精確農作技術教材課件

歡迎光臨精確農作技術王小業(yè)是什么

部分企業(yè)對農業(yè)投資的政策與制度需求，最終不可避免的落在一個核心點上：土地問題。無論在農業(yè)產業(yè)鏈的哪個環(huán)節(jié)，土地對資本的誘惑如影隨形。

農業(yè)投資熱思考？為什么越來越多的工商資本正在考慮進入農業(yè)？同時也有不少農業(yè)企業(yè)卻在惆悵徘徊？為什么大型工商資本會考慮投資農業(yè)？是市場取向，還是土地誘惑，抑或是政策指引？農業(yè)產業(yè)結構農業(yè)產業(yè)結構的三大基本環(huán)節(jié)作物生產畜牧漁生產微生物生產

三大基本環(huán)節(jié)保持緊密的相互聯(lián)系、相互制約的鏈，如圖所示：林業(yè)生產作物生產(Crops)微生物生產(Bacterium)畜牧漁生產(Animal)

人和自然界(Human)抗生菌食用菌代謝菌其它原料纖維原料蔬菜糧食糖料飼料油料肉類勞動工具其它類蛋類魚類奶類CO2+H2OSolarRadiationEnergy綠色植物（作物）Plants(Crops)ChemicalEnergy(CH2O)n農業(yè)生產三大基本環(huán)節(jié)圖示resourcesfoodsmaterials本質：①將自然太陽能轉化成生物化學能，為生物鏈的平衡生命活動提供能量②將無機物質轉化成有機物質，將有機物質轉化成無機物質，為生物鏈的平衡生命活動提供原料、食物和資源（能量轉換，energyconversion

）（物質轉換，materialconversion）（1）農業(yè)是自然再生產和經濟再生產相交織的產業(yè)（經典教科書的定義）；（2）農業(yè)是永不衰退的產業(yè)（產業(yè)界認同）；（3）農業(yè)是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產業(yè)，是國家自立、經濟繁榮和社會安定的基礎（政府涵義）。目前對農業(yè)的認知，至少有三種視角（程國強2013），即，投資農業(yè)，認識其本質至關重要，需要把握農業(yè)的本質特征。資本的目的是追逐利潤。

其一，弱質性。與非農部門相比，農業(yè)總是處于相對不利的地位。一是農業(yè)生產是自然風險和市場風險相互交織的高風險產業(yè)。農產品生產具有空間布局的廣泛性、時間分布的集中性以及市場信號影響的滯后性，農產品價格總是呈周期性波動。二是大部分農產品數量大、價值低、不易儲存，價格缺乏彈性，即便價格低廉也必須及時銷售出清。反之，即便價格高漲，因沒有庫存也無法通過生產及時調節(jié)供給。三是農業(yè)科研周期長、技術進步慢、農業(yè)勞動力轉移過程漫長，要素產出的經濟效益偏低，農業(yè)比較利益始終呈持續(xù)下降趨勢。農業(yè)的本質特征其二，公共產品屬性。如糧食等主要農產品供給，確保了國家糧食安全，也是保持社會穩(wěn)定和經濟發(fā)展的基礎支撐。其三，外部性。農業(yè)具有多功能性特征，如形成農業(yè)景觀、保持生物多樣性、保護水土和環(huán)境、發(fā)揮就業(yè)緩沖作用、維持社會穩(wěn)定等。

簡言之，農業(yè)的弱質性、公共性以及外部性，決定著農業(yè)產業(yè)大多市場性不足，贏利性較弱（當然，那些適宜產業(yè)化、規(guī)?；⒓s化的養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)除外）。這決定了，在經濟發(fā)展過程中，為什么大多數國家會給農業(yè)以支持保護。反過來，也使我們關注，為什么中國目前會形成農業(yè)投資熱？讓我們真正擔心的是，工商資本進入與土地要素密切相關的種養(yǎng)環(huán)節(jié)，會加速土地非糧化、非農化，最終乃至擾亂工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程。

一個歷史性案例。日本1961至1970年，是農業(yè)勞動力減少得最多的10年，總共減少了433萬農業(yè)勞動力，成為除美國之外，人口超過1億的國家實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的2個國家之一。中國農民基數巨大，目前每年轉移1500－2000萬，今后至少還有1億多需要轉移。在轉移完成之前，土地的意義不言而喻。在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中，農民轉移與土地問題，也有深刻的歷史教訓。2005年，巴西和墨西哥的城市化率高達84%和76%、農業(yè)勞動力分別只占14%和18.6%，卻有巨量的城市和農村貧民，城市貧民窟成為社會之殤。顯然，有著近14億之多人口的中國，難以承受如此之傷痛：目前城市還有眾多沒有完全轉變身份的農民工，農村還有巨量農民等待轉移。所謂避免落入中等收入陷阱，正是隱含著中國絕不能重蹈如此之戰(zhàn)略失誤。歷史恐怕也不能給予中國試錯的機會。李克強：農業(yè)適度規(guī)模經營是努力方向（2013年03月29日）國務院總理李克強日前在江蘇的調研所釋出的信號表明，工業(yè)城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代農業(yè)是他非常重視的兩個發(fā)展經驗。江陰市新橋鎮(zhèn)當地總結：“三集中”城鎮(zhèn)化與家庭農場模式是主要經驗

所謂“三集中”，是農業(yè)土地向規(guī)模經營集中、工業(yè)企業(yè)向工業(yè)園區(qū)集中、農民居住向鎮(zhèn)區(qū)集中?！叭小笔切聵蜴?zhèn)推行多年的政策。2005年，全鎮(zhèn)13000多畝農田中實現(xiàn)規(guī)模經營的達10000余畝，占農田總量的77%；隨著新橋花園小區(qū)等7個總面積達55萬平方米的住宅小區(qū)全面啟用，新橋鎮(zhèn)區(qū)人口已占全鎮(zhèn)總人口的50%以上。當時的總體規(guī)劃是，到2008年，全鎮(zhèn)所有行政村住戶都將搬遷至以鎮(zhèn)區(qū)為中心的住宅小區(qū)，撤銷全鎮(zhèn)所有行政村建制，實行社區(qū)居委會管理。

截至目前，新橋鎮(zhèn)全鎮(zhèn)已經有近百家企業(yè)進駐園區(qū)，占全鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)總數的85%；全鎮(zhèn)13000多畝農田已有11800多畝實現(xiàn)規(guī)模經營，集中度達到90%以上；全鎮(zhèn)80%以上的農民成為現(xiàn)代產業(yè)工人，農民人均收入達2.5萬元。

據人民網報道，28日上午，李克強來到位于常熟市古里鎮(zhèn)的常熟市田娘農場有限公司，查看麥苗長勢，考察家庭農場、農機合作運營。

據當地政策研究人士介紹，田娘農場是以家庭農場模式實現(xiàn)土地規(guī)?；洜I和循環(huán)農業(yè)的典型。

循環(huán)農業(yè)是江蘇近年來力推的一種模式。尤其是2007年太湖藍藻事件暴發(fā)之后，農村污染成為關注重點，集中養(yǎng)殖的禽畜糞便必須經過加工處理，才不會形成環(huán)境壓力。

以田娘農場為例，上游收集禽畜糞便做有機肥，下游種糧食蔬菜，再下游還有自建的銷售渠道。在江蘇之外，田娘農場的母公司還在東北建立了3萬畝優(yōu)質東北大米生產基地。

江蘇近年來在現(xiàn)代農業(yè)(例如觀光農業(yè))、設施農業(yè)(例如大棚)、循環(huán)農業(yè)均形成了自己的經驗和特色。江蘇省農委相關領導的農業(yè)理想是“五化”：園區(qū)景區(qū)化、勞動運動化、產品禮品化、農民居民化、農業(yè)產業(yè)化。農業(yè)需要向專業(yè)化、機械化、信息化、精確化發(fā)展精確農業(yè)的早期研究與實踐在發(fā)達國家始于八十年代初期，根據農田內小區(qū)作物產量和生長環(huán)境條件的顯著時空差異性，提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入，精確農業(yè)由此而發(fā)展起來。

七十年代中期微電子技術的迅速實用化，推動了農業(yè)機械裝備機電一體化和智能化監(jiān)控技術、農田信息智能化采集與處理技術研究的發(fā)展。

八十年代各發(fā)達國家對農業(yè)經營中必需兼顧“農業(yè)生產力、資源、環(huán)境問題”的廣泛關切和有效利用農業(yè)投入、節(jié)約成本、提高農業(yè)利潤、提高農產品市場競爭力、減少環(huán)境污染的迫切需求，為“精確農業(yè)”技術體系的形成準備了條件。（盡量減少化肥非作物利用）

九十年代，尤其是海灣戰(zhàn)爭后GPS技術的民用化，推動了精確農業(yè)技術體系的廣泛實踐。使得近20年來，基于信息技術支持的農藝學、土壤學、植?？茖W、資源環(huán)境科學和智能化農業(yè)裝備與田間信息采集技術、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術等，在GPS、GIS空間信息技術的支持下組裝集成起來，形成了一個新的精確農業(yè)技術體系。精確農業(yè)產生背景一、精確農業(yè)的概念與特征（一）精確農業(yè)的概念來源:PrecisionAgriculture（精確、精細、精準）包括精確農作、精確養(yǎng)殖、精確加工等方面

PrecisionFarming(精確農作)PrescriptionFarming（處方農作）

Site-specificFarming(定位農作）概念:借助3S技術，盡可能的精細地掌握農業(yè)生產的環(huán)境條件，包括作物、土壤、氣象等信息，用計算機管理決策系統(tǒng)（包括模擬模型、農業(yè)專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等）對其進行處理分析，為制定農業(yè)生產管理措施提供定量決策建議并賦予定位實施。精確農作技術思想:

基于田間差異進行變量投入和獲得最大收益田間差異：農田不同區(qū)域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信息變量投入：分析影響不同區(qū)域產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區(qū)別對待，按需變量投入，分為：人工投入、機械投入、自動控制最大收益：指生產力、生態(tài)、社會效益

在所有農業(yè)耕地中存在土壤差異和產量差異，通過3S技術（GIS、RS、GPS）可以及時發(fā)現(xiàn)作物生長環(huán)境和收獲產量實際分布的差異性，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，分析影響小區(qū)產量差異的原因，并對這種差異性給予及時調控，即采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區(qū)別對待，按需實施定位調控。1、精確農業(yè)的雛型3S遙感技術(Remotesensing，RS)地理信息系統(tǒng)(Geographyinformationsystems，GIS)全球定位系統(tǒng)(Globalpositioningsystems)什么是遙感？原理？遙感——利用一定的技術裝備，在航空器（如飛機）或

航天器（如衛(wèi)星）上，對遙遠的地物進行感知。原理——不同的物體的電磁波特性是不同的。遙感就是

根據這個原理來探測地表物體對電磁波的反射

和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，

完成遠距離識別物體。

遙感RS

遙感數據獲取原理接收預處理用戶應用處理分析結果、圖表輸出遙感RS平臺地面遙感：高塔、車、船為遙感平臺航空遙感：飛機、氣球、飛艇等航天遙感：衛(wèi)星、飛船、空間站等遙感平臺遙感應用范圍

陸地水資源調查、土地資源調查、植被資源調查、地質調查、城市遙感調查、海洋資源調查、測繪、考古調查、環(huán)境監(jiān)測和規(guī)劃管理等。美國海洋資源衛(wèi)星我國神舟號飛船

中國大陸的衛(wèi)星地形圖

臺灣島的遙感影象：能清楚的看到全島的地貌。

北美颶風云系美國國防部五角大樓

9.11事件前后的紐約定義:

美國定義：為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機化的數據庫管理系統(tǒng)。我國定義：GIS是在計算機硬、軟件環(huán)境的支持下，對空間數據進行采集、存取、編輯、處理、分析和顯示的計算機應用系統(tǒng)。特點:

空間性，即它具有對空間信息的存儲處理和分析管理能力。地理信息系統(tǒng)的概念與理解地理信息系統(tǒng)的功能：地理數據采集功能地理數據管理功能空間分析和屬性分析功能地理信息的可視化表現(xiàn)對GIS的理解

從GIS的外部看，其物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)，它是由若干個相互關聯(lián)的子系統(tǒng)構成，如數據采集子系統(tǒng)、數據管理子系統(tǒng)、數據處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數據產品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結構直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數據處理的方式和產品輸出的類型。

從GIS的內容看，GIS是一個包含計算機軟、硬件、地理數據和專業(yè)人員的系統(tǒng)。其操作對象是空間數據，即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體?？臻g數據的最根本特點是每一個數據都按統(tǒng)一的地理坐標進行編碼，實現(xiàn)對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標志。

從GIS的應用看。GIS是一個應用廣泛的計算機技術系統(tǒng)，是應用于所有涉及空間信息的處理分析工具。根據應用領域的不同，可形成GIS各類應用系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、農業(yè)信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等等。

從GIS的功能看，GIS是一個獲取、存取、編輯、處理、分析和顯示地理數據的系統(tǒng)，其技術優(yōu)勢在于它對空間數據的綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預測。水稻葉片群體葉綠素密度（SPAD值*LAI）空間分布特征根據地力、前期施氮量和苗情長勢給出的促花肥處方圖(PIN)試驗示范區(qū)精確稻作前的產量空間差異

試驗示范區(qū)精確稻作后的產量空間差異全球定位系統(tǒng)基本原理：

全球定位系統(tǒng)是利用多顆導航衛(wèi)星的無線電信號，對地球表面某地點進行定位、報時或對地面移動物體進行導航的技術系統(tǒng)。GPS是以衛(wèi)星為基礎的無線電測時、定位、導航系統(tǒng)，可為航空、航天、陸地、海洋等方面的用戶提供不同精度的在線或離線的空間定位數據。GPS技術目前應用于精確農業(yè)、車輛導航與監(jiān)控等。

遙感數字圖像可以作為GIS數據庫中一種重要的數據源，從遙感圖像中可以獲取不同的專題數據，更新GIS數據庫中的地學專題圖。地理信息系統(tǒng)（GIS）與遙感（RS）的集成是必然的。

利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術（DSS）為基礎，定位、定量、定時地面向大田作物生產的精確農作技術，即把智能化農業(yè)裝備與田間信息采集技術、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術，在全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術的支持下組裝集成起來，形成完善的精確農業(yè)技術體系。

2、精確農業(yè)內涵

農業(yè)決策支持系統(tǒng)是以計算機技術為基礎、支持和輔助農業(yè)生產者解決各種決策問題的知識信息系統(tǒng)，它是在農業(yè)信息系統(tǒng)、農業(yè)模擬模型和農業(yè)專家系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的、以多模型組合和多方案比較方式進行輔助決策的計算機新技術。目前，雖然還沒有規(guī)范成熟的農業(yè)決策支持系統(tǒng)軟件產品，但這個新生事物卻引起了農業(yè)科技工作者的廣泛關注，已成為農業(yè)信息技術應用領域的重要研究領域。決策支持系統(tǒng)的產生與發(fā)展

20世紀60～70年代，管理信息系統(tǒng)MIS（ManagementInformationSystem）的出現(xiàn)

20世紀70年代末以來，與完成這一任務相關的學科都有了長足的進步，運籌學模型、數理統(tǒng)計方法及其軟件已發(fā)展完善

1971年ScottMorton在《管理決策系統(tǒng)》一書中第一次指出了計算機對于決策者的支持作用，提出了決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem,DSS）的概念專家系統(tǒng)的研究與發(fā)展，給決策支持系統(tǒng)注入了新的活力，增強了決策支持系統(tǒng)的主動功能決策支持系統(tǒng)的基本概念結構化、半結構化和非結構化決策決策過程是決策科學體系的基礎。所謂決策過程是人們?yōu)閷崿F(xiàn)一定目標而制定的行動方案，并準備組織實施的活動過程。這個過程也是一個提出問題、分析問題、解決問題的過程，一般的決策過程可用下圖表示。環(huán)境反饋設計方案評價方法確定目標實施方案決策過程人類的決策行動一般包括確定目標、設計方案、評價方案和實施方案四個階段，但通常的決策科學所研究的對象則主要包括前三個階段。所謂結構化決策問題是指上述三個步驟（理解、設計和選擇三項活動）都能使用確定的算法或決策規(guī)則來表達和設計各種解答方式，并從中選擇最佳的一個。在問題求解過程中，這三個階段都不能按上述的方法來決策問題，就稱之為非結構化決策問題。在某些條件下，其中的一個或兩個階段由于認識不清楚而無法完成清晰的描述，但其余的階段則具有良好的結構，能夠對它清晰而準確的描述，就稱這類問題為半結構化決策問題。

決策支持系統(tǒng)的定義

決策支持基本含義是用計算機幫助決策者對半結構化或非結構化問題中作出決策，而不是代替決策者作出決策。

DSS：凡能為決策者提供支持的計算機系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能充分利用合適的計算機技術，針對半結構化或非結構化問題構造決策模型，通過人機交互方式支持決策者制定管理決策。

決策支持系統(tǒng)的組成結構與功能對決策支持系統(tǒng)發(fā)展影響最大的結構形式是“三部件”結構和“三系統(tǒng)”結構。

1980年R.H.Spraque提出了著名的三部件結構，它由人機交互系統(tǒng)（對話部件）、模型庫系統(tǒng)（模型部件）和數據庫系統(tǒng)（數據部件）三個子系統(tǒng)組成：決策支持系統(tǒng)的“三部件”結構人機交互系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)MBMS模型庫MB用戶數據庫管理系統(tǒng)DBMS數據庫DB（對話部件）的功能：是決策支持系統(tǒng)與用戶之間的交互界面。用戶通過“人機交互系統(tǒng)”控制實際決策支持系統(tǒng)的運行，決策支持系統(tǒng)既需要用戶輸入必要的信息（用于控制）和數據（用于計算），同時也要向用戶顯示運行的情況以及最后的結果。計算機中幾種常見的人機界面技術有菜單和窗口、命令語言和自然語言、多媒體和可視化技術等。（數據部件）的功能：包括數據庫和數據庫管理系統(tǒng)。數據庫用來存儲大量數據，一般組織成易于進行大量數據操作的形式。數據庫管理系統(tǒng)用來管理和維護數據庫，必須具有數據庫建立、刪除、修改、維護，數據存儲、檢索、排序、索引、統(tǒng)計等功能，并提供一套語言體系供用戶使用數據庫或提供與某種高級程序設計語言的接口，這套語言體系一般由數據庫定義語言DDL（提供定義數據庫中數據的組成形式，如數據模式、數據依賴關系等）和數據庫操作語言DML（提供對數據庫中的數據進行操作，包括數據庫的建立、維護；數據字典的建立和維護；數據查詢、檢索以及數據處理等）兩個部分構成。

（模型部件）的功能：由模型庫和模型庫管理系統(tǒng)組成。模型庫用來存放模型，它不同于數據，總是以某種計算機程序形式表示的，如數據、語句、子程序，甚至于對象等。這種物理形式在模型庫中具體為：模型名稱及相關的計算機程序，模型功能的分類，模型的輸入輸出數據，控制參數等屬性。它可以以某種方法運行，進行輸入、輸出、計算等處理。這種形式的屬性是無法或很難以類似于數據組織的形式來描述的。

1981年R.H.Bonczek等提出了決策支持系統(tǒng)的三系統(tǒng)結構，它由語言系統(tǒng)（LS）、知識系統(tǒng)（KS）和問題處理系統(tǒng)（PPS）三個部分組成：語言系統(tǒng)（LS）問題處理系統(tǒng)（PPS）知識系統(tǒng)（KS）用戶圖3決策支持系統(tǒng)的“三系統(tǒng)”結構語言系統(tǒng)（LS）的功能：提供給決策者所有語言能力的總和稱為語言系統(tǒng)（LS）。一個語言系統(tǒng)既包含檢索語言（可由用戶或由模型來檢索數據的語言），也包含計算機語言（由用戶操縱模型計算的語言）。決策用戶利用語言系統(tǒng)的語句、命令、表達式等來描述決策問題，編制程序在計算機上運行，得出輔助決策信息。知識系統(tǒng)（KS）的功能：是問題領域的知識，它包含問題領域中的大量事實和相關知識。最基本的知識系統(tǒng)（KS）由數據文件或數據庫組成。數據庫的一條記錄表示一個事實。它按一定的組織方式進行存儲。更廣泛的知識是對問題領域的規(guī)律性用定量方式表示為數學模型。數學模型一般用方程、方法等形式描述客觀規(guī)律性。這種形式的知識可以稱為過程性知識。隨著人工智能技術的發(fā)展，對問題領域的規(guī)律性知識用定性方式描述，一般表現(xiàn)為產生式規(guī)則。除了數理邏輯中的公式、微積分公式等這種精確知識外，一般表現(xiàn)為經驗性知識。它們是非精確知識，這樣就大大擴大了解決問題的能力。問題處理系統(tǒng)（PPS）的功能：是針對實際問題提出處理的方法、途徑；利用語言系統(tǒng)對問題進行形式化描述，寫出問題求解過程；利用知識系統(tǒng)提供的知識進行實際問題求解，最后得出問題的解答，產生輔助決策所需要的信息，支持決策?；谧魑锷L模型的決策支持系統(tǒng)用戶人機接口數據庫生長模型庫策略分析庫基于生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的基本結構基于生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)應具有以下幾個特性:機理性預測性動態(tài)性通用性基于知識模型和生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)用戶人機接口知識模型庫生長模型庫數據庫推理機知識庫解釋機制基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的結構基于知識模型和生長模型的作物管理決策支持系統(tǒng)應具有以下幾個特性:預測性決策性準確性實時性基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的方案設計原理產量、品質目標知識模型合理生成栽培方案實際資料生長模擬模型達到產量目標？氣象預測YYNN品種產量結構播期基本苗播種量生育指標肥料運籌水分管理效益分析基于生長模型和知識模型的作物管理決策支持系統(tǒng)的實時調控原理結果輸出模型預測方案執(zhí)行苗情資料修正專家曲線明顯偏離曲線？偏離曲線？YYNN精確農業(yè)技術思想，是信息技術和人工智能高新技術在大農業(yè)中的運用，精確農業(yè)技術不僅適用于種植業(yè)，也適用于養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)，已擴展到設施園藝、集約養(yǎng)殖、產品加工及農業(yè)系統(tǒng)的精確經營管理等方面，從而形成完整的精確農業(yè)技術體系。其全部概念建筑在“空間差異”（SpatialVariability）的數據采集和處理上，其核心意圖是實時測知作物（畜禽）個體或小群體或小地塊生長或防疫的實際需要，從而及時確定對其針對性投入（肥、水、藥、飼料等）的量、質和時機，改變傳統(tǒng)農業(yè)大群體、大面積平均投入的作法，以獲得最佳效果和最低代價。隨著精確農業(yè)技術在不同農業(yè)產業(yè)領域的拓展，必將產生更為顯著的社會、經濟和生態(tài)效益。3、精確農業(yè)外延

（二）精確農業(yè)的特征1、地域性：不同地區(qū)條件不同、技術水平不同等2．綜合性：涉及農學、電子學、信息學、生態(tài)學等3．系統(tǒng)性：精確農業(yè)是一個復雜的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，要達到系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效，必須系統(tǒng)內各組分關系協(xié)調。4．漸進性（1）無任何現(xiàn)代裝備、以傳統(tǒng)農業(yè)技術為主的傳統(tǒng)精確農業(yè)（2）以管理信息系統(tǒng)、專家咨詢和簡單機械化為主要裝備的現(xiàn)代精確農業(yè)（3）以高度自動化、信息化技術為裝備的智能精確農業(yè)此類精確農業(yè)全部采用變量投入(VRT)機械化設備、地理信息系統(tǒng)(GIS)提供決策基礎、決策支持系統(tǒng)(DSS)輔助決策、GPS／DGPS定位、自動控制耕作或養(yǎng)殖等全過程。5．可操作性二、精確農業(yè)的支持技術1、3S技術2、決策支持技術（DSS）3、可變量投入系統(tǒng)

（1）計算機(控制器)

控制器包括計算機硬件和軟件平臺，是變量投入系統(tǒng)的核心部分，它完成信息處理和信息圖生成等工作。計算機中存儲著信息圖、土壤、作物生長與產量、施用量的歷史數據等，許多信息需及時更新。（2）GPS（3）傳感器（4）可變量投入設備包括可變量耕作設備、可變量施肥設備、可變量播種設備、可變量噴霧設備、可變量灌溉設備等

什么是傳感器？傳感器一般由信息收集、探測系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。傳感器是收集、量測和記錄遙遠目標的信息的儀器，是遙感技術系統(tǒng)的核心。

BACK4、智能機械裝備技術

必須具備定位導航、實時監(jiān)測、自動變量調節(jié)等功能。（1）在聯(lián)合收割機上安裝傳感器

在聯(lián)合收割機上安裝谷物產量、水分、溫度、機器行走速度、工作幅寬等傳感器，再與全球衛(wèi)星定位導航技術設備配合，實現(xiàn)谷物收割過程的空間位置監(jiān)測和數據采集、儲存、計算、輸出的結合。

（2）在拖拉機上安裝傳感器

在拖拉機上裝配速度傳感器、監(jiān)控器等，可以對農業(yè)機械進行控制和按需自動的動態(tài)變量調節(jié)，實現(xiàn)變量投入。

（3）在播種機械上安裝傳感器

在播種機械采用土壤水分傳感器使種子播在水分適宜的深度，利用土壤營養(yǎng)傳感器、肥料營養(yǎng)傳感器、流量計及變量裝置建立投入肥料管理系統(tǒng)。（4）在耕地機械上安裝傳感器

耕地機械裝配土壤養(yǎng)分含量實時測試系統(tǒng)傳感器，在耕作時進行實時測試，經過數據處理后，可以得到土壤養(yǎng)分含量分布圖，根據具體情況進行土壤改良。（5）在噴藥機上安裝傳感器

在噴藥機上安裝病蟲草害等信息采集傳感器和控制器，視病蟲草害程度變量喚灑農藥，不僅可以減少對環(huán)境的污染，同時可以減少對人畜的危害。

（6）在灌溉設備上安裝傳感器三、精確農業(yè)技術實施過程精準農業(yè)的技術路線圖自動信息采集信息處理決策生成決策實施指令生成GPSGISRS傳感器田間狀態(tài)圖DSS農田對策圖ICS農機人工采集處方圖常規(guī)操作（一）數據采集1．產量數據采集2．土壤數據采集土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有機質、土壤PH值、土壤壓實、耕作層深度等，詳細的土壤信息是開展精確農業(yè)工作的重要基礎。3．作物營養(yǎng)監(jiān)測方法4．土壤水分監(jiān)測5．苗情、病蟲草害數據采集6．其它數據采集還要獲取近年來輪作情況、平均產量、耕作情況、施肥情況、作物品種、化肥、農藥、氣候條件等有關數據。這些數據將用于進行決策分析。MappingSPADvaluesYieldmonitor–sensorthatmeasuresgrainflowandmoisturecontentthroughacombineYieldMonitorGrainFlowSensorReal-TimeSensor/Sprayer:"GreenSeeker"（二）數據差異分析1、產量數據分布圖2．土壤數據分布圖3．苗情、病蟲害分布圖SoilpHMap

McGarveyField(Perry,Iowa)

精確農業(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。決策分析是精確農業(yè)的核心，直接影響精確農業(yè)技術的實踐效果。（三）處方生成

精確農業(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。精確農業(yè)實現(xiàn)的關鍵是農業(yè)機械的變量控制，在3S技術支持下得到的信息經過一系列處理后，將會形成變量控制信息，最終控制農業(yè)機械，實施變量管理。1．智能農業(yè)機械是精確農業(yè)中實施控制實施的重要手段（四）控制實施SelectOptimumNRate2．控制實施過程

智能化農業(yè)機械主要由信息采集系統(tǒng)、決策判斷系統(tǒng)和控制執(zhí)行系統(tǒng)等3部分組成。利用各類傳感器采集環(huán)境信息或作物信息，決策系統(tǒng)要先輸入關于農藝、土壤、作物、管理等方面的數據作為進行系統(tǒng)決策的依據，將采集到的實時信息輸入系統(tǒng)經過處理后作出決策，傳輸到智能化農業(yè)機械進行控制實施。

例如，當駕駛拖拉機在田間噴施農藥時，駕駛室中安裝的監(jiān)視器顯示噴藥處方圖和拖拉機所在的位置。駕駛員監(jiān)視行走軌跡的同時，數據處理器根據處方圖上的噴藥量，隨時向噴藥機下達命令，控制噴灑。四、精確農業(yè)技術的應用（一）精確農業(yè)技術的分類1．精確農作精確農作就是通常國外研究者所指的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming"的含義。即實時測知作物個體或小群體或平方米尺度小地塊生長的實際需要，而及時確定對其針對性投入(肥、水、藥等)的量、質和時機。目前，美國、加拿大等許多農業(yè)發(fā)達國家的種植業(yè)生產實現(xiàn)了“精確農作”。2．精確林果業(yè)在果樹生產中，精確化、集約化的管理越來越受到重視和推廣。從施肥、澆水、用藥等日常管理到收獲，國外一些國家均達到了精確化管理。如與微噴一起使用的施肥、果實的大小與形狀控制等等。在收獲過程中，法國已研制出自動導向機器人，在收獲前用微型攝像機對果樹拍照，根據獲取信息與存儲信息比較，完成是否采摘與包裹。日本利用同樣原理研制成功了柑橘和西紅柿的自動采收機器人。國內如山東海陽引進以色列技術，建成了果樹野外自動化控制微噴工程，采用微機控制，根據土壤吸水能力、蘋果生產階段和氣候條件等因素，定時、定量、定位給果樹供水。3．精確養(yǎng)殖與畜牧業(yè)4．精確設施農業(yè)所謂設施農業(yè)是指應用某些特制的設施來改變動植物生長發(fā)育的小氣候，達到人為控制其生產效果的農業(yè)。設施農業(yè)主要有：設施種植業(yè)，如溫室栽培、塑料大棚栽培、無土栽培等；設施畜牧業(yè)，如畜禽舍、養(yǎng)殖場及草場建設等。設施農業(yè)在國外發(fā)展較早，目前已達到相當高的水平，在歐洲，多數國家以溫室生產為主，其中荷蘭和英國的溫室主要是玻璃溫室，用來生產蔬菜和花卉，荷蘭生產的蔬菜80％用于出口，花卉出口更占世界出口量的71％(1987)；日本利用溫室栽培蔬菜及果樹，技術十分發(fā)達，幾乎所有蔬菜的生產很大程度上依賴于溫室。（二）實施精確農業(yè)需要滿足的條件1．農田大小農田大小的概念主要取決于外部環(huán)境，不同國家適于精確農業(yè)技術實踐的農田大小不一樣，一般需要一個全面的經濟分析，可以計算出一個國家適于精確農業(yè)技術實踐的最小農田范圍。適于精確農業(yè)技術實踐的最小面積約為85.6ha。2．機械化程度農田可大可小，但是農業(yè)作業(yè)若不是機械化，精確農業(yè)就難以實施。如聯(lián)合收割機、播種機、施肥機、噴藥機、噴灌機等。另外，還需要GIS、GPS（DGPS）；信息采集、分析設備；隨農業(yè)機械配備的定位系統(tǒng)、控制設備、監(jiān)測設備等。總之，機械化、自動化程度越高，越利于實施精確農業(yè)技術實踐。3．農田差異（三）精確農業(yè)技術的應用1．精確施肥2．精確灌溉3．精確植保氣溫、輻射不同模式肥料N小麥農田土壤子系統(tǒng)小麥生產群體子系統(tǒng)揮發(fā)損失淋洗損失其它損失LAICGR=NAR*LAI群體N積累量群體生物量葉片莖鞘籽粒根系技術路線建模DM=2148.8TLAI+259.39CGR=dDM/dt基于LAI特征值的氮積累模擬模型

NA=25.14TLAI+21.61

NAGR=(NAt)’=dNAt/dt

基于LAI特征值的生物量模擬模型氮濃度模擬國內外生長監(jiān)測研究最新動態(tài)E.Raymond