理系统。中科院东北地理与农业生态研究所与吉林大学,在吉林省德惠市国
家农业高新技术示范区,利用吉林大学生物与农业工程学院研制的变量深施肥机,进行了手动控制
和自动变量控制的两种试验,试验结果表明,该施肥机能够实现精准农业意义上的变量施肥操作。
黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心在友谊农场的精准农业示范项目,已取得阶段性研究成
果。利用带有GPS接收信号的收获机,完成了友谊农场五分场二队二号地、三号地大豆收获、小麦
收获产量图的绘制,得到了两个地块的产量图。利用Ag132GPS型GPS接收机完成了二号地的土壤
采样和样品分析报告。把土壤肥力作为信息提取目标,使用二次样条插值法等地学统计方法,可生
成土壤养分肥力分布图,并以此图作为推荐施肥的基础,来解决同一地块不同区域中不同用量、不
同配方的肥料施用问题。变量施肥机驱动及控制装置的研制工作已经完成,试验方案已经确定,目
前研究工作正深入地进行。
4、结束语
精准农业是农业现代化发展的必然结果,是信息农业、数字农业的重要组成部分,是多学科技
术系统集成的具体化,需加强各集成系统的研究(GIS与RS、GIS与GPS等),继续实施“引进、
消化、开发和推广”的精准农业示范工程,研究推广我国适用的精准农业技术体系和运用体系。