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述现代精细农业的技术构成及其应用
摘要：长期以来，农业生产都是以田块为基础，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得农场或田块的平均产量。实际上，在同一农田内，有许多因素影响着作物的生长和产量，存在着明显的时空差异性。 “精细农业”是综合应用地球空间信息技术、计算机辅助决策技术、农业工程技术等现代高新科技，以获得农田“高产、优质、高级”的现代化农业生产模式和技术体系。本文在充分了解“精细农业”技术组成的基础上，探讨了“精细农业”的应用范围，结合我国国情，提出了在我国逐步实施“精细农业”技术方案。
关键词：精细农业 信息技术 卫星定位系统
0 引言
在过去的半个世纪中，随着生物遗传育种技术的进步,耕地面积的扩大,化学肥料及农药的大量使用，世界农业取得了长足发展。但这种农业增长模式也同时带来了水土流失、生态环境恶化、水资源浪费、生物多样性遭到破坏等一系列问题。为了解决这些问题，“精细农业”的概念和技术应运而生。
1 精细农业的含义
“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言，就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库，并对作物苗情、病虫害、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息；在获取上述信息的基础上，利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施,以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。
2 精细农业技术组成
2.1 数据采集技术
“精细农业”技术是通过产量测量、作物监测以及土壤采样等方法来获取数据，以便了解整个田块的作物生长环境的空间变异特性。
2.1.1 产量数据采集 带定位系统和产量测量的谷物联合收割机在收获的同时，每隔1.2秒记录当地的产量，记录数据以文本形式（经度、纬度、产量和谷物含水量）存储在磁卡中，然后读入计算机进行处理。影响产量精度的主要原因是GPS（或DGPS）定位精度、产量传感器的测量精度、实际割幅和前进速度的准确性。
2.1.2 土壤数据采集 土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、PH、土壤压实、耕作层深度等。利用GPS在田间定位，采集土样。由于采集的土样一般还要送到实验室处理分析，耗资费时，成为实施“精细农业”技术实践的瓶颈。
2.1.3 苗情、病虫草害数据采集 利用机载GPS或人工携带GPS，在田间行走中随时可定位，记录位置，并记录作物长势或病虫草害的分布情况。
2.2 数据分析 一般采集的数据都是以文本表形式表示，需要利用一些数学方法进行处理，生成分布图。未来的发展趋势是数据采集和数据分析统一起来，将田间观测者的地理位置和田间观测数据，通过便携PC和天线发往办公室PC，利用软件自动生成田间数据分布图。
2.3 决策分析 “精细农业”技术是根据田间采集到的不均衡空间分布数据及有关作物其它信息，经过决策分析，来控制投入方式和施用量。决策分析是“精细农业”的核心，直接影响“精细农业”技术的实践效果。GIS用于描述农田空间上的差异性，而作物生长模拟技术用来描述某一位置上特定生长环境下的生长状态。只有将GIS与模拟技术紧密地结合在一起，才能制定出切实可行的决策方案。
2.4 控制实施 “精细农业”技术的目的是科学管理田间小区，降低投入，提高生产效率。作为支持“精细农业”技术的农业机械设备，除了带有定位系统和产量测量的联合收割机外，按处方图进行作业的农业机械还有：带有定位系统和处方图读入设备，控制播深和播量的谷物精密播种机；控制施肥量的施肥机；控制剂量的喷药机；控制喷水量的喷灌机；控制耕深的翻耕机等。例如，当驾驶拖拉机在田间喷施农药时，驾驶室中安装的监视器显示喷药处方图和拖拉机所在的位置。驾驶员监视行走轨迹的同时，数据处理器根据处方图上的喷药量，随时向喷药机下达命令，控制喷洒。
3 精细农业技术的应用
3.1 “精细农业”具有以下优点：
3.1.1 提高收益 按照土壤特性、作物需求，实施灌溉、施肥、播种和病虫草害防治，即能降低用水、肥料、种子、农药的投入，也能增加作物产量。
3.1.2 保护环境 根据农田作物定点需求，控制化学物品的施用量，即能降低土壤、地下水、作物品质的污染，也能保护生态环境。
3.1.3 提高作物产量和质量 根据作物的实际需求，即能避免因过量施用化肥、农药、水带来的副作用，造成作物减产，品质下降，也能改善因缺少养分造成的减产和降低作物品质。
3.
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