智慧農業(yè)的應用領(lǐng)域

發(fā)表時(shí)間:2022-08-08 10:34

1、精準農業(yè)、數字農業(yè)、智能農業(yè)與自動(dòng)化農業(yè)


精準農業(yè)的概念源于美國,始于上世紀七八十年代,其實(shí)質(zhì)上是數字農業(yè),也叫精細農作。一個(gè)典型例子是用衛星定位系統與拖拉機自動(dòng)作業(yè)相結合,在田間精準定位,進(jìn)行耕地、播種、收割、噴藥的自動(dòng)化操作。由于美國農場(chǎng)規模大,幾千畝甚至幾萬(wàn)畝的農場(chǎng),一望無(wú)際,身處其間,難以定位、定向。采用衛星定位系統可以自動(dòng)定位、定向、定量,精準作業(yè),結合相應的自動(dòng)化農機具,即可將實(shí)現精準耕、耙、澆水、采收等農業(yè)操作。


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數字農業(yè)是指各生產(chǎn)要素的數字化定量、數字化傳輸、數字化存儲和指令的數字化執行,并可以數字化統計、分析、判斷、比對和決策。農業(yè)生產(chǎn)的數字化,也是智能化和自動(dòng)化的技術(shù)基礎。從本質(zhì)上講,農業(yè)的精準化、數字化、智能化和自動(dòng)化沒(méi)有本質(zhì)的區別,是同一個(gè)問(wèn)題的不同側面和視角。


2、土壤水分、墑情檢測與灌溉


使用傳感器可以進(jìn)行土壤水分、墑情檢測并傳回數據處理中心,經(jīng)數據分析處理,能準確了解不同作物對水分的需求,決定是否需要進(jìn)行灌溉、灌溉時(shí)間和用水量,并發(fā)出灌溉指令。灌溉過(guò)程中,還可以及時(shí)了解灌溉進(jìn)程和灌溉強度,由控制中心進(jìn)行流速和水量控制。當最后一個(gè)傳感器返回水分條件滿(mǎn)足時(shí),即可終止灌溉。


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根據不同作物,需要預先設定不同作物植株生長(cháng)、開(kāi)花、結實(shí)、籽實(shí)成熟等不同時(shí)期對水分的需求,制定最優(yōu)化的灌溉方案,保農產(chǎn)品的最高產(chǎn)量和最優(yōu)品質(zhì)。在節省資源、節省能源、節省勞動(dòng)力、降低成本的同時(shí),最大限度地提高可持續產(chǎn)能和經(jīng)濟效益。


3、肥力檢測與精準施肥


不同地塊、不同作物和不同生長(cháng)期,對肥料養分的需求都不同。需要有代表性地對不同地塊的土壤養分和肥料養分進(jìn)行測定,根據不同作物生長(cháng)期的養分需要,制定最優(yōu)化施肥方案。其中涉及的因素包括不同作物、不同生長(cháng)期、肥料品種,有針對性地制定最優(yōu)化施肥方案,包括時(shí)間、施肥量,包括底肥、追肥、葉面肥、施肥次數和總量,也就是測土配方施肥。


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智慧施肥技術(shù),就是要準確了解各要素的基礎上,精確制定最優(yōu)化施肥方案,充分滿(mǎn)足作物生產(chǎn)營(yíng)養需要,降低肥料消耗,優(yōu)化土壤結構,減少土壤板結,達到可持續高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效農產(chǎn)品生產(chǎn)。


4、病蟲(chóng)害預測預報


病蟲(chóng)害的發(fā)生與溫度、濕度、光照等氣候因子及種植方式密切相關(guān),也與特定病蟲(chóng)害的自然發(fā)生規律有關(guān)。傳統的病蟲(chóng)害防治需要人工田間探查,但大面積作業(yè)的農田,病蟲(chóng)害探查檢測工作量大且準確性低,不能及時(shí)準確地了解病蟲(chóng)害發(fā)生情況,也難以及時(shí)實(shí)施防治措施。


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智慧農業(yè)的病蟲(chóng)害防治,就是通過(guò)田間傳感器對自然環(huán)境因子的檢測數據,設定作物品種、種植方式,結合病蟲(chóng)害自然發(fā)生規律和歷史發(fā)生資料,通過(guò)遙感、航拍及人工核查驗證,進(jìn)行預測、預報,并監控病蟲(chóng)害實(shí)際發(fā)生情況,制定出綜合防治方案,包括用藥品種、用藥量和用藥時(shí)間等。制定防治方案后,可以通過(guò)田間機械噴施、飛機噴施等手段進(jìn)行定時(shí)、定量、定速的精確操作,保證防治效果。


5、遙感和航拍


衛星遙感和航拍可以通過(guò)對農田作物的顏色色譜分析,獲取大面積范圍內作物生長(cháng)情況、病蟲(chóng)害危害情況信息,提出施肥、灌溉、病蟲(chóng)防治的宏觀(guān)策略,制定作業(yè)方案。也通過(guò)成熟季節作物的顏色,了解作物成熟度,并進(jìn)行作物估產(chǎn),幫助制定糧食銷(xiāo)售策略和價(jià)格策略。


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6、溫室大棚自動(dòng)化


智慧農業(yè)技術(shù)在保護地栽培領(lǐng)域的應用較為成熟和廣泛。在現代化的溫室大棚里的蔬菜、水果、食用菌、藥用植物育種、工廠(chǎng)化育苗以及畜禽水產(chǎn)養殖中,都有普遍的應用。


在現代化的溫室大棚作業(yè)中,從育苗、移栽、施肥(包括氣體肥料施用)、灌溉、通風(fēng)、溫度控制、光照控制、采收、分級處理、初加工,已經(jīng)可以完全很高的自動(dòng)化作業(yè)??梢源蠓冉档陀霉?,提高作業(yè)效率和經(jīng)濟效益。溫室大棚的投入高,但產(chǎn)出也高,可達到畝產(chǎn)數萬(wàn)元產(chǎn)能,經(jīng)濟效益也很可觀(guān),所以在公司化經(jīng)營(yíng)和農戶(hù)式生產(chǎn)中,智慧農業(yè)的認可程度較高,應用廣泛。


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7、質(zhì)量控制與追溯系統


農產(chǎn)品質(zhì)量保證和食品安全是近年來(lái)普遍關(guān)注的問(wèn)題,農產(chǎn)品質(zhì)量追溯成為熱詞。質(zhì)量追溯的基本思路源于危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(hazard analysis critical control point)思想,簡(jiǎn)稱(chēng)HACCP,是一種食品安全與衛生的預防性管理體系,也是保證體系。


HACCP是對食品加工、運輸以至銷(xiāo)售整個(gè)過(guò)程中的各種危害進(jìn)行記錄、存儲、分析和控制,從而保證食品達到安全水平,并可以進(jìn)行危害的溯源管理。它是一個(gè)系統的、連續性的食品衛生預防和控制方法。HACCP不是“0”風(fēng)險,而是建立在識別風(fēng)險的基礎上,減少或者降低食品安全中的風(fēng)險。


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質(zhì)量追溯系統的基本原理是:在農產(chǎn)品生產(chǎn)從種子種苗、田間管理、化肥農藥施用、采收加工、倉儲物流、產(chǎn)品銷(xiāo)售每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節設置監控點(diǎn),通過(guò)化學(xué)、物理、儀器和人工的綜合抽樣檢測、檢查、記錄,并通過(guò)數據、圖片、視頻等手段進(jìn)行自我存儲和展示給消費者,可以通過(guò)編碼的標識條形碼、二維碼等手段進(jìn)行查驗。每一批甚至每一個(gè)產(chǎn)品都標明品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)商、生產(chǎn)條件和出場(chǎng)時(shí)間,當出現問(wèn)題時(shí)有據可查,可以追溯到問(wèn)題發(fā)生的具體環(huán)節和具體位置,可以追究責任者的責任,從而保證食品消費安全。


8、倉儲、物流和銷(xiāo)售管理


農產(chǎn)品保鮮倉儲、冷鏈運輸和銷(xiāo)售是在提出智慧農業(yè)概念之前發(fā)展領(lǐng)域,所以并不是智慧農業(yè)的重要關(guān)注點(diǎn),但很顯然也屬于智慧農業(yè)的范疇。


近年來(lái)生鮮食品的冷鏈監測傳感器、監測信息的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)傳輸、存儲記錄等技術(shù)手段越來(lái)越先進(jìn),應用也越來(lái)越廣泛,大型倉儲的自動(dòng)化程度越來(lái)越高,物流系統的監控手段、記錄手段、跟蹤定位手段和服務(wù)手段越來(lái)越透明化和人性化,軟件管理系統可處理的信息量越來(lái)越大,購物體驗越來(lái)越好,幾近完美。


9、市場(chǎng)供求監測和行業(yè)大數據


農產(chǎn)品市場(chǎng)供求平衡和產(chǎn)能安排是農業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節,但沒(méi)有人能說(shuō)的清楚,某種農產(chǎn)品的市場(chǎng)現實(shí)需求量,也沒(méi)有人能說(shuō)的清楚產(chǎn)能安排和區域分布情況。理想的智慧農業(yè)系統,應該能夠滿(mǎn)足不同農產(chǎn)品的市場(chǎng)需求,并根據需求安排生產(chǎn),實(shí)現市場(chǎng)經(jīng)濟背景下的有計劃生產(chǎn)。這需要對消費者飲食文化、飲食結構、歷史銷(xiāo)售數據、農產(chǎn)品產(chǎn)能分布及其歷史數據進(jìn)行準確的調查、統計、匯總與分析,建立農產(chǎn)品市場(chǎng)大數據,根據大數據進(jìn)行產(chǎn)能安排和及時(shí)調整。在這方面還有很多工作要做,有很長(cháng)的路要走。


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10、植保無(wú)人機及農機服務(wù)共享經(jīng)濟


植保無(wú)人機是一種小農機具,也是一個(gè)典型的智慧農業(yè)作業(yè)手段。近年來(lái),植保無(wú)人機應用得到迅速普及,據統計2019年一年的植保無(wú)人機銷(xiāo)售量超過(guò)了歷史銷(xiāo)售量總和,而且有價(jià)格逐步降低的趨勢,為普及應用創(chuàng )造了條件,具有良好的發(fā)展前景。


植保無(wú)人機目前的最大用途是農藥噴施。傳統的農藥噴施人工操作,勞動(dòng)強度高,費時(shí)費力費工,作業(yè)效率低、風(fēng)險高等問(wèn)題,每年農藥中毒人數以十萬(wàn)計,危害極大。而且由于人工施藥作業(yè)速度慢,短時(shí)間內無(wú)法進(jìn)行大面積作業(yè),常常錯過(guò)了病蟲(chóng)害最佳防治時(shí)機,造成農業(yè)減產(chǎn)。采用植保無(wú)人機噴施農藥,定量、定高、定速、定路線(xiàn),自動(dòng)化程度高,速度快,作業(yè)效率高,可以規劃路線(xiàn)精確定位,避免重復噴施。熟練的無(wú)人機駕駛員,一天作業(yè)面積可以達到500畝,費用可以低至每畝4~5元,已經(jīng)逐漸被農民朋友所接受。


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此外,植保無(wú)人機還可以進(jìn)行草籽播種、葉面肥噴施、除草劑噴施、作物長(cháng)勢航拍檢測、病蟲(chóng)害監控等田間作業(yè)。雖然購買(mǎi)無(wú)人機成本也比較高,也不適合一家一戶(hù)農民購買(mǎi),但通過(guò)由地方供銷(xiāo)社組織飛防服務(wù)隊、無(wú)人機服務(wù)聯(lián)盟、農機服務(wù)銀行等共享經(jīng)濟服務(wù)模式,比較好地解決了無(wú)人機的生產(chǎn)應用。類(lèi)似的服務(wù)模式還有農田翻耕、整機、耙地、作物收割等農用拖拉機和大中型農業(yè)機械的共享應用。


盡管現代農業(yè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用已經(jīng)有不短的歷史,但智慧農業(yè)卻是一個(gè)比較新的概念。智慧農業(yè)所包含的領(lǐng)域和內容比較廣泛,而且隨現代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷拓展和完善。從品種選擇、田間管理,到采收加工、儲運銷(xiāo)售全產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節;從生產(chǎn)裝備、監測監控,到品質(zhì)管理、信息處理和市場(chǎng)供求信息服務(wù);從技術(shù)手段和裝備,到應用領(lǐng)域;智慧農業(yè)技術(shù)可以大大提高作業(yè)效率,降低單位作業(yè)成本,提高經(jīng)濟效益,降低勞動(dòng)強度,節省勞動(dòng)力,具有廣闊的應用前景,成為農業(yè)現代化的發(fā)展方向。但當前,智慧農業(yè)自身也有其局限性,存在不少問(wèn)題,成為阻礙發(fā)展的障礙。



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