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精准农业,如何改变农业生产?丨亿欧智库精选

农业
亿欧
中国智慧农业网站
2018-02-27 09:56
[ 亿欧导读 ] 随着物联网、大数据以及人工智能等新兴技术的快速发展,精准农业有望改变生产效率不高、资源浪费严重等问题,能实现精准灌溉、精准施肥等田间劳作。各个国家早已布局这一领域,其中主要以美国和以色列为主。
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农业由于其特殊性原因,生产效率一直不高。然而,随着物联网大数据以及人工智能等技术的发展,有望改变这一现状。精准农业运用新型信息技术,将传统农业带入到数字化时代,通过信息管理系统将灌溉、施肥等普通田间活动,根据农作物生长情况,进行差异化管理。美国和以色列是使用精准农业技术较早的国家,目前已经在该方面取得了一定的进步。中国目前已经在北京、上海、新疆、黑龙江等13个地区实现大面积应用,然而随着中国土地流转政策的实施,精准农业未来一定会在更多的地方发展使用。

本文来自中国智慧农业网站,以下是亿欧智库为大家带来的精选分享:


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中国早在20 世纪90 年代,就开始了精准农业的应用研究,但因国内农业的特殊性及农业技术较低的因素,难以大面积应用推广。2013年,德国提出工业4.0的概念,明确信息化技术在工业中的应用。以物联网、大数据、移动互联、云计算技术为支撑和手段的现代农业形态——农业4.0也随着提出。

在技术的成熟与成本下降,国内农业面临人力不足、农田灌溉浪费与缺水并存、农业科技投入不足且农业耕作粗放的背景下,“精准农业”也成为国内农业转型升级的风向。从官方到民间,这一概念常被提起,各地政府也纷纷推出示范项目。那么,什么是精准农业?精准农业将会给农业生产带来哪些影响?

什么是精准农业

精准农业的缘起还得益于战争。上世纪90年代初,随着海湾战争的结束,GPS技术进入民用化,美国、加拿大一些农业科研部门提出了精准农业的设想;加之互联网将传统农业带入数字信息时代,精准农业逐渐成为当今世界农业发展的新潮流。

精准农业是一个农业应用和实践体系,包括信息采集-信息解码-投入优化-田间实践的良性循环,其中信息和数据是精准农业最核心部分,首先要采集作物相关信息, 以及影响作物生长的外界信息,再通过一系列软件应用技术,进行信息的统计分析解读,并以网站或手机App 的方式呈现给农业相关人员,包括种植者或农技服务人员等,来指导农业田间实践活动,达到精准种植、精准灌溉、精准喷施等目的,以获取最高产量和最大经济效益。

用通俗的话来说,精准农业的理念就是需要多少给多少,需要什么给什么;精准农业的具体含义就是按照农业操作每一单元的具体条件,精细淮确地调整各项农业管理措施,在每一生产环节最大限度地优化各项农业投入,以获取最大经济效益和环境效益。

美国:高级信息化精准农业

美国是世界上最早提出并实践精准农业的国家,也代表着这一领域最先进的发展水平。美国约有200多万个农场,其中有60%-70%采用了精准农业技术。从农业本身看,精准农业主要应用于美国中西部大豆、小麦、玉米和部分经济作物。

美国是世界上最早研究与应用精准农业技术的国家,在20世纪90年代中期,美国就进行了土壤结构密度传感技术、土壤传导性技术、电磁感应技术等农业工程领域的研究,这些技术现在已经陆续在农业生产中使用,对土壤元素测定、农作物产量监测、施肥变量反应等耕作技术起到实质性推动。

美国精准农业发展模式其核心是技术层面,将现代化的信息技术、农业技术与工程技术进行了有机的结合,体现了精准农业所要求的时间与空间差异,在此基础上,通过农田地理信息系统提供的地理信息确定作物的最佳生产模型,决定依据不同作物的差异,采用卫星定位,智能机械,智能施肥、灌溉、喷洒农药等,最大限度地优化各项农业投入,同时也保护了农业生态环境及土地资源。

美国的精准农业追求的不是集约化时代下的高产,而是强调单位面积的投入与产出的最佳比例,强调效益,因此,更加注重农业投入、农业产出、生态环境以及精准技术等不同要素的互动,互动的结果决定了效益。其效益主要体现在两个方面,一是通过减少投入来提高农作物的产量与品质,二是保护生态环境,减少农业耕种中化学物质滥用造成的环境污染。近两年,美国农业企业纷纷瞄准“大数据”在农业管理的应用。如孟山都近两年分别以2.5亿美元收购Precision Planting公司,9.3亿美元并购Climate Corporation公司。

Climate Corporation是两名Google工程师在2006年创办,他们想通过历年的气候数据来提供更加精确的小范围气象预测,这些数据和孟山都的种质资源和海量的产量数据结合,就会得到一张信息丰富的美国地图,农民可以在上面查询本农场所处的区域,了解种植什么种子、什么条件下长势最好,以及很多实用信息。

以色列:发达的温室技术与节水灌溉

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在20世纪70年代之前,以色列的农产品还是大量依靠进口,其后,以色列依据本国的自然资源条件,调整了农作物种植结构,减少了对土地资源要求高的粮食作物种植,积极发展温室技术,改种产值高的花卉、蔬菜及水果,大大改善了其农业生产状况。以色列的温室技术从20世纪70年代至今,完全实现了智能化与自动化,一个温室大约4000㎡,从播种开始到收获,全过程电脑控制,基本上不需要人力,而且将滴灌技术引入温室系统,进一步提高了花卉、蔬菜等农作物的产量。

以色列大部分地区干旱少雨,土地贫瘠,提高水资源的利用率是以色列解决农业发展的最大问题,因此,节水技术研究一直是以色列农业科学中最显要的课题。从20世纪50年代开始,以色列政府大规模进行水利建设,将北部水源引入到沙漠纵深,将地下水抽取连成全国网络,在此基础上积极发展节水灌溉技术。滴灌与喷灌是以色列的节水灌溉技术的主要形式,发展到今天,已经是第七代技术,广泛运用于温室、沙漠地带、绿化带等区域,由于其全国的地下水已经形成了联网,建立节水灌溉设施相对比较容易。

以色列十分重视农作物育种技术的开发与改变,依据市场的需求,不断开发高效无公害及抗病虫害农作物种子,利用生物工程技术开发的新品种能够降低对农药和化肥的依赖,保证能在自然状态下生长,其良种开发技术位居世界前列。以色列在节水灌溉技术发展的同时,还开发出水肥一体化技术,灌溉与施肥同时进行,这种精准技术是建立在对土壤品质及作物生长过程的监测之上,实现了节水、灌溉与平衡施肥的统一化。

中国:需求空间爆发的前夕

中国早在20世纪90年代,就开始了精准农业的应用研究,先后在北京、上海、新疆、黑龙江等13 个地方实现了大面积应用。

以新疆生产建设兵团为例,从1999年提出精准灌溉、施肥、播种、收获及环境动态监控开始,到2003年已基本形成比较完善的精准农业技术体系,在棉花生产的大面积应用中获得了极大的经济、社会及生态效益:平均单产122千克,增产17%;实施半精量播种的棉田,播种量由原来的6千克降为4千克;氮肥的利用率可以提高7%一8%,磷肥的利用率可以提高3%一5%;单个职工管理棉花的面积从20一25亩提高到100一150亩,劳动生产率是原来的5一7倍。

近年来,中国农业部还推出116 项农业物联网应用模式,旨在将物联网作为实施“互联网+ 现代农业” 行动的一项根本性措施,加快推广应用,充分发挥其在节水、节药、节肥、节劳动力等方面的作用,提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率,促进农业产销向智能化、精准化、网络化方向转变。

中国规模化土地流转正在稳步推进,据农业部数据显示,截至2014 年底,全国土地流转面积达4.03 亿亩,比2013 年增长18.3%,流转面积占家庭承包经营耕地面积的30.4%, 预计2015 年流转面积将达5 亿亩。据北美农业发展历史及经验显示,在农业规模化、集约化的过程中,精准农业的需求是会持续增长,中国市场在经历10 多年的培育后,已经处于需求空间爆发的前夕。


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