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。     

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。     

应用广义回归神经网络进行土壤空间变异研究

对土壤性质空间变异的充分了解,是土壤养分管理和合理施肥的基础。90年代以来,随着发达国家精确农业技术的开展,土壤特性的空间变异和空间插值技术研究得到众多农学家和土壤科学工作者的关注和重视[1,2 ] 。由法国学者Matheron于2 0世纪6 0年代建立起来的地统计学(Geostatistic     

精确农业中的信息技术

精确农业，是广泛应用信息技术的农业，本文将从不同角度论述精确农业中的信息技术和主要组成部分。     

精确农业的思考

本文对精确农业的内涵进行了阐述，并就我国实施精确农业提出了几点看法。     

精确农业发展与农业生态工程创新

分析了西方精确农业研究及实践的主要目标及技术思想,比较了中国农业生态工程研究与精确农业的异同点。提出了农业生态工程研究及实践具有独特的功能与作用,同时亦应正视自身发展中存在的问题,吸收精确农业有关原理、方法,在理论规范化、手段现代化、过程监测及其控制自动化、高新技术含量增加、与信息技术和机械工程专业有机结合提高工程设计可操作性等方面努力,推动农业生态系统设计与管理的信息化与知识化,逐步形成一个基于信息技术、生物技术及机械工程装备的农业生态工程技术体系,为建立可持续发展的农业系统与实现以科学技术化为本质特征的农业现代化作出贡献。     

基于多源数据的县域冬小麦氮肥调控管理分区

为便于对县域尺度冬小麦进行精确氮肥调控,该文以安阳县冬小麦种植区为研究对象,在3S技术的支持下,利用定性和定量相结合的分析方法,分别对影响冬小麦氮肥调控的重要因子,如地形、土壤类型、土壤养分和光谱信息等多源数据,进行聚类和综合叠加分析,以确定最终的县域氮肥调控管理分区。基于土壤养分和产量的管理分区划分结果评价表明,各级分区土壤养分和产量的变异系数均有所减低,其中三级分区的21个子区为最终分区结果,其管理分区之间的土壤理化性质差异显著,有机质、碱解氮和产量变异系数均值分别降低70%、53%、66%。基于光谱数据的管理分区划分结果评价表明,不同分区内归一化植被指数(NDVI)的集中程度明显提高。分区结果可以作为冬小麦氮肥调控的决策单元,为精确农业管理提供有效途径。     

农业发展的新课题——精确农业

农业发展的新课题——精确农业张伟８０年代末期，美国、加拿大等国的一些农业科研部门，大学及农业装备企业纷纷组织起来开展有关精确农业（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ）的各方面课题研究。美国农学会（ＡＳＡ）、作物学会（ＣＳＳＡ）、土壤学会（ＳＳＳ...     

精确农业的社会经济特征和经济分析问题初探

精确农业作为基于高科技知识的农业技术体系,被人们认为是实现农业可持续发展的先进生产方式。该文首先从系统的观点出发阐述了精确农业的社会经济特征,主要包括精确农业对农业及其相关产业、市场的影响;并着重探讨了精确农业的经济分析问题,包括风险分析、经济效益评价等     

一种精确农业自动变量施肥技术及其实施

该文介绍一种自制的实现精确农业自动变量施肥作业的变量施肥系统。该系统基于DGPS卫星定位原理，将GPS、GIS与DDS相结合，进行施肥作业决策，决策的施肥数据写在IC卡上。当施肥机在田间工作时，通过装备在施肥机上的GPS接收的位置数据触发存储在IC卡的施肥决策指令，用该指令通过单片机去控制施肥机上的排肥轴的转速，实现精确农业自动变量施肥作业。田间试验表明，该系统能够实现精确农业意义上的变量施肥作业。     

提高化肥利用率技术创新展望

化肥利用率低以及化肥施用后损失的养分造成的环境污染,已成为全球社会、经济和农业可持续发展的主要障碍之一。提高肥料利用率已成为当今全球关注的焦点问题。拓展平衡施肥理论和技术由单一的静态横向平衡到静态横向—动态纵向平衡,进行化肥新品种研制;通过生物工程技术改良植物营养遗传性状,提高作物吸收养分能力;运用精确农业施肥理论和技术,提高施肥对土壤、作物的针对性和准确性,这些技术创新和应用是提高肥料利用率的重要途径     

精确农业的由来与发展及其在我国的应用策略

本文系统地介绍了精确农业的内涵,精确家业使用的３Ｓ技术发展状况,精确农业研究所需解决的关键技术问题,包括信息获取、构建诊断模型与决策实施等。并就我国农业条件的特点,提出具有中国特色的精确农业的发展道路。     

吉林大学工程仿生教育部重点实验室生物与农业工程学院——精确农业技术与智能装备课题组

吉林大学工程仿生教育部重点实验室暨生物与农业工程学院精确农业技术与智能装备课题组所在农业工程学科为国家一级重点学科。在学科带头人马成林教授的带领下,于上世纪末开始从事精确农业技术体系及其相关理论、田间精确作业装备及关键部件的设计、田间智能装备开发研究。     

中国设施栽培系统中的养分管理

设施栽培养分管理是设施农业系统的重要组成部分,根据近年来我国设施农业在养分管理方面的研究进展,从设施栽培养分投入和土壤养分累积两个方面阐述了我国设施栽培养分管理现状,指出了由于不合理养分管理导致的设施栽培土壤盐分大量积累、营养元素间比例失调、设施蔬菜品质下降以及造成的环境污染等问题,并针对上述问题提出了加强设施栽培养分管理的一些具体对策及措施。     

中亚热带两种水稻土土壤养分空间变异的对比研究

20世纪90年代中后期以来，随着“3S”技术和地统计学方法越来越多地应用于我国土壤学领域，以及“精准农业”（Precision agriculture）在我国的引进和部分地区的初步应用，对土壤特性尤其是土壤养分空间变异性的研究日益引起学者的关注，其中以北方土壤及管理种植模式为研究对象的较多，南方相关方面的研究报道较少。从理论上讲，在田块面积相对较小、田块间土壤养分变化较大的中国南方地区，比发达国家土壤养分相对一致的大农场和我国北方地区更需要应用养分精准管理技术。     

作物营养从有机肥到化肥的变化与反思

二十世纪前，农业生产主要靠施用有机肥为作物提供营养，维持地力不衰，这一时期一般称为“有机营养”阶段。之后，化肥逐渐取代有机肥，成为作物养分的主要来源，农业生产进入以化肥养分供应为主的“无机营养”阶段。化肥的连续大量施用在作物增产方面发挥了巨大作用，也带来了不少问题，以致近年来出现了怀疑或否定农业生产中施用化肥的思潮。为此，本文回顾了植物营养学科的发展历程和我国化肥使用的历史，指出仅靠施用有机肥、种植豆科作物等传统的营养作物的方式难以满足农业生产对养分的需求，化肥与有机肥配合施用是我国农业发展的正确道路。目前生产中，化肥施用存在不合理和过量问题，有机肥施用方面，主要是集约化养殖业与种植业的不合理布局，存在种养分离，难以农业利用等养分管理问题。同时解决这两个问题，除采取已有的合理施肥技术及方法外，还应改变从植物营养角度只重视氮磷钾等无机养分的供应，拓宽为重视碳、氮、磷及钾等不同元素间的时空平衡关系；以农业生态系统养分资源高效循环利用为核心，采取不同方式实现有机–无机营养的结合，应避免陷入有机与无机营养的争论；从生物地球化学循环角度看待养分利用与管理问题，关注养分在田块、流域及区域尺度的流向及对土壤、水体及大气的影响；将科技与政策等有效结合，提高养分利用效率，减少养分损失，保障我国农业的健康持续发展。     

土壤盐渍环境与养分管理

本文综述了盐渍环境氮，磷，钾素及微量元素等养分的管理，对一些可引发土壤次生盐渍化的施肥管理措施进行了论述，并提出对策。     

大数据时代精准施肥模式实现路径及其技术和方法研究展望

自上世纪70年代起，我国开展了田间养分精准管理方法与技术的研究和推广，包括测土配方施肥、土壤养分测试和作物营养诊断，积累了大量土壤类型、肥力等基础数据以及农村地籍调查、农业普查、作物需肥规律等田间养分管理相关数据。但田间养分精准管理目前依旧存在重研究、轻应用，重理论、轻技术，专业分工太细，分割化、碎片化严重，传统与现代融合不够，可实际应用的产品、技术较少，农户体验差等问题。日渐成熟的信息互联、互通、互享技术与平台，功能日益强化的人工智能技术等，为实现田间养分管理走向精细化、信息化与系统化，进而为实现跨越式发展提供了契机。本文从我国农田经营分散的实际国情出发，根据精准施肥原理、认识与定位，提出了“基准+精准”模式的田间养分管理方案，以测土配方施肥为基础，结合数据挖掘技术对现有数据进行综合分析，更新制定当年田间养分管理“基准”施肥方案，包括基肥和追肥的施用数量及施用时间，同时利用云GIS可实现农田数据的空间信息化和施肥方案田块化管理的可视化，为移动端施肥方案的推送和实现田块尺度上的信息化精细管理奠定基础。以数字图像无损诊断作为技术支撑，通过机器学习作物数字图像特征参数来建立营养诊断模型，判断得出作物营养胁迫种类及程度，从而对当季田间作物长势及营养状况进行准实时监测与评价，进而实现对田间“基准”施肥方案特别是追肥施用的“精准”修正。最后通过构建“云+手持终端+数字图像”系统架构实现“基准方案推送—无损诊断—精准修订—成效反馈—方案优化”的动态实施和更新，对测土配方施肥技术体系进行完善，同时实现相关成果更新和持续利用，解决成果应用的“最后一公里”问题。     

不同养分管理对东北东部半山区地下饮用水硝态氮的影响

为了探讨不同养分管理方式对东北东部半山区村镇地下饮用水水质的影响,该文在辽宁省清原满族自治县选择典型地下饮用水源区域,通过近2 a的田间试验,研究结果表明：常规养分管理和农田养分管理施氮量分别为240 kg/hm2和192 kg/hm2,与常规养分管理相比,农田养分管理处理氮肥农学生产力显著高于常规养分管理处理,提高了22.47%;浅地下水埋深区,地下水硝态氮质量浓度增幅为深地下水埋深区1.6倍;减N 20%农田养分管理措施实施后,区域地下水硝态氮质量浓度较常规养分管理措施削减了51.19%。因此,采取农田养分管理措施降低了农田施肥对浅层地下饮用水源地污染风险,这对于村镇地下饮用水水源地的保护及村镇居民安全饮水具有重要意义。     

云南玉溪植烟土壤速效养分空间变异特征及应用

为探讨烟田土壤养分空间变异特征及利用空间变异进行分区管理的技术路线,以全国烤烟种植典型产区云南省玉溪市烟田土壤为例,形成土壤养分空间变异分析—空间分布—肥料养分推荐—分区配方的技术思路。基于烟区土壤养分数据,应用地理信息系统(GIS),采用地统计学方法研究烟区耕作层(0~20 cm)土壤碱解氮、有效磷和速效钾的变异特征和空间分布。以乡镇作为管理单元,依据烟田土壤肥力评价及养分管理指标体系,计算出乡镇烤烟养分管理的氮、磷、钾肥料推荐量。采用聚类分析方法,结合烤烟养分管理"核心是氮、品质元素是钾"的特点,提出玉溪烤烟养分管理5个管理分区、5个基肥配方、2个追肥配方。研究表明:玉溪烟田土壤速效养分为中等强度空间变异,拟合模型为指数模型,变异来源于结构性因素和施肥等人为因素;土壤有效磷的变异最大,高于速效钾和碱解氮,与氮肥和钾肥用量相对稳定,而磷肥相对随机等农艺措施相关;超过67%的土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量处于高和极高水平,肥料氮、磷、钾推荐量低于云南省烤烟养分管理平均水平11%左右;提出5个烤烟养分管理分区及相应的基肥和追肥配方,以满足"大配方、小调整"原则,实现分类指导和分区管理。