第七章精确农业

HHU生命科学与技术学院1PrecisionAgriculture精确农业HHU生命科学与技术学院2产生的背景1、环境保护及节约能源要求国际农业的发展经历了原始农业(游耕、游牧等)、传统农业和现代农业３个主要发展阶段。本世纪以来,石油农业的发展在取得成就的同时,带来了严重的环境问题。对此,人们提出了一系列的替代农业对策,如回归型农业、生态农业、有机农业、集约农业、立体农业、持续型农业(持续农业、低投入农业)、生态经济农业、综合农业、精久农业等农业发展模式。HHU生命科学与技术学院3随着农业机械化的实现及大功率拖拉机的使用，“石油农业等传统作业方式给环境、土壤、水质及植物本身造成了严重的危害，水源被污染，作物品质下降。化肥的应用引起了水土流失、土壤板结和酸碱性失衡，导致化肥与除草剂在土壤和地下水以及农产品中富集，使环境受到污染，并带来全球性环境恶化、资源日益短缺与生物多样性损失等诸多问题。传统的农业生产管理方式，已不再适应当今社会发展的要求。要寻找一种新的农业模式HHU生命科学与技术学院42、经济方面的问题最近几年，西方一些国家的农业土地面积开垦量不断增加，而农产品价格却逐年下降。原因：产品质量下降所至。基于欧洲农业交易市场的质量要求，农场经营者认为农产品质量对毛利率的增加是非常重要的。应用精确农业技术对作物的准确投入、精确管理以及适时的检测可有效地提高产品的质量，从而获得较高的交易价格HHU生命科学与技术学院53、用于精确农业研究与应用的条件日趋完善GPS解密。GPS全球卫星定位系统最初用于军事、飞机及轮船导航，20世纪70年代后期开始转向民用。定位技术及设备价格下降。由于用于GPS的卫星数量不断增加，定位技术及其设备租用价格大幅度下降，在农业生产中使用已不成问题。随着技术的不断进步，其价格还会下降。信息技术及其它电子技术的成熟(RS,GIS)。技术个人信息技术、互联网络技术、机载电子技术(执行元件的检测技术、传感器、变量控制等)的飞速发展以及集成块存储器存储能力、计算机数据处理能力的提高，均为精确农业技术研究和应用创造了必要的条件。HHU生命科学与技术学院6内容提要1.精细农业概述2.全球定位系统GPS及其农业应用3.地理信息系统GIS及其农业应用4.遥感RS及其农业应用5.作物生产管理决策支持系统（DSS）（ES、SS）6.农业生物信息采集技术7.智能化农业机械装备技术（ICS）8.农业信息网3S技术后3S技术HHU生命科学与技术学院71.精细农业概述本讲要点:1.1精细农业的基本概念1.2精细农业的核心思想1.3精确农业的技术体系及实施1.4精确农业的发展现状HHU生命科学与技术学院81.1精细农业的基本概念（1）国际农业的发展的三个主要阶段及特点◆原始农业、传统农业和现代农业；（2）精确农业的提出；（3）精确农业的概念。石油农业、无机农业、有机农业、生态农业等。科技发展和社会需求。基于信息技术的差异化操作。思想、手段、结果。HHU生命科学与技术学院91.1精细农业的基本概念精确农业又叫精细农业（precisionagriculture/farming）,是一种农业新战略，是信息和人工智能技术在农业宏观特别是微观运用的产物，是利用遥感技术宏观控制和测量，地理信息技术采集、存贮、分析和输出地面或田块所需的要素资料，以全球定位系统将地面精确测量和定位，再与地面的信息转换和定时控制系统相配合，产生决策，按区内要素的空间变量数据精确设定和实施最佳播种、施肥、灌溉、用药等多种农事操作。实现在减少投入的情况下增加（或维持）产量、降低成本、减少环境污染、节约资源、保护生态环境，实现农业的可持续发展。HHU生命科学与技术学院101.1精细农业的基本概念精确农业又叫精细农业（precisionagriculture/farming）；Site-specificfarming：特殊定位农业；Prescriptionfarming：处方农业。HHU生命科学与技术学院111.2精细农业的核心思想（1）精确农业的核心思想：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、水分、营养，病虫害等）实际存在的空间和时间差异信息，分析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，按需实施定位调控的“处方农业”。HHU生命科学与技术学院12（2）精确农业的表现形式1）PA体现了劳动工具的高科技；2）PA体现了生物技术的高科技；3）PA体现了信息技术统帅农业领域。HHU生命科学与技术学院131.2精细农业的核心思想HHU生命科学与技术学院141.2精细农业的核心思想（3）精确农业与传统农业的区别1）目标不同。减少投入、降低污染，提高产品质量、产量，实现农业可持续发展；2）手段不同。区别对待、按需实施；3）结果不同。经济、环境效益双丰收。HHU生命科学与技术学院151.2精细农业的核心思想（4）精确农业的发展思路1）以最节省的投入达到同等或更高的收入，并改善环境、高效利用各类农业资源，以取得好的经济效益和环境效益；2）他将农业带入了数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向；3）需要多部门、多学科联合作战；4）切实做好有关应用技术的研究开发，力求走出适合中国国情的发展道路。HHU生命科学与技术学院161.3精确农业的技术体系及实施1）精确种植技术体系HHU生命科学与技术学院171.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院18全球定位系统（GlobalPositioningSystems）HHU生命科学与技术学院19土壤采样、苗情监测、距离测量及采样点导航HHU生命科学与技术学院201.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院21地理信息系统(GeographicInformationSystems)HHU生命科学与技术学院22地理信息系统(GeographicInformationSystems)HHU生命科学与技术学院23土壤速效氮的空间分布图北京昌平精细农业示范区土地利用现状图、土壤采样布局图和示范区土地利用规划图HHU生命科学与技术学院241.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院25遥感技术(RemoteSensing)HHU生命科学与技术学院26遥感技术(RemoteSensing)HHU生命科学与技术学院271.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院28农业生物信息采集技术HHU生命科学与技术学院291.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院30产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）HHU生命科学与技术学院311.3精确农业的技术体系及实施2）精确种植技术体系技术细节全球定位系统（GlobalPositioningSystems）地理信息系统(GeographicInformationSystems)遥感技术(RemoteSensing)农业生物信息采集技术（FarmingbiologicalinformationAcquiredTechnology）产量分布图生成系统（YieldMappingSystems）作物生产模型（CropProductionModeling）决策支持系统（DecisionSupportSystems）智能化变量农作机械（IntelligentFarmMachinery）变量控制技术（Variable-RateTechnologies）HHU生命科学与技术学院32作物生产模型（CropProductionModeling）作物生长模型是对作物生育过程的基本规律和关系的量化表达。模型是现实的或待实现的真实系统的一种表示，是反映客观真实系统运动过程若干有关侧面的映像。作物生产模型（CropProductionModeling）HHU生命科学与技术学院33它是通过对作物生育和产量的实验数据加以理论概况和数据抽象，找出作物生育动态及其与环境之间的关系的动态模型，然后在计算机上模拟作物在给定环境下，整个生育期的生长情况。如田区内的虫害模型。作物生产模型（CropProdu