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不可不知的精准农业

2017-09-19 10:25:44来源:新三农点击次数:313次字号:|
定位精度也是精准农业在落地应用中所应主要考虑的要素。笔者认为,以美国为例,建设地基与天基联合增强系统,这是一个较好的解决方案。

精准还是精确

精准农业(Precision Agriculture)是20世纪80年代末由美国、加拿大的农业研究者提出并开始广泛应用,目前,以日本、英国、丹麦、中国等国也开始积极探索适合国情的应用模式。国内的学者亦将Precision Agriculture译做“精确农业”、“精细农业”、“精准农业”。笔者认为,汉子的博大精深,虽字面含义相近,但其内涵与外延还是有所差异。“精确”较“精准”相比,更加偏向一种结果的正确性,而农业生产中国的不确定性居多,精确不如精准更贴切。“精细”更偏向于细致化的管理、农业生产环节的细分。所以,笔者认为精准农业更为合适。

植保无人机/图 来源网络

精准如何定义

国内学者对精准农业的内涵与外延定义尚存差异,笔者更加倾向于李德仁院士对精准农业的解释。“精细农业是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通讯和网络技术、自动化技术等高科技与地理学、农业生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来,实现在农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测,以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状况进行定期信息获取和动态分析,通过诊断和决策,制定实施计划,并在全球定位系统与地理信息系统的支持下进行田间作业。这是一种信息化的现代农业。”

精准粒度浅谈

就中国农业的发展来说,从刀耕火种的原始农业,到精耕细作的传统农业,当前可谓是各地自由发展,现代化农业积极尝试阶段。精准农业作为其中一项重要的现代农业技术,国内学者、企业在精准农业中跃跃欲试,积极探索,做出了大量的理论研究与实践项目。

笔者就其中精准二字谈一谈粗浅的认识。

自然环境决定了农业地理的基本格局和农业技术空间的分布特征,社会背景则通过国家政策与社会意识影响农业发展方向。中国自古至今,经济、政治中心几经变更,农业是中国经济之本,深受影响。两汉时期,人均耕地面积10余亩,隋唐时期,人均耕地面积20至30 亩,宋明时期,人均耕地面积10余亩,清代、民国时期,人均耕地面积仅为3亩以下。

中国自古以来自给自足的小农经济是土地难以集约管理的主要制约条件之一。根植千年的文化已经深入民心,不少三农问题正是由此而来,这是一个不能立即解决但是不能越过的问题,土地流转就是解决问题的思路之一。也就是人口与土地之间的矛盾,也就是精准农业中所关注的土地资源。因此,笔者认为,在将精准落地的时候,也应该去考虑土地面积的粒度。美国千亩级的农场比比皆是,在中国,百亩以上的经营主体占比不足百分之一。

其二,全球定位系统是精准农业的重要技术支撑,定位精度决定精准的粒度有多大。依照不同的农业作业类型,不同的农业机械对定位精度的要求如下:

深耕机监测:平面10cm;深度3cm

无人机变量施肥:10m

测产要求:10m

非重叠喷药:10cm

精准对行施肥:5cm

构筑种床:5cm

插秧机要求:2.5cm

播种机要求:2.5cm

目前北斗卫星定位精度可以有以下几种:

伪距单点定位精度:15m

伪距差分定位精度:3-5m

地基或天基增强定位精度:0.5m左右

单站RTK或网络RTK精度:1-2cm

其中伪距定位不需要额外的基础设施建设,但定位精度较低,可以满足变量施肥以及植保作业,但对播种、插秧的要求就不够了。同时,单靠卫星伪距定位,对网络信号的依赖过高,信号不可靠,在农业生产中会发生致命损伤。相应,地基或天基增强定位精度较高,信号可靠性增强,但需要一定的建设投入,美国的农机企业就采用这种模式。所以,定位精度也是精准农业在落地应用中所应主要考虑的要素。笔者认为,以美国为例,建设地基与天基联合增强系统,这是一个较好的解决方案。

精准农业在我国发展现状与思考

农村的人口与土地问题决定了精准农业可以在多大范围的土地上发挥精准之力。全球定位系统的定位精度决定了精准之力的张驰程度。笔者认为,正确的认识中国土地经营的现状,不简单照搬美国模式,在适合的种植面积下合理缩放“精准之度”,积极建设基础设施,满足农业生产的定位需求,是发展中国精准农业的立足之本。那么,在解决了精准农业的技术问题之后,又会有多少农民会为精准农业来买单呢?如若不能实在的为农民增产丰收,政府的补贴又该何去何从?换句话说,精准农业是真的能拯救中国农业的必经之路吗?这是第三个粒度,政府、企业对精准农业在中国的定位。能够正确的把握住这三个粒度,找准适宜的目标对象,采用适宜的定位技术,定位合适的应用地位,才能实实在在的为中国农业创造价值,而不至于变成面子工程、豆腐渣工程。

目前,国内精准农业的践行者在用于尝试,将研究应用或者国外思想不断在中国进行推广实践。笔者将其分为三类,首先是高校等科研机构,这一类重在研究理论,与实际应用尚存脱节,研究产品没有成熟体系,缺乏可靠的推广团队,但同时这一类凝集了国内的智囊团,能去清晰的认识到精准农业的发展。

其次是以合众思壮等为代表的大型企业,这一类有雄厚的研究资金,相对成熟的产品,可靠的技术推广人员,但在农业这一块回报周期较长的领域,难以短期回收投入,若是没有长久的决心,很难坚持下去。

第三类是精准农业的创业团队,吸收国外先进技术,有激情,希望为中国农业注入新的活力,精通互联网技术,希望将互联网应用在农业生产当中,但2015年年末,遇资本寒冬,创业融资困难,初创公司对传统农业了解较少。

上述践行者无论在研究还是应用推广过程中都或多或少遇到了困难,一方面是需要多方协作,找到一条真正适合中国的精准农业应用模式,另一方面也表明中国农业发展的活力,有很多人立志为中国农业奉献一份力量。

关键词:无人机 植保 精准农业 精准定位