智慧農(nóng)業(yè)的應用領(lǐng)域

發(fā)表時間：2022-08-08 10:34

1、精準農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)與自動化農(nóng)業(yè)

精準農(nóng)業(yè)的概念源于美國，始于上世紀七八十年代，其實質(zhì)上是數(shù)字農(nóng)業(yè)，也叫精細農(nóng)作。一個典型例子是用衛(wèi)星定位系統(tǒng)與拖拉機自動作業(yè)相結(jié)合，在田間精準定位，進行耕地、播種、收割、噴藥的自動化操作。由于美國農(nóng)場規(guī)模大，幾千畝甚至幾萬畝的農(nóng)場，一望無際，身處其間，難以定位、定向。采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以自動定位、定向、定量，精準作業(yè)，結(jié)合相應的自動化農(nóng)機具，即可將實現(xiàn)精準耕、耙、澆水、采收等農(nóng)業(yè)操作。

數(shù)字農(nóng)業(yè)是指各生產(chǎn)要素的數(shù)字化定量、數(shù)字化傳輸、數(shù)字化存儲和指令的數(shù)字化執(zhí)行，并可以數(shù)字化統(tǒng)計、分析、判斷、比對和決策。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化，也是智能化和自動化的技術(shù)基礎(chǔ)。從本質(zhì)上講，農(nóng)業(yè)的精準化、數(shù)字化、智能化和自動化沒有本質(zhì)的區(qū)別，是同一個問題的不同側(cè)面和視角。

2、土壤水分、墑情檢測與灌溉

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

根據(jù)不同作物，需要預先設(shè)定不同作物植株生長、開花、結(jié)實、籽實成熟等不同時期對水分的需求，制定最優(yōu)化的灌溉方案，保農(nóng)產(chǎn)品的最高產(chǎn)量和最優(yōu)品質(zhì)。在節(jié)省資源、節(jié)省能源、節(jié)省勞動力、降低成本的同時，最大限度地提高可持續(xù)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期，對肥料養(yǎng)分的需求都不同。需要有代表性地對不同地塊的土壤養(yǎng)分和肥料養(yǎng)分進行測定，根據(jù)不同作物生長期的養(yǎng)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、不同生長期、肥料品種，有針對性地制定最優(yōu)化施肥方案，包括時間、施肥量，包括底肥、追肥、葉面肥、施肥次數(shù)和總量，也就是測土配方施肥。

智慧施肥技術(shù)，就是要準確了解各要素的基礎(chǔ)上，精確制定最優(yōu)化施肥方案，充分滿足作物生產(chǎn)營養(yǎng)需要，降低肥料消耗，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤板結(jié)，達到可持續(xù)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。

4、病蟲害預測預報

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

智慧農(nóng)業(yè)的病蟲害防治，就是通過田間傳感器對自然環(huán)境因子的檢測數(shù)據(jù)，設(shè)定作物品種、種植方式，結(jié)合病蟲害自然發(fā)生規(guī)律和歷史發(fā)生資料，通過遙感、航拍及人工核查驗證，進行預測、預報，并監(jiān)控病蟲害實際發(fā)生情況，制定出綜合防治方案，包括用藥品種、用藥量和用藥時間等。制定防治方案后，可以通過田間機械噴施、飛機噴施等手段進行定時、定量、定速的精確操作，保證防治效果。

5、遙感和航拍

衛(wèi)星遙感和航拍可以通過對農(nóng)田作物的顏色色譜分析，獲取大面積范圍內(nèi)作物生長情況、病蟲害危害情況信息，提出施肥、灌溉、病蟲防治的宏觀策略，制定作業(yè)方案。也通過成熟季節(jié)作物的顏色，了解作物成熟度，并進行作物估產(chǎn)，幫助制定糧食銷售策略和價格策略。

6、溫室大棚自動化

智慧農(nóng)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(xiàn)代化的溫室大棚里的蔬菜、水果、食用菌、藥用植物育種、工廠化育苗以及畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖中，都有普遍的應用。

在現(xiàn)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、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化作業(yè)?？梢源蠓冉档陀霉ぃ岣咦鳂I(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(shù)萬元產(chǎn)能，經(jīng)濟效益也很可觀，所以在公司化經(jīng)營和農(nóng)戶式生產(chǎn)中，智慧農(nóng)業(yè)的認可程度較高，應用廣泛。

7、質(zhì)量控制與追溯系統(tǒng)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量保證和食品安全是近年來普遍關(guān)注的問題，農(nóng)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（hazard analysis critical control point）思想，簡稱HACCP，是一種食品安全與衛(wèi)生的預防性管理體系，也是保證體系。

HACCP是對食品加工、運輸以至銷售整個過程中的各種危害進行記錄、存儲、分析和控制，從而保證食品達到安全水平，并可以進行危害的溯源管理。它是一個系統(tǒng)的、連續(xù)性的食品衛(wèi)生預防和控制方法。HACCP不是“0”風險，而是建立在識別風險的基礎(chǔ)上，減少或者降低食品安全中的風險。

質(zhì)量追溯系統(tǒng)的基本原理是：在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)從種子種苗、田間管理、化肥農(nóng)藥施用、采收加工、倉儲物流、產(chǎn)品銷售每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置監(jiān)控點，通過化學、物理、儀器和人工的綜合抽樣檢測、檢查、記錄，并通過數(shù)據(jù)、圖片、視頻等手段進行自我存儲和展示給消費者，可以通過編碼的標識條形碼、二維碼等手段進行查驗。每一批甚至每一個產(chǎn)品都標明品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)商、生產(chǎn)條件和出場時間，當出現(xiàn)問題時有據(jù)可查，可以追溯到問題發(fā)生的具體環(huán)節(jié)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、物流和銷售管理

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

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

9、市場供求監(jiān)測和行業(yè)大數(shù)據(jù)

農(nóng)產(chǎn)品市場供求平衡和產(chǎn)能安排是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，但沒有人能說的清楚，某種農(nóng)產(chǎn)品的市場現(xiàn)實需求量，也沒有人能說的清楚產(chǎn)能安排和區(qū)域分布情況。理想的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，應該能夠滿足不同農(nóng)產(chǎn)品的市場需求，并根據(jù)需求安排生產(chǎn)，實現(xiàn)市場經(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(jié)構(gòu)、歷史銷售數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)能分布及其歷史數(shù)據(jù)進行準確的調(diào)查、統(tǒng)計、匯總與分析，建立農(nóng)產(chǎn)品市場大數(shù)據(jù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)進行產(chǎn)能安排和及時調(diào)整。在這方面還有很多工作要做，有很長的路要走。

10、植保無人機及農(nóng)機服務共享經(jīng)濟

植保無人機是一種小農(nóng)機具，也是一個典型的智慧農(nóng)業(yè)作業(yè)手段。近年來，植保無人機應用得到迅速普及，據(jù)統(tǒng)計2019年一年的植保無人機銷售量超過了歷史銷售量總和，而且有價格逐步降低的趨勢，為普及應用創(chuàng)造了條件，具有良好的發(fā)展前景。

植保無人機目前的最大用途是農(nóng)藥噴施。傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴施人工操作，勞動強度高，費時費力費工，作業(yè)效率低、風險高等問題，每年農(nóng)藥中毒人數(shù)以十萬計，危害極大。而且由于人工施藥作業(yè)速度慢，短時間內(nèi)無法進行大面積作業(yè)，常常錯過了病蟲害最佳防治時機，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。采用植保無人機噴施農(nóng)藥，定量、定高、定速、定路線，自動化程度高，速度快，作業(yè)效率高，可以規(guī)劃路線精確定位，避免重復噴施。熟練的無人機駕駛員，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(nóng)民朋友所接受。

此外，植保無人機還可以進行草籽播種、葉面肥噴施、除草劑噴施、作物長勢航拍檢測、病蟲害監(jiān)控等田間作業(yè)。雖然購買無人機成本也比較高，也不適合一家一戶農(nóng)民購買，但通過由地方供銷社組織飛防服務隊、無人機服務聯(lián)盟、農(nóng)機服務銀行等共享經(jīng)濟服務模式，比較好地解決了無人機的生產(chǎn)應用。類似的服務模式還有農(nóng)田翻耕、整機、耙地、作物收割等農(nóng)用拖拉機和大中型農(nóng)業(yè)機械的共享應用。

盡管現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的開發(fā)與應用已經(jīng)有不短的歷史，但智慧農(nóng)業(yè)卻是一個比較新的概念。智慧農(nóng)業(yè)所包含的領(lǐng)域和內(nèi)容比較廣泛，而且隨現(xiàn)代科學技術(shù)的進步不斷拓展和完善。從品種選擇、田間管理，到采收加工、儲運銷售全產(chǎn)業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)；從生產(chǎn)裝備、監(jiān)測監(jiān)控，到品質(zhì)管理、信息處理和市場供求信息服務；從技術(shù)手段和裝備，到應用領(lǐng)域；智慧農(nóng)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，降低勞動強度，節(jié)省勞動力，具有廣闊的應用前景，成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方向。但當前，智慧農(nóng)業(yè)自身也有其局限性，存在不少問題，成為阻礙發(fā)展的障礙。