精細農業(yè)發(fā)展

1、 精細農業(yè)是從20世紀90年代發(fā)展起來的基于信息和知識的現代農業(yè)管理與經營理念，是實現農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術支持。精細農業(yè)技術體系是農學、農業(yè)工程、電子與信息科技等多種學科知識的集成，其應用研究與發(fā)展涉及到直接面向農業(yè)生產者應用服務的電子信息高新技術，農田信息快速采集與可視化表達技術，農田耕作、土肥管理、農藥利用、污染控制等適用技術和農業(yè)工程裝備及其產業(yè)化技術。1精細農業(yè)概述 精細農業(yè)即國際上已趨于共識的“Precision Agriculture”或“Precision Farming”學術名詞的中譯。這一技術體系的早期研究與實踐始于80年代初期， 當時發(fā)達國家從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲

2、草害防治的農學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統(tǒng)應用研究與實踐中，進一步揭示出農田內小區(qū)作物產量和生長環(huán)境條件的明顯時空差異性，從而提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入，或稱“處方農作”（site-specific crop management） 另一方面，傳統(tǒng)農業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物遺傳育種技術，以及化肥、農藥、礦物能源、機械動力等投入的大量增加而實現。由于化學物質的過量投入引起生態(tài)環(huán)境和農產品質量下降，高能耗的管理方式導致農業(yè)生產效益低下，資源日顯短缺，在農產品國際市場競爭日趨激烈的時代，這種管理模式顯然不能適應農業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。這種農業(yè)資源與環(huán)

3、境的壓力促使科學家和農民努力尋求一種在繼續(xù)維持并提高農業(yè)產量的同時，又能有效利用有限資源、保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境的新的可持續(xù)發(fā)展農業(yè)生產方式，并進行了多種探索，提出了多種解決途徑，如自然農業(yè)、有機農業(yè)、生態(tài)農業(yè)，等等，最終催生了精細農業(yè)這一基于信息和知識的現代農業(yè)管理與經營理念或技術。精細農業(yè)已成為合理利用農業(yè)資源、提高農業(yè)作物產量、降低生產成本、改善生態(tài)環(huán)境的一種重要的現代農業(yè)生產形式。 精細農業(yè)技術思想的核心是基于時空變異的農業(yè)管理與投入，即：在獲取農田小區(qū)作物產量和影響作物生長的環(huán)境因素(如土壤結構、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間和時間差異性信息的基礎上，分析影響小區(qū)產量差

4、異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區(qū)別對待，按需實施定位調控。因此精細農業(yè)技術體系就包括了信息獲取與數據采集、數據分析與可視化表達、農作業(yè)決策分析與制定和精細農田作業(yè)的控制實施等主要組成部分(1)數據采集 “精細農業(yè)”技術是通過產量測量、作物監(jiān)測以及土壤采樣等方法來獲取數據，以便了解整個田塊的作物生長環(huán)境的空間變異特性。產量數據采集。在農作物收獲的同時，實施記錄每一小區(qū)的產量，記錄數據還應包括位置信息以及必要的農產品特性信息(例如谷物含水量)；土壤數據采集。土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、pH、土壤壓實、耕作層深度等。土壤采樣以及采集土壤特性數據時，也需要記錄位置信

5、息；苗情、病蟲草害數據采集。記錄作物長勢或病蟲草害的分布情況；其它數據采集，例如地形邊緣測量，農田近年來的輪作情況、平均產量、耕作和施肥情況，作物品種、化肥、農藥、氣候條件等有關數據。 (2)數據分析 采集的數據一般都是以文本表形式表示，需要利用一些數學方法進行處理，生成分布圖。產量數據分布圖。由于產量數據是通過連續(xù)采樣獲得的，一般需要對數據進行預處理，以消除采樣測試誤差。土壤數據分布圖。由于土壤采樣是非連續(xù)的采集，需要估計采樣點之間的數據，這種估計過程稱為插值。苗情、病蟲害分布圖。由于該數據采樣即不象產量測量連續(xù)采樣，也不象土壤采樣以柵格采集土樣，而是在行走中，人為定點，記錄數據。(3)決策

6、分析 精細農業(yè)技術是根據田間采集到的不均衡空間分布數據及有關作物其它信息，經過決策分析，來控制投入方式和施用量。決策分析是精細農業(yè)的核心，直接影響精細農業(yè)技術的實踐效果。GIS被用于描述農田空間上的差異性，而作物生長模擬技術則被用來描述某一位置上特定生長環(huán)境下的生長狀態(tài)。只有將GIS與模擬技術緊密地結合在一起，才能制定出切實可行的決策方案。二者結合可按以下三種方式操作：一是GIS和模擬模型單獨運行，通過數據文件進行通訊。二是建立一個通用接口，實現文件、數據的共享和傳輸。三是將模擬模型作為GIS的一個分析功能。GIS作為存儲、分析、處理、表達地理空間信息的計算機軟件平臺，其空間決策分析一般包括網

7、絡分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析等。作物生長模擬技術是利用計算機程序模擬在自然環(huán)境條件下作物生長過程。作物生長環(huán)境除了不可控制的氣候因素外，還有土壤肥力、墑情等可控因素。GIS提供田間任一小區(qū)、不同生長時期的時空數據，利用作物生長模擬模型，在決策者的參與下，提供科學的管理方法，形成田間管理處方圖，指導田間作業(yè)。(4)控制實施 精細農業(yè)技術的目的是科學管理田間小區(qū)，降低投入，提高生產效率。支持精細農業(yè)技術的農業(yè)機械設備包括精細收獲機械，精細播種機械，精細施肥機械、精細除草機械以及精細灌溉機械等?，F代農學技術與電子信息技術的發(fā)展，為定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異性信息，實施基于知識和

8、現代科技的分布式調控，達到田區(qū)內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經濟產量成為可能。圖1是精細農業(yè)技術思想的示意圖。其實施過程可描述為：帶定位系統(tǒng)和產量傳感器的聯合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區(qū)平均產量數據通過計算機處理，生成作物產量分布圖根據田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數的空間數據分布圖，作物生長發(fā)育模擬模型，投入、產出模擬模型，作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統(tǒng)，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖根據處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農業(yè)機械按小區(qū)實施目標投入和精細農業(yè)管理。上述精細農業(yè)技術體系在許多發(fā)達國家的試驗和應用表明，可以顯著節(jié)約投入，獲得良好的經濟效

9、益，受到農戶的歡迎。 “精細農業(yè)”是基于田間小區(qū)農作條件的空間差異性，以實現優(yōu)化作物生產系統(tǒng)目標的。但工程支持技術的開發(fā)研究，對實現這一技術思想起著關鍵的作用。如：農田信息采集與處方農作的空間定位，需依靠衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS);地理空間信息管理和數據處理，需要應用地理信息系統(tǒng)(GIS);未來大量地理空間數據的更新，需要遙感技術(RS)的支持;作物產量計量與小區(qū)產量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械，以及計算機數據處理和產量圖自動生成技術;田區(qū)空間變量信息的快速實時采集，需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術;按小區(qū)實施自動處方農作、調控目標投入需要變量處

10、方農業(yè)機械;制定科學的農作處方需要計算機作物管理輔助決策支持系統(tǒng)的支持;作為一個能協調運作的智能化系統(tǒng)需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。迄今“精細農業(yè)”在發(fā)達國家也不過十幾年的應用試驗歷史，部分支持技術手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關的應用基礎研究還比較薄弱?！熬氜r業(yè)”應用實踐可根據不同國家、不同地區(qū)的社會、經濟條件，圍繞提高生產、節(jié)本增效、保護環(huán)境的目標，采用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中，獲取農田小區(qū)產量空間分布的差異性信息是實踐精細農作的基礎。有了小區(qū)產量分布圖，農戶既可以根據自己的經驗知識，分析小區(qū)產量差異的原因，

11、選擇經濟適用的對策，在現實可行條件下采取適當措施實施調控;也可以根據技術經濟發(fā)展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方農業(yè)機械實現生產過程的自動調控。建立一個完整的精細農業(yè)技術體系，需要有多種技術知識和先進技術裝備的集成支持。 圖1精細農業(yè)技術思想示意圖2精細農業(yè)關鍵技術 (1)全球衛(wèi)星定位技術（GPS） 在精細農業(yè)的數據采集、數據分析、決策分析、控制實施等4個主要技術組成中，都離不開精確定位。精細農業(yè)廣泛采用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)用于信息獲取和實時準確定位。衛(wèi)星定位技術的發(fā)展，因其可提供全天候、實時、高精度三維位置、速度以及精密的時間信息，20世紀90年代以來，已被廣泛應用于陸地、海洋、空間

12、和航天領域內各類軍用和民用目標的定位、導航與精密測量，并已初步形成一個新興的高科技產業(yè)。衛(wèi)星導航技術可以在精細農業(yè)的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，包括精細播種、精細施肥、精細噴藥、精細灌溉、精細收割等等。 (2)地理信息系統(tǒng)（GIS） 地理信息系統(tǒng)（GIS: Geographical Information System）是構成農作物精細管理空間信息數據庫的有力工具，田間信息通過GIS系統(tǒng)予以表達和處理，是實施精細農業(yè)的關鍵之一。地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經過地理編碼的，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現實世界被表達成一系列的

13、地理要素和地理現象，這些地理特征至少有空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。 一個完整的GIS主要由5個部分構成，即硬件、軟件、數據、人員和方法。硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設提供環(huán)境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協調其它幾個組成部分。(3)農田信息采集與處理技術 農田信息包括過去積累的信息和作物生產過程中實時收集的信息，如何合理利用這些信息必須首先從獲得信息的方法入手，盡量以低成本的方法獲得多方面的生產信息，為農業(yè)生產提供更多的決策依據。這些信息包括：產量數據采集，土壤數據采集（土壤含水量、土壤肥力、SOM、pH、土壤

14、壓實、耕作層深度），苗情、病蟲草害數據，以及其它數據（例如地形邊緣測量,農田近年來的輪作情況、平均產量、耕作和施肥情況,作物品種、化肥、農藥、氣候條件等）。 (4)變量作業(yè)控制技術 精細農業(yè)是基于時空變異的現代農業(yè)經營、管理技術，因此變量作業(yè)控制技術（VRT：Variable Rate Treatment）是精細農業(yè)的核心，變量作業(yè)機械是實現這一核心必不可少的關鍵手段。 變量作業(yè)控制技術包括基于作業(yè)處方圖（Map-based）的VRT 和基于傳感器（Sensor-based）的VRT。依據作業(yè)處方圖的變量作業(yè)技術為得到作業(yè)處方圖，首先必須全面獲取作物產量、土壤參數等的時空變異信息，接著還要根據

15、植物生長模型以及氣象等環(huán)境條件，預測作業(yè)的發(fā)芽率、長勢以及養(yǎng)分需求，然后綜合上兩步的分析結果，再利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和決策支持系統(tǒng)（DDS），就可最終得到所期望的作業(yè)處方圖。由于這張?zhí)幏綀D是建立在試驗分析基礎上的，因此它與實際的農田需要（例如施肥需求量）總是存在一定差異。因此，人們期望如果在條件允許的情況下，應用現代傳感技術適時監(jiān)測作物（或土壤）的需肥量，然后適時控制機器進行變量作業(yè)，從而實現更精細的因時、因地、按需施肥，但這后一種變量作業(yè)技術需要具備能實時監(jiān)測作物需要或土壤成分或病蟲草害分布的技術與設備，有時要達到實用程度還有一定的困難。在現代精細農業(yè)中,變量技術應用于農作物的播種、施

16、肥、灌溉等環(huán)節(jié)。 精細播種：將精細種子工程與精細播種技術有機結合，要求精細播種機播種均勻、精量播種、播深一致。精細播種技術既可節(jié)約大量優(yōu)質種子，又可使作物在田間獲得最佳分布，為作物的生長和發(fā)育創(chuàng)造最佳環(huán)境，從而大大提高作物對營養(yǎng)和太陽能的利用率。 精細施肥：要求能根據不同地區(qū)、不同土壤類型以及土壤中各種養(yǎng)分的盈虧情況，作物類別和產量水平，將N、P、K和多種可促進作物生長的微量元素與有機肥加以科學配方，從而做到有目的地施肥，既可減少因過量施肥造成的環(huán)境污染和農產品質量下降，又可降低成本。要求有科學合理的施肥方式和具有自動控制的精細施肥機械。 化學農藥精細噴灑：化學農藥精細噴灑是根據田間雜草的分布

17、情況在雜草分布的地方噴灑農藥，在沒有雜草的地方不噴灑農藥?；瘜W農藥噴灑時根據田間雜草分布處方圖，通過計算機程序或者人工半自動方法按照噴灑處方圖實現化學農藥的噴灑。通過上述方法盡量減少化學農藥的使用數量，減少化學農藥對環(huán)境造成的污染。 精細灌溉：在自動監(jiān)測控制條件下的精細灌溉工程技術，如噴灌、滴灌、微灌和滲灌等，根據不同作物不同生育期間土壤墑情和作物需水量，實施實時精量灌溉，可大大節(jié)約水資源，提高水資源有效利用率。 3發(fā)達國家精細農業(yè)研究概述 精細農業(yè)作為一種基于知識的農業(yè)技術體系，是知識經濟在農業(yè)中的最好體現，也是農業(yè)創(chuàng)新體系的主要組成部分，對于實現“高產、高效、優(yōu)質、持續(xù)”的農業(yè)發(fā)展將會起到

18、重要作用。作為精細農業(yè)的發(fā)源地美國國家研究院1997年已建議將精細農業(yè)的研究納入國家發(fā)展戰(zhàn)略，歐洲各國也相繼開展了精細農業(yè)的研究與實踐。日本政府還專門啟動了“21世紀農業(yè)機械緊急開發(fā)課題計劃”，亞洲的韓國及馬來西亞也相繼開展了這方面的研究。特別是近年來與精細農業(yè)有關的配套產品也相繼開發(fā)銷售，這些農業(yè)領域的高技術產品展現了很好的市場前景。 在國外最先接受精細農業(yè)技術的多是比較年青的、受過較好教育、經營規(guī)模較大、利潤較高的農場，這些農場首先在有關生產廠家的幫助下建立起精細農業(yè)技術的示范農場。隨著這些技術的日益完善和在其它區(qū)域獲得大面積的推廣使用。雖然它作為一個新的技術體系在科技界、產業(yè)界都有了共同

19、的認同，并開展了比較廣泛的研究及產品產業(yè)化開發(fā)，但迄今還有許多技術裝備手段還處于研究和完善階段。，目前發(fā)達國家進行的精細農業(yè)實踐，多是使用者通過其相關部分技術環(huán)節(jié)的組裝來實施的，目前農場主多數采納的技術是土壤信息定位采集、土壤肥力定位管理、定位使用化學農藥、收獲機械谷物流量監(jiān)測與作物產量空間分布信息的自動生成。從精細農業(yè)最近幾年的發(fā)展趨勢來看，完整技術體系的組裝與應用取決于農戶通過采用這項新的技術后能否獲得更好的經濟效益和能否適應環(huán)境保護的法律要求。精細農業(yè)一個可喜的趨勢是農業(yè)生產資料銷售商和各國農業(yè)推廣服務部門對精細農業(yè)技術服務日益增長的興趣，如化肥和農藥供應商同時為農戶提供土壤空間信息采集

20、、測土配方和機械化定位施肥、農田作物病蟲害診斷和選用農藥、實施機械化精細定位施藥的綜合服務；農機服務商為規(guī)模較小的農場提供收獲、計量和產量分布信息采集服務；農業(yè)咨詢商根據農戶獲得的田間信息提供農田資源的綜合利用與農作物病蟲害診斷業(yè)務，提供處方決策咨詢服務等。過去大多數研究涉及的是關于土壤、作物生長條件與產量分布的空間差異性，雜草和病蟲害空間分布規(guī)律，產量圖的分析方法，產量與土壤和作物管理的相關關系，土壤采樣密度設計和合理確定處方農作管理單元，應用遙感技術直接進行土壤參數和作物苗情的識別等領域。近年來在北美地區(qū)，精細農業(yè)應用最廣的是玉米、之后是小麥、大豆、甜菜、土豆等作物。近年來一些亞洲國家開始

21、研究應用甘蔗、茶葉、水稻等產量信息采集技術，如日本京都大學和三菱公司聯合開展有關糧食計產系統(tǒng)的研制。為了減少獲得土壤信息的成本，實時土壤參數傳感與空間分布信息處理技術成為目前研究的熱點，利用土壤電導率傳感器進行機載實時測量土壤參數的研究已取得實用的商品化成果。 日本的農田經營規(guī)模與我國相似，日本的精細農業(yè)研究對我國更具借鑒意義。日本是工業(yè)化強國，也是農業(yè)機械化強國。日本不僅引進了歐美型的大型農業(yè)機械，更根據日本農業(yè)自己的特點，開發(fā)出了獨具特色的產品。日本的農業(yè)生產基本上全面實現了機械化，日本的食品自給率盡管很低，但是高效的農業(yè)生產，一方面提供了盡可能多的優(yōu)質農產品，另一方面，也為國家的工業(yè)化輸

22、送了優(yōu)質的勞動力。日本最具代表性的農業(yè)機械是半喂入水稻聯合收割機和水稻插秧機，目前這些農業(yè)機械也已經在我國大量生產，也成為保證我國糧食生產的重要工具。 但是，從上個世紀80年開始，日本的農業(yè)逐漸面臨新的問題。主要有：農業(yè)勞動力的缺乏和高齡化，熟練的農業(yè)操作人員數量的減少，以及全國范圍內糧食自給率的下降（低于40%，糧食安全問題凸現）。日本的農業(yè)機械專家們經過研究思考得出結論，只有進一步提高農業(yè)勞動生產率，才能解決面臨的困境。進一步提高農業(yè)勞動生產率的途徑，就是要將信息技術（IT）應用于農業(yè)機械，開發(fā)出新的基于現代信息技術的農機產品。這種新一代農機產品，也被稱作農業(yè)機器人，是精細農業(yè)的重要組成部

23、分。 日本政府為了促進新型農業(yè)機械的開發(fā)，從1993年開始投入巨資，實施了每5年一期的農業(yè)機械緊急開發(fā)項目。在緊急開發(fā)項目中對以農業(yè)機器人為代表的新型農業(yè)機械和裝備的開發(fā)給予了高度重視。第一期（1993-1997）項目名稱為“農業(yè)機械等緊急開發(fā)事業(yè)”，開發(fā)的代表性產品有：蔬菜全自動移栽機、蔬菜栽培管理作業(yè)車、蘿卜收獲機械、大蔥收獲機械等。第二期（1998-2002）項目名稱為“21世紀型農業(yè)機械等緊急開發(fā)事業(yè)”，在這一期里鑒于精細農業(yè)技術可以在降低環(huán)境負荷的同時提高生產率，對精細農業(yè)相關裝備的開發(fā)給予了特別重視，開發(fā)了土壤采樣和分析裝備、農作物生長信息測定裝備、高精度水田除草機械等精細農業(yè)機械

24、，另外還開發(fā)了大蔥產后加工裝備，擠奶機單元自動移動裝備、山區(qū)用半喂入聯合收割機、山坡地果樹栽培多用途單軌吊車等多項效率高、減輕勞動負擔的新型農業(yè)機械。第三期（2003-2007）項目名稱為“下一代農業(yè)機械等緊急開發(fā)事業(yè)”，在這一期項目里為了配合日本的農業(yè)結構調整，開發(fā)了如下的代表性產品：蔬菜嫁接機器人自動供苗裝置、自動跟隨型蔬菜搬運車、通用型飼料收獲機械、自動測產聯合收割機、牛活體信息自動監(jiān)測裝備、以及其他促進農業(yè)可持續(xù)性發(fā)展和建立循環(huán)型社會的多種農業(yè)機械等。第四期（2008-2012）項目名稱為“第四期農業(yè)機械等緊急開發(fā)事業(yè)”，目標是通過采用高新技術，近一步完善農業(yè)機械化體系，計劃開發(fā)的機械

25、和裝備有：草莓收獲機器人、加工用甘藍收獲機械、洋蔥產后技工裝備、高機動性果樹栽培高臺作業(yè)車、可變直徑式全混合日糧（TMR）成形密封裝備、高精度甜菜播種機、農藥飛散自動控制型果樹防除機械、高精度高速施肥機、高精度旱田中耕除草機等等。 4精細農業(yè)在我國的研究進展與示范 (1)農田信息采集與處理技術 我國在農田信息采集與處理技術的研究與開發(fā)方面，結合我國國情，獲得了一批實用性成果，為精細農業(yè)的實施與發(fā)展做出了貢獻。 土壤信息獲取一直是農田信息獲取的基礎之一。中國農業(yè)大學精細農業(yè)研究中心與德國波恩大學農業(yè)工程研究所密切協作，終于在本研究領域取得了重要突破與進展。將基于邊緣場效應傳感器與圓錐指數傳感器相

26、融合，研制出了可以同步實時測量土壤水分與圓錐指數的復合傳感器及其配套測量系統(tǒng)，并獲得國家發(fā)明專利。在自行研制的土壤水分與圓錐指數測量系統(tǒng)的基礎上，創(chuàng)新性地提出了通過應用霍爾電流傳感器測量直流電機工作電流進而得出土壤圓錐指數的新方法。研制開發(fā)出車載式橫向土壤水分與圓錐指數測量系統(tǒng)，并進行了田間初步實驗研究。進行了基于土壤圓錐指數、水分、容重與深度的模型理論與試驗研究，分析了各種模型的預測精度及深度等測量因素對模型預測的影響。土壤肥力是土壤的重要特性，土壤肥力的快速測量一直是農業(yè)工作者的追求，中國農業(yè)大學精細農業(yè)研究中心采用近紅外技術分析土壤肥力指標，取得了可喜進展。已經開發(fā)了便攜式儀器，用于檢測

27、土壤有機質含量和土壤氮素含量。 隨著近地遙感技術的進展，基于光譜技術的作物長勢檢測技術研究與產品開發(fā)也取得了突破性進進展，國家農業(yè)信息化工程技術研究中心、南京農業(yè)大學、中國農業(yè)大學精細農業(yè)研究中心都開發(fā)了相應產品，已達到實用化程度。圖2是中國農業(yè)大學精細農業(yè)研究中心新開發(fā)的基于無線通訊的分體式作物冠層分析儀，用于對作物氮素含量進行實時監(jiān)測。分析儀由傳感器與控制器組成，之間通過無線方式進行數據傳輸。傳感器中包含了光學部分和電路部分，光學部分包含了4個光學通道和光電探測器。其中2個通道分別在610nm與1220nm處測量太陽輻射光，而另外2個通道則在同樣的2個波段上測量作物冠層的反射光；電路部分主

28、要由電源、放大單元和無線傳輸模塊組成?？刂破鲀瘸藷o線傳輸模塊外，周邊還集成了鍵盤、液晶顯示、數據存儲和上傳等功能模塊。標定實驗顯示此分析儀的光學部分工作穩(wěn)定，無線傳輸性能也非常的好，具有較高的測量精度。 作物產量、土壤電導率都是重要的農田信息，在發(fā)達國家里谷物產量實時監(jiān)測系統(tǒng)和土壤電導率測試系統(tǒng)是技術最成熟、應用最普遍的精細農業(yè)技術產品。我國在引進、消化、吸收的基礎上，由國家農業(yè)信息化工程技術研究中心、中國農業(yè)機械化科學研究院、上海交通大學、中國農業(yè)大學等單位都已經開發(fā)成功了谷物產量實時監(jiān)測系統(tǒng)和土壤電導率測試系統(tǒng)。下一步的工作將是推廣和應用，切實把獲得的谷物產量信息和土壤電導率信息應用于精

29、細農業(yè)生產實際。 圖2基于無線通訊的分體式作物冠層分析儀 (2)變量作業(yè)機器開發(fā) 我國在引進消化吸收的基礎上，已經開發(fā)了多種類型的變量作業(yè)機械，例如變量施肥、變量噴藥（除草劑）、變量灌溉。其中以變量施肥機最為成熟。 1、拖拉機2、數據交換器 3、AgGPS170計算機 4、導向光棒 5、施肥控制開關 6、施肥控制器 7、GPS衛(wèi)星接受天線 8、無線電接收天線 9、接線盒 10、電源分線盒 11、GPS流動站 12、三點懸掛機構13、肥料箱 14、傳動軸鏈輪15、傳動鏈條16、液壓馬達 17、馬達固定架板18、旋耕機側板 19、旋耕刀片 20、深松鏟 21、變速箱 22、萬向軸 23、回油管 2

30、4、供油管25、電瓶 26、測速雷達 圖3變量旋耕施肥機結構簡圖 根據施肥地塊的土壤信息確定土壤的施肥處方后，該處方圖以.shp 的文件格式通過ATF 卡輸入到AgGPS170 計算機，拖拉機上固定的GPS 衛(wèi)星信號接收天線和無線電天線分別接收來自天上衛(wèi)星和差分基站的無線電信號。接收到的這些信號經過系統(tǒng)處理后，可以為系統(tǒng)提供精確到米級的位置差分信號，系統(tǒng)軟件會根據獲得的差分信號確定出施肥機械在地塊中所處的地理位置，AgGPS170 計算機會把施肥處方圖內該位置處的施肥量信息通過數。 圖3是國家農業(yè)信息化工程技術研究中心開發(fā)的一種適合水田和旱田旋耕作業(yè)的變量旋耕施肥機，該施肥機在GPS 導航系統(tǒng)

31、的幫助下可以按照預先設計的處方圖在旋耕作業(yè)的同時實現變量施肥。該機械采用普通的國產外槽輪排肥器作為變量施肥機的肥料計量裝置，通過調整外槽輪的轉動速度達到調整肥料量的目的。該機作業(yè)幅寬為2m，配套動力為50 馬力以上中型拖拉機。 控制液壓馬達的轉速，達到改變排肥量的目的。排肥開始和停止也可通過駕駛室內的施肥控制開關進行強制控制，拖拉機在田間的行走通過導向光棒上的指示信號進行導向作業(yè)。AgGPS170 田間計算機顯示屏幕上顯示拖拉機在作業(yè)地塊的坐標位置和處方圖上應該施肥的數量和實際機械的施肥量。肥料的計量通過安裝在肥料箱下部的8 個排肥輪排出，排出的肥料通過散肥板分散后，均勻地撒在地表，后部高速旋轉的旋耕刀片將肥料攪拌進入土壤內部。 (3)智能農業(yè)機械開發(fā) 激光控制平地技術是集光、機、電、液于一體的現代農業(yè)機械。在國家“863”重大專項的支持下，由中國農業(yè)大學和華南農業(yè)大學合作開發(fā)了具有自主知識產權的激光控制平地系統(tǒng)。 主要成果包括：激光發(fā)射器控制云臺、激光接收器、激光控制器產品、農田三維地形測量系統(tǒng)、激光平地輔助決策系統(tǒng)。已通過教育部科技成果鑒定，申請發(fā)明專利1項、實用新型專利6項，獲得軟件著作權1項。項目成果在北京、河北、四川、湖南等省市的旱田應用并均取得了較好的