农业信息技术-chapter8-精确农业技术

农业信息技术第八章精确农业技术3精确农业技术概述全球卫星定位系统GPS智能化农业机械装备技术农业机器人第一节精确农业技术概述一、精确农业的概念二、精确农业的产生与发展三、精确农业技术体系四、精确农业关键技术五、精确农业发展的主要问题与发展方向一、精确农业的概念精确农业（PrecisionAgriculture，简称PA）首先由美国农业科学工作者在20世纪90年代初倡导并实施的。在国外，与PrecisionAgriculture意义相近的词有PrecisionFarming、SiteSpecificCropManagement（简称SSCM）、PrescriptionFarming等。国内对其译文也不尽相同，如精确农业、精准农业、精细农业、精致农业、定位农业、农作物定位管理和处方农作等，其内涵都是一致的，是指精细、准确的农业。精确农业有广义和狭义之分。第一节精确农业技术概述一、精确农业的概念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，包含精细农作（PrecisionFarming）、精确养殖（PrecisionFeeding）和精确加工（PrecisionProcessing）等方面，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。第一节精确农业技术概述一、精确农业的概念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。精确农业的基本特征可以概括为：生产手段精细、资源投入精省、运作尺度精确、收获高产优质、经济高效安全。第一节精确农业技术概述一、精确农业的概念在这个基础上，可以把精确农业理解为：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”。第一节精确农业技术概述众多学者对“精确农业”的概念表述有所不同，但都包含三个共同点：（1）基于作物及资源环境的时空差异特征；（2）以最小资源投入、最大农业收益和最小环境危害为目标；（3）以3S技术、信息技术、智能化技术等为技术支撑体系。二、精确农业的产生与发展（一）精确农业思想的形成及其意义第一节精确农业技术概述区域或田块尺度二、精确农业的产生与发展（一）精确农业思想的形成及其意义第一节精确农业技术概述精确农业思想的形成二、精确农业的产生与发展（二）国外精确农业发展概况第一节精确农业技术概述发达国家始于20世纪80年代初期。从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害防治的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中，揭示了农田内小区作物产量和生长环境条件呈现明显的时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，或称“处方农作”的精确农业技术思想，并受到广泛的重视。二、精确农业的产生与发展（二）国外精确农业发展概况第一节精确农业技术概述1992年美国明尼苏达大学开始使用“PrecisionAgriculture”一词，并为有关学校、公司和政府机构普遍接受。1993年美国开始试行精确农业。美国明尼苏达大学在明尼苏达汉斯卡农场实验证明，精确农业施肥量平均减少82kg/hm2。1995年美国明尼苏达州、华盛顿州开发了商品性变量投入技术（VRT——VariableRateTechnology）应用设备。可按不同位置喷洒不同剂量农药的变量植保设备，利用GIS和SSCM构成电子地图的种植业生产管理系统，利用传感器、GPS、GIS采集和处理空间数据并形成决策支持系统的成套设备等商品问世。二、精确农业的产生与发展（二）国外精确农业发展概况第一节精确农业技术概述1995年，装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机，在收获过程中自动生成以12～15m2为单元组成的农田小区产量分布图。1998年，拖拉机、播种机和施肥机上配备了电脑和GPS，可以实现变量播种和施肥，约2万台谷物联合收割机安装有产量传感器，并对甜菜、马铃薯、甘蔗、棉花等作物产量计量传感器进行了研究。2002年，美国有50％农场服务商提供使用GPS网格取样，有43％农场服务商提供基于控制器的变量施肥技术。美国约有30％马铃薯和甜菜、25％玉米、18％大豆和15％小麦面积实施了变量施肥技术，在东部玉米带广泛采用了石灰变量施用技术。二、精确农业的产生与发展（二）国外精确农业发展概况第一节精确农业技术概述2007年美国Purdue大学的调查结果表明，被调查者中有76％使用了某种精确农业技术，其中64％使用了GPS导航系统，20％使用了GIS和RS数据，不足10％使用了GPS自动驾驶系统和土壤电导率测定系统。在采用精确农业技术的农民中，约有60％实现盈利、10％亏本、30％保本。农场规模是决定是否采用精确农业技术的主要因素。年销售额高于10万美元的农场才是精确农业技术应用的主力军。由于目前精确农业技术体系的增产、节本和增效作用不够明显，美国农民对精确农业技术采纳率仍然不高，表明精确农业技术应用推广面临新的挑战。2000～2007年美国精准农业技术与服务普及变化情况（赵春江，2009）2007年美国精准农业变量施肥技术应用情况（赵春江，2009）