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一、空间信息技术
全球定位系统(GPS):用于获取农田中农业机械、采样点等的精确位置信息,是精准农业中实现定位作业的基础。例如在播种、施肥、喷药等作业中,通过 GPS 技术可确保作业的准确性和一致性,避免重复作业或遗漏,提高作业效率和质量。并且能为农田信息采集系统提供准确的位置数据,方便对不同区域的农田状况进行精准记录和分析。
地理信息系统(GIS):可以对农田的各种空间数据进行存储、管理、分析和展示。如土壤类型、肥力状况、地形地貌、灌溉设施分布等信息都能在 GIS 中进行整合和处理。基于这些数据,农民可以制定出科学合理的种植方案、灌溉计划、施肥策略等,实现对农田的精准管理。例如,根据 GIS 分析出的土壤肥力差异图,对肥力较低的区域进行重点施肥,提高肥料利用效率。
遥感技术(RS):通过卫星、飞机或无人机等平台获取大面积农田的图像信息,能够快速、准确地监测作物的生长状况、病虫害发生情况、土壤水分含量等。利用遥感技术可以及时发现农田中的问题区域,为精准农业决策提供依据。例如,通过遥感图像发现某片区域的作物出现生长异常,进一步分析可能是由于缺水或病虫害导致,从而及时采取相应的灌溉或防治措施。
二、传感器技术
土壤传感器:能够实时监测土壤的温度、湿度、酸碱度、养分含量(如氮、磷、钾等)以及土壤的电导率等参数。这些数据对于确定施肥量、灌溉量和制定土壤改良方案非常重要。比如,当土壤湿度传感器检测到土壤水分含量低于作物生长所需的阈值时,自动触发灌溉系统进行浇水;当养分传感器检测到土壤中某种养分不足时,提示农民及时补充相应的肥料。
气象传感器:收集农田的气象数据,如气温、气压、湿度、降雨量、风速、风向等。这些气象信息对于农业生产的各个环节都具有重要意义,例如在制定灌溉计划时,需要考虑降雨量和蒸发量;在预测病虫害发生时,温度和湿度是重要的参考因素。通过气象传感器获取的实时数据,农民可以及时调整农业生产策略,应对各种气象变化。
作物生长传感器:用于监测作物的生长状态,如叶面积指数、植株高度、生物量、叶绿素含量等。这些参数可以反映作物的生长发育情况和健康状况,帮助农民及时了解作物的需求,采取相应的管理措施。例如,根据作物生长传感器监测到的植株生长情况,调整施肥和灌溉策略,促进作物的健康生长。
三、智能化农机装备技术
自动驾驶农机:具备自动驾驶功能的农业机械,如拖拉机、收割机等,可以按照预设的路线和作业参数进行自动作业。自动驾驶技术不仅提高了作业的精度和效率,还减轻了农民的劳动强度,降低了人为操作误差。例如,在大面积的农田作业中,自动驾驶拖拉机可以保持直线行驶,确保播种、施肥、收割等作业的行距均匀一致。

变量作业农机:能够根据农田中不同区域的土壤状况、作物需求等因素,实时调整作业参数,如施肥量、播种量、喷药量等。变量作业农机通常配备有传感器和控制系统,能够根据传感器获取的信息自动调整作业装置的输出,实现精准作业。例如,变量施肥机可以根据土壤肥力传感器的数据,在肥力较低的区域增加施肥量,在肥力较高的区域减少施肥量。
智能灌溉设备:包括滴灌、喷灌等智能灌溉系统,能够根据土壤湿度、作物需水情况等自动控制灌溉时间和灌溉量,实现精准灌溉,提高水资源利用效率。例如,在智能温室中,采用滴灌系统可以根据不同作物的需水特性,精确地为每株作物提供适量的水分。
四、农业专家系统和决策支持系统
农业专家系统:是一种基于农业领域专家知识和经验的智能软件系统,能够为农民提供作物种植、病虫害防治、土壤管理等方面的专业建议和决策支持。农业专家系统包含了大量的农业知识和规则,通过对输入的农田信息进行分析和推理,给出相应的管理方案和措施建议。例如,当农民输入作物的症状信息时,农业专家系统可以诊断出可能的病虫害,并提供防治方法。
决策支持系统:利用计算机技术和数学模型,对农田数据进行综合分析和处理,为农民提供决策支持。决策支持系统可以帮助农民评估不同的农业生产方案的经济效益、环境影响等,从而选择最优的方案。例如,通过决策支持系统对不同施肥方案的成本和收益进行分析,帮助农民选择最经济、最有效的施肥方案。
五、物联网技术
将各种农业设备、传感器、农机等通过网络连接起来,实现信息的互联互通和远程控制。农民可以通过手机、电脑等终端设备实时监测农田的状况,远程控制农业设备的运行。例如,在外出时,农民可以通过手机 APP 查看土壤湿度数据,并远程启动灌溉系统进行浇水;或者实时监控农机的作业状态,及时发现和解决问题。
六、生物技术
主要包括基因编辑、分子标记辅助育种、生物防治等技术。基因编辑技术可以对作物的基因进行精确修饰,提高作物的抗逆性、产量和品质;分子标记辅助育种技术可以快速筛选出具有优良性状的作物品种;生物防治技术利用天敌、微生物等生物手段防治病虫害,减少化学农药的使用,降低对环境的污染。例如,利用基因编辑技术培育出抗病虫害的作物品种,减少病虫害对作物的危害;使用天敌昆虫防治害虫,保护生态环境。
七、精准光合靶向技术
通过基因靶向调控原理,激发作物叶片中的光合引擎,提升籽粒灌浆或果实膨大期的光合产物的供应库容,进而实现显著的作物增产与品质改善的目标。同时,作物生物量和光合产物的增加也有益于回馈、反哺土壤有机质,为可持续的作物高产提供保障。
美国、以色列等国家的精准农业技术已经得到了广泛应用。
近两年,美国农业企业纷纷瞄准“大数据”在农业管理中的应用。
(以色列番茄亩产40吨)
以色列还开发出水肥一体化技术,将灌溉与施肥同时进行,这种精准技术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。
近年来,中国也在积极推动精准农业技术的发展和应用,农业部推出了多项农业物联网应用模式,旨在提高土地产出率、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。