精准农业智能决策技术体系探讨

随着科学技术水平的提高和农业产业化的不断发展,精准农业也实现了理想的发展,并且取得了一定的发展成果。在当前精准农业的实际发展过程中,智能决策技术体系应用广泛,而这一体系的合理应用可使各项农业生产决策更加具有科学性及合理性,对于农业生产的更好实施有着十分重要的作用及意义,因此需要对智能决策技术体系加强认识及掌握,促使精准农业更理想地发展。     

对我国未来精准农业发展的思考

从保证国家粮食安全、解决资源环境问题的角度阐述了我国发展精准农业的重要性,分析了当前我国精准农业发展需要关注的6个问题,即突破精准农业关键技术瓶颈、降低精准农业技术应用的门槛、紧密与当地农业主导产业结合、采用因地制宜的技术应用模式、采取高效灵活的技术推广模式和制定精准农业技术标准。提出了今后我国精准农业发展战略的重点为构建具有自主知识产权的精准农业技术体系、具有中国特色的精准技术应用体系、学科交叉的精准农业人才体系。     

地理信息技术在精准农业中的应用

精准农业技术是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一。其核心思想是实时采集、处理时空差异信息，获取作物生长状况或作物环境胁迫信息，以便及时确定对其投入的量、质和时间，以达到经济、生态和社会效益的统一。因此，以地理信息系统、遥感和全球卫星定位系统为主的地理信息技术是精准农业技术体系的核心技术。该文在分析了地理信息技术发展现状与精准农业技术体系的基础上，对地理信息技术在精准农业中的应用现状和发展前景进行了分析和评述，并提出地理信息技术在精准农业方面应用的产业化途径。     

栾城县域精准种植运行体系建设与模式示范

太行山前平原是华北平原的重要组成部分和典型农业高产区, 农业集约化程度较高, 是我国重要的商品粮生产基地。随着农业和社会经济的发展, 水资源严重匮乏, 地下水超采严重, 农田面源污染日益加剧等问题, 严重影响了该区域农业的可持续发展。精准农业是未来农业发展的重要方向和必然选择。在农业生产以农户单元为主体的我国现实情况下, 选择县域精准种植模式是有益的尝试和探索。选择农田管理有代表性的河北省栾城县作为示范区, 进行精准农业技术的试验与运行实施模式的示范。在县域尺度上通过划分公里网格的方法建立GPS 定位的县域精准种植观测网, 确定288 个有效采样点, 在中心示范区尺度按20 m×20 m网格对耕层和亚耕层确定采样点, 进行农田基本数据调查和空间变异分析。通过优化管理网络咨询平台组装县域尺度的优化施肥模式, 并根据区域特点建立多种节水种植模式进行推广。在大田尺度和温室大棚示范智控半变量节水灌溉系统, 实现经济效益和环境效益的增长。推广示范用于小麦的智能精准收获系统, 为区域精准农业的发展提供示范样板。县域精准农业技术研究与示范工作, 为未来区域性精准农业的全面实施进行了技术尝试, 提供了示范样板。     

世界主要国家精准农业发展概况及对中国的发展建议

中国是一个农业生产和消费大国,同时也面临着投入产出比率相对较低、环境污染等一系列问题,尤其在国际形势变化、自然灾害频发的背景下,中国传统农业生产方式亟需转型升级。在人工智能、物联网、云平台等新兴技术的带动下,精准农业孕育而生,成为了全球农业实现绿色、高产的有效途径。该文瞄准世界精准农业发展较好的发达国家和地区,通过文献梳理和总结,凝练出政府引导、信息化建设、科技支撑、新型农民培育等发达国家和地区发展精准农业的成功经验。在此基础上,着眼于中国大田种植,分析中国发展精准农业的基础,从农田配套设施及信息化建设、农业信息获取、自动变量作业系统及装备等方面充分认识中国发展精准农业的薄弱环节。该文旨在厘清中国精准农业的发展方向,借鉴国际经验,提出中国精准农业今后的发展建议,如强化政府组织领导作用、加强基础设施和信息化建设、聚焦核心技术研发、培养新型农业人才、分区域试点示范。     

精准农业示范基地安全生产与规范化建设建议

精准农业示范基地是推动我国农业现代化发展的重要抓手,在物联网、大数据、智能农机等为代表的先进技术装备的研发、实验、验证、中证、应用宣传过程中起着重要支撑作用,而精准农业示范基地的安全生产则是保障上述工作顺利开展的前提与关键环节。以北京小汤山国家精准农业研究示范基地为例,从农机设备安全生产、消防用电安全、危化品安全管理和基地网络信息安全等方面分析了精准农业基地安全生产管理现状,并围绕精准农业示范基地的科研转化、生产示范等需求提出了基地建设规范化建议。     

浅析无线传感器网络在精准农业中的应用

在现代农业产业发展中,精准农业已经成为必然的发展趋势,同时也是农业产业发展的必然需求。在当前精准农业实际发展中,越来越多的现代化技术得以应用,而无线传感器网络就是其中比较重要一种,对于精准农业发展十分有利,因而需要对无线传感器网络进行合理应用。基于此,就无线传感器网络在精准农业中的应用进行分析,以实现农业的更好发展。     

自动化信息技术在农业生产中的几种应用前景

美国等国家在 80年代初提出精准农业的概念和设想 ,90年初进入生产实际应用 ,目前已经具有相当的规模 ,部分技术和设备已经成熟和成型 ,在实际应用中产生了巨大的经济效益。目前世界上很多国家都在进行精准农业应用的研究以适合自己本国的农业发展。我国对于精准农业的研究和应     

国家农业信息化工程技术研究中心

国家农业信息化工程技术研究中心（NERCITA）是于2001年由国家科技部批准组建,专门从事农业及农村信息化工程技术研究开发的国家级科研机构。中心的主要任务是针对我国农业信息化建设的重大需求,重点围绕农业信息化关键技术、农业遥感技术与地理信息系统,精准农业与智能装备技术。农业生物环境控制工程与自动化技术、农产品安全快速检测与农田环境质量监测技术等五大方向,进行源头技术创新,     

农业景观保护与农业高效生产

在适宜农业生产的土地上建立保护缓冲区可能与土地所有者或生产者的经济目标相冲突。但精准农业为人们提供了一种有力的保护规划工具,使人们能够有效识别农业系统中的生态效益和经济效益。精准地实施农业保护措施是保护规划的基础,也是使生态效益和经济效益双赢的根本。利用ArcGIS地理空间决策支持工具形成决策过程,以确定在何种条件下实施精准保护,能使区域的生态环境保护和经济效益获得双赢。     

精细农业中农情信息采集技术的研究进展

由于现代信息技术在农业中的应用，精细农业在世界范围内引起了广泛关注。快速有效地采集和描述影响作物生长环境的空间变量信息，是开展精细农业实践的重要基础。围绕土壤环境、作物产量分布、病虫草害及作物长势等信息采集技术的研究情况进行了阐述，指出了现有采集技术存在的优缺点，并在此基础上指出提高设备的采集精度和速度，开发研制产量监测系统、土壤环境信息快速测量仪以及多功能采集设备是近阶段的主要研究方向。     

土壤水分和养分时空变异性与作物产量的关系

精确农业使得农田土壤水分和养分的时空变异与产量关系的研究显得尤为重要,这就要求在其研究方法上取得新的进展,以加快精确农业的进程。该文运用传统统计理论和地质统计学理论结合分析了冬小麦苗期、灌浆期的土壤水分和养分变异与产量变异之间的关系。提出用“综合指示率”综合评价土壤的水分和养分状况,并分析了综合指示率的变异与作物产量变异之间的关系。结果表明在67.8 m范围内综合指示率与产量之间存在很强的空间相关性,综合指示率越大,产量越高。Kriging估计的空间分布图也表明综合指示率与产量有较好的对应关系,综合指示率能解释产量变异的58.4%,比多元回归结果提高17.4%。多元逐步回归分析和综合指示率与产量的两变量回归分析结果都表明,同时考虑土壤水分和养分的变异能解释产量变异的33.3%～58.4%,比只考虑土壤养分变异时提高0～5.2%,同时考虑苗期和灌浆期土壤水分和养分变异能解释产量变异的41.0%～58.4%,比只考虑其中1个时期提高4.3%～16.5%。综合指示率为表达农田土壤水分和养分时空变异性及其与作物产量的关系提供了一种思路和方法,其分布图不仅是管理者综合评价土壤水分和养分状况的有利工具,而且把它与产量分布图对比,可以为精确农业的实施提供一定参考。     

不同取样方式下土壤质地空间插值的精度分析

为研究土壤质地的合理取样方式,进而研究其空间变异情况,为田间施肥及灌溉提供依据,本试验利用地统计学方法和GIS技术,在重庆市彭水县重庆烟草试验站,利用289个表层土样,研究了16 m间距的栅格取样法(对照,253个土样,扣除36个验证样点)、34 m间距的栅格取样法(115个土样)和随机取样法(115个土样)3种取样方式下土壤质地的空间插值精度。3种土壤颗粒指标中粉粒占68.43%,砂粒含量最少,占12.68%,黏粒含量略高于砂粒。砂粒和黏粒具有中等强度的变异性,粉粒具弱变异性,且数据符合正态分布。地统计分析显示,在分析该区域土壤质地时,采用栅格取样方法应适当增大取样间距,而采用随机取样方法可适当缩小取样间距。交叉检验显示,土壤质地成分在3种取样方式下的插值精度均以对照最大,栅格取样次之,随机取样最小。综合考虑插值误差、样品采集和分析成本及时效性等因素,本研究建议在该区域进行土壤质地空间变异规律分析为生产服务时应采用随机取样。     

基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统研究与设计

为实现准确判断作物水分亏缺程度,为精量灌溉提供科学依据,论文采用无线传感器网络技术,设计了作物水分状况监测系统。该系统实现了信息采集节点的自动部署、数据自组织传输,可以使人们随时随地精确获取作物需水信息,包括引起作物水分亏缺的环境信息（温度、湿度、土壤温度、土壤湿度）以及水分亏缺时作物水分生理指标微变化信息等。它具有功耗低、成本低廉、鲁棒性好、扩展灵活等优点。初步试验表明了该系统的合理性与实用性。可以应用于温室、农田、苗圃等区域。该文为无线传感器网络在设施农业中的应用做出了探索性研究     

农业信息技术与精确农业的发展

介绍了美国精确农业发展现状及当前进行的主要工作，阐述精确农业就是信息农业的概念。着重介绍SSCM(根据田间具体情况作物管理系统)系统和YieldMap产量图在精确农业发展中的作用及GIS与精确农业的不可分关系。     

Effect of tillage,cropping, and mulching pattern on crop yield,soil C and N accumulation,and carbon footprint in a desert oasis farmland

The desert oasis is one of the major grain production areas in arid land, and many intensive farming practices have been adopted to improve the land utilization in the agriculture system. However, there remains little consensus on how to improve such farming practices for increasing both productivity and environment benefits in this system. A 4-year experiment was conducted in a typical desert oasis farmland to determine the effects of the farming practices on crop yield, soil carbon (C) and nitrogen (N) accumulation, and carbon footprint (CF). The farming practices included two tillage patterns: conventional (CT) and reduced tillage (RT), two cropping patterns: continuous (Con) and rotation cropping (Rot), and two mulching pattern: film (F) and straw mulching (S) with eight combined treatments. The RT did not significant decrease crop yield but increase soil C and N accumulation rate by 59% and 130%, and thus decrease CF for crop production compared with the CT. S can also improve soil C and N accumulation, and cause low CF for crop production, but leading to 14–41% decrease in maize yield compared with F. Rot result in a 14% increase on maize yield also has extra benefit to decrease CF for crop production, but no significant effect on soil C and N accumulation compared with Con. Our study adds a reasonable perspective on how to improve the conventional farming systems in desert oasis, the information about RT, straw mulching, and maize–soybean rotation have positive effect on improving soil quality and decreasing CF for crop production in this desert soil area is critical to develop the sustainable agriculture system in this desert oasis farmland, which both maintaining crop productivity and minimizing negative environmental impacts.     

Evaluation of precision land leveling and double zero-till systems in the rice–wheat rotation: Water use, productivity, profitability and soil physical properties

In recent years conventional production technologies in the rice–wheat (RW) system have been leading to deterioration of soil health and declining farm profitability due to high inputs of water and labour. Conservation agriculture (CA)-based resource-conserving technologies (RCTs) vis-à-vis zero-till (ZT), raised-bed planting and direct-seeded rice (DSR) have shown promise as alternatives to conventional production technologies to overcome these problems. The integration of CA-based RCTs with precision agriculture (PA)-based technologies in a systems perspective could provide a better option for sustainable RW production systems. In this study we attempted to evaluate conservation and precision agriculture (CPA)-based RCTs as a double-ZT system integrated with laser-assisted precision land leveling (PLL) in the RW system. A field experiment was conducted in the western IGP for 2 years to evaluate various tillage and crop establishment methods under PLL and traditional land leveling (TLL) practices to improve water productivity, economic profitability and soil physical quality. Irrespective of tillage and crop establishment methods (TCE), PLL improved RW system productivity by 7.4% in year 2 as compared to traditional land leveling. Total irrigation water savings under PLL versus TLL were 12–14% in rice and 10–13% in wheat. PLL improved RW system profitability by US$113 ha⁻¹ (year 1) to $175 ha⁻¹ (year 2). Yields were higher in conventionally transplanted rice followed by direct-drill-seeded rice after ZT. In wheat, yields were higher in ZT when followed by DSR than in the conventional-till (CT) system. RW system productivity under double ZT was equivalent to that of the conventional method. Among different TCE, conventional puddled-transplanted rice-CT wheat required 12–33% more water than other TCE techniques. Compared with CT systems, double ZT consumed 12–20% less water with almost equal system productivity and demonstrated higher water productivity. The CT system had higher bulk density and penetration resistance in 10–15 and 15–20 cm soil layers due to compaction caused by the repeated wet tillage in rice. The steady-state infiltration rate and soil aggregation (>0.25 mm) were higher under permanent beds and double ZT and lower in the CT system. Under CT, soil aggregation was static across seasons, whereas it improved under double no-till and permanent beds. Similarly, mean weight diameter of aggregates was higher under double ZT and permanent beds and increased over time. The study reveals that to sustain the RW system, CPA-based RCTs could be more viable options: however, the long-term effects of these alternative technologies need to be studied under varying agro-ecologies.     

多土壤信息测量传感器的硬件系统集成设计（英）

土壤在作物的生长过程中起到了重要的作用,所以对于基于决策的作物生产管理,土壤信息是必需的。传统的土壤取样获取土壤信息技术耗时且成本高,尤其是对于大规模农田土壤信息测量。目前一些近地面的可连续测量的土壤信息传感器技术能够提供高精度的数字土壤信息地图,然而这些商业化的技术成熟的传感器通常需要单独使用。该文提出了将γ射线光谱仪GR320、利用电磁感应原理的EM38和EM31以及Veris 3100和Veris pH这些可在农田近地面连续测量的土壤特性测试传感仪器集成在一起同时使用的方案,介绍了此集成系统的硬件设备和相关特性参数以及今后需要继续研究解决的问题。利用该系统可一次获得不同的土壤特性参数数据,如土壤矿物质含量,不同深度的土壤电导率值和土壤pH值等,可避免多次测量车辆行走对土壤的压实。多传感器数据之间的互相补充可以进一步提高且更有利于精确农业中基于土壤信息的决策规划。该系统适用于大面积农田土壤特性测量。     

近20年农田精准管理分区施肥方法研究进展

精准管理分区（Site Specific Management Zones,SSMZ）是精准农业中实现定时、定点、定量、定配方投入水肥药等农业生产资料的关键环节。SSMZ已经在精准农业中得到了迅速的发展与应用,该技术对于减少农业投入、提高经济效益及减轻农业面源污染具有重要意义。全面地认识SSMZ的研究现状及存在问题,有利于更好地把握SSMZ的发展动态并开展更进一步的研究。本文对国内外以SSMZ为主题的论文进行了梳理,概述了SSMZ研究中不同输入量的应用原理、数据类型、优势及局限性;其次,对现有的分区方法进行了总结归纳,最后,整理了常用的SSMZ评价方法,对不同评价方法进行分析,进行总结与展望。得到如下结论:（1）SSMZ输入量由基于空间插值映射土壤空间属性,过渡为利用遥感技术获取土壤、植被等相关信息;（2）随着大数据时代的到来,综合考虑历史土壤理化性质、成土要素、农作物时空动态、水土气生地形地貌的作用有助于提升SSMZ的精度;（3）基于近端传感器及无人机获取的密集数据的研究不断增加,田块尺度的空间信息精度高,连续性增强;（4）传统的非监督分类算法逐步被面向对象分割方法取代,分区结果更有助于指导田间管理措施;（5）用于SSMZ的评价信息以与作物生长关系密切的土壤属性或表征作物长势的参数为主。国内外对于SSMZ的关注度逐渐增加,各类SSMZ研究成果对于实现绿色农业、维护生态安全具有重要实践意义。