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精细农业与我国农机化

2016-01-20 11:19:02中国农业招标网

  业程精韧农夂与我豳农机化bookmark0华南农业大学赵新一、精细农业思想技术体系及应用田块中各局部之间和区域中各田块之间的产量差异,以往一直被认为是提高产量的不利因素。精细农研究与实践正在改变着这种观点,认为小区产量差异性是财富,它给农业科技人员提供一个创造空间:通过改善农业工艺、提高农业设施去满足田块的特殊需要,缩小差异,进而达到增产、增效。精细农业的内涵就是采取措施减小差异,实施处方农作,保护坏境。其核心思想是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(土壤结构、地形、土壤含水量、植物营养、病虫害、杂草等)实际存在的空间和间差异,分析确定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,实施目标投入,实现农田内资源的均衡利用,获得经济上和环境上的最大收益。

  目前,精细农业在国内外都受到广泛的关注和重视,已成为发达国家合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本和改善生态环境的最富有吸引力的前沿性研究领域,并形成精细农业技术思想,是21世纪全球农业科技革命的方向。

  精细农业技术体系精细农业是将3S技术、通讯技术、自动化技术与地学、生态学、农学等集成,实现对农作物生长、发育的动态信息管理,在GPS,GIS集成系统支持下进行农田作业,获取“高产、优质、高效”的现代农业精耕细作技术。

  精细农业的6个支持技术是:国国防部为军事目的于1973年始建设的,1993年正式建成。在1991年的海湾战争,美国利用GPS取得了很多意想不到的战果,令世人关注。目前,建成并投入运行的全球卫星定位系统除美国的GPS外,还有俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)r,GPS由24颗地球卫星组成的空间部分,地面控制站与一组地面监测站组成的地面监控区域,以及用户接收机3部分构成。24颗卫星平均分布在坏绕地球的6个轨道面上,并保证在地球上任何一地方。在地平线7.5°以上至少有4颗卫星为用户提供高精度、全天候、全球性的无线电导航、定位、定时信息。

  为减少GPS信号在传输过程中由于卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差、传播延迟误差及SA政策(据报道,SA政策于2000年51曰取消)误差对定位精度的影响,差分定位技术(I)GPS:Diffo-entialGlobalPositioningSystem)得到厂>之的应用,其思想是在一已知准确地理位置的基站上设置G巧接收机,接收机接收到GPS信号后,计算出基站的“测量”位置,并将此“测量”位置与已知准确位置的进行校正。

  由于GPS能提供连续、定时、高精度的三维定位信息,因此,它可对以农田空间定位为基础的作物小区产量和主要影响作物生长的环境因素进行采集与处理,为实现农田作物生产的目标管理提供了基本¥件,是实施精细农业的基础。

  地理空间数据库为基础,在计算机软、硬件的支持下,对整个或部分地球表面(包括大气层)与空间和地理分布有关的数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。它处理和管理的对象是多地理空间实体数据及其关系,具有空间分析、多要素信息勺析和预测预报的能力,结合遥感等实时信息实现快速、准确的空间分析和动态监测研究。

  在精细农业技术体系中,GIS主要用于建立农田土地管理、土壤数裾、农田灌溉、自然条件、作物苗情、病虫草害发生趋势、作物产量等的空间信息数据库,并利用数据库资料对RS及时更新的信息进行分析、判断,形成诊断H(DiagisMaps),将g:断结果结合决策支持系统和专家知识进行综合分析,及时实施调控,提供处方决策方案(ApplimlimiVbp.s丨。

  遥感技术(RemoteSensing)是从不同高度的平台t星、航天器、航空器、飞机等)上,使用传感器,收集地球表层各类地物的电磁波谱信息,并对这些信息进行分析处理,提取各类地物的特征,探测和识别各类地物的综合技术。它具有信息量大、测量范围广、快速、可重复对同一地区获取时间序列信息的特点。

  在精细农业按术中,通过遥感技术解译土壤、农作物、杂草等不同地物的反射光谱,可快速获得大面积田间数据,是精细农业的重要信息源之一。RS技术广泛应用于大面积农业资源监测、大面积草原资源监测、作物产量预测预报、病虫草害趋势预测、农情预报等方面。

  技术,是定点获取各种信息的重要手段。对区域内不同田块农作物参数(产量、土壤类型、土壤水分、土壤养分、农作物长势、病虫害等)的测定,反映出田块间的差异,是实施精细农业的先决条件。信息的采集与处理依靠电子信息硬件与软件技术的支持,需要各种类型的先进传感器,这需求为传感器的发展提供了契机。

  (5)DSS作物生产管理决策支持系统作物生产管理决策支持系统(DecisionSupportSystem)是计算机辅助决策系统,应用GIS,把农田信息(作物产量、土壤参数等)与农业生产者和农业专家的作物栽培管理经验和知识以及作物生长动态模似模型结合起来,建立起作物栽培与经济分析模型、空间分析与时间序列模型、统计趋势分析与预测模型、技术经济分析模型,为实现处方(TeatmentMaps)农作奠定基础。精细农业信息流程见。

  智能化农业机械(IntelligentAgricultureMachine)是实现精细农业的重要设备,它具有获取信息和实施农作处方的能力,能根据处方图需要投入作业。

  精细农作的实施过程精细农作的实施过程是:带有卫星定位系统的测产收获机获取田间小区产量数据―计算机处理,生成作物产量分布图,分析产量分布图―对田块土壤参数进行分析,形成土壤参数空间数据分布图作物产量分布图、土壤参数分布图、专家知识、作物生长模似模型和决策支持系统结合,生成作物生产管理处方图“

  根据“处方图”,GIS +GPS系统引导智能农业机械自动对田间不同目标实施不同作业,实现精细农作。

  精细农业不论从技术角度还是从思维角度,对农业的发展都有巨大影响,广泛应用于耕作、园艺、灌溉、加工、养殖、管理等方面,是传统农业向现代农业发展的必然。在土壤监测(包括盐分、水分、有机质等)、作物监测(包括作物养分、作物识别、杂草识别等)、动物饲养监测(包拮体温、体重、产奶等)、动物肉质检验、食品夹杂物检测、果品检测(包括外形、质量、损伤等)等方面都取得了进展,部分技术趋于成熟。

  国外精细农业的发展80年代,欧美等国就始了精细农业的研究,由于他们技术先进,农机化基础好,所以目前已进入智能化农业机械应用阶段。如美国麦赛福格森公司的MF40型联合收获机和纽荷兰公司的TX -64联合收获机,均可定位测产,生成产量分布图(YieldMap);美国爱达荷州的阿伯丁变量喷灌系统,可满足不同田块、不同质、不同耕作层厚度、不同地形及产量潜力对不同水分和农药的要求;德国阿玛松公司的精确变量播种机,可按农作处方图进行作业;变量施肥机械也有了成熟的产品等。

  二、农机化与精细农业现代化农业生产过程是一个多层次的复杂过程,农机化是现代农业生产的重要支柱之一,也是获得高产稳产的主要因素。合理的农机不但能提高劳动生产率,而且能大幅度节省能源,适时耕种,减少对土壤、作物的破坏,改善和优化生产条件,降低生产费用,保护环境。

  农机化的实施是农业生产力提高和社会进步的根本体现,是节本增效、增加经济效益的有效途径,也是实现社会化大生产的条件。今天,在实施现代农业的过程中,农机化作为现代农业的重要标志,已经充当了科技兴农的重要载体。现代科学技术在农业生产中的应用,先进的农业工艺、农业生产技术的大面积实施和推广,以及农业科技成果的转化,都必须通过先进的农业机械;精细农业技术的处方农作,也离不农业机械。

  我国农机化的特点经过50年的发展,我国已建立起较有规模的农机设计、制造、科研、推广和服务体系。特别是改革放以来,农机化走上了尊重经济规律和按市场经济发屐的新路子:农机由产中向产前、产后领域延伸,1998年的机耕、机播、机收机械化水平达63%,25%和15%,比1978年分别增长了22%,16%和13%;农业装备水平得到提高,配套结构进一步优化;加强了发和推广力度,研究推广了化肥深施、精量播种、旱作节水、秸秆处理和粮食烘干等一批机械化新技术,农机化的发展有力地促进了农业和农村经济。尽管如此,与发达国家和地区相比,我国的农机化整体水平还不高,其原因是由我国农机化的特点决定的:我国幅员辽阔,地域复杂,各地自然条件、农业基础、经济状况、文化素质差异很大,决定了农机化发展的区域性、选择性、侧重点和阶段性。

  我国的劳动力资源丰富,而燃油等能源性物资资源缺乏,制约了农机化发展的步伐;在这一点,欧美等农机化发达国家与我国的情况正好相反。

  我国绝大多数农村的生产经营模式为自主经营,田块较小且分散,生产方式粗放,这样的经营模式对实施农机化不利。

  我国即将加入WTO,农业受到的击最大,加之前几年农产品市场不景气,农民的积极性受到一定的打击,购买农机的主动性不高。

  此外,农机具发展不平衡,动力机具与作业机具结构比例不合理,作业农机具没有系列化,机具性能差,售后技术服务和维修体系不完善,也是当前制约我国农机化发展的现实问题。

  我国农机化与精细农业实施当前,我国农业面临耕地减少、环境恶化与人们生;舌水平提尚、对农产品品种质量要求提S的矛眉。为了满足人民生活需要,必须要在现有的耕地上大量应用现代农业技术,积极研究、发、推广、实施精细农业技术,提高土地产出率,发展“优质、高效。

  高产“现代农业,保护坏境。一方面要把现代科学知i只(基因工程、信息技术、控制技术等>应用于农业生产中;另一方面要在消化吸收国外新的农业生产技术、智能农业机械装备的基础上,科技创新,装备创新,大力发展农机化,实现农业现代化。

  精细农业的实施,6个支持技术(GPS,CIS,RS.DSS,ST,IAM)缺一不可,其中IAM尤为重要,它是精细农业技术信息获取和表达的载体。精细农业的实施离不IAM,离不农机化,没有农机化,精细农业就无法实施:因此,重视并加快发展我国的农机化,积极展IAM的研制,才能与精细农业的发展相辅相成。

  精细农业在我国展的时间虽不长,但受到各级政府和广大农业科技工作者的特别关注。精细农业的实施,不仅为我国农业的发展指明方向,而且精细代业的思想也深刻地击着传统的思维模式,改变着找们认识、改造客观世界的思维方式。

  精细农业是21世纪最具革命性的农业生产技木,精细农业的实施,将为单位田块增产增效、降低成本、减少污染和保护环境提供支持。农机化是智能农业机械装备的基础,农机化水平的提高必然推动精细农业的发展。我国农业工程界科研人员积极展精细农业技术的研究、实施,取得了一些进展,但也存在一些问题,表现在我国的农机化水平低,还处于初级阶段,一些地区不具备机械化的条件,制约了精细农业技术的实施。为此,笔者提出以下建议:加大对精细农业的宣传力度,改变观念,以精细农业的思维方式来认识、分析、管理现代农业生产。

  提高各级党委政府的认识,切实加大对农机化的投入,特别是对智能农机装备的投入。农机化是基础,实施精细农业离不农机化,实现农业现代化离不农机化。

  加快农业机械产业化步伐,完善服务体系,适应入世后农业机械化发屐的要求。

  加快引进、消化、吸收国外先进农机装备技术,以我国农机化的发屐为基础,研制适合我国国情的用于处方农作的智能农业机械装备,促进我国精细农业的发展。

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