“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”在黑龍江農(nóng)墾的應(yīng)用

 

　　

“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”在黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用系列講座

　　王智敏教授

　　黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)是農(nóng)業(yè)工作者近來(lái)談?wù)撦^多的熱門(mén)話題，也是黑龍江農(nóng)墾面向21世紀(jì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。在發(fā)展、應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)之前，應(yīng)對(duì)如下問(wèn)題有所了解：

　　●是否決定采用“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)措施；

　　● 采用“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)措施該從何做起；

　　● “精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)需要那些硬件設(shè)備；

　　● 如何利用軟件處理有關(guān)信息；

　　● 建立一個(gè)完善的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系需要多長(zhǎng)時(shí)間。

　　對(duì)以上問(wèn)題的正確回答，只有通過(guò)對(duì)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)、效益和局限性的全面了解，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇。為使廣大農(nóng)墾農(nóng)業(yè)工作者和讀者了解，在黑龍江農(nóng)墾能發(fā)展應(yīng)用“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)，作者將在“現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)”雜志上進(jìn)行系列介紹，供廣大讀者參考。

　　第一講概述“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”這個(gè)技術(shù)術(shù)語(yǔ)，在言談、文章中使用越來(lái)越頻繁，不同人對(duì)其有不同的理解。簡(jiǎn)單的一種說(shuō)法是精耕細(xì)作、準(zhǔn)確定位的進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作、管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)。“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)是在定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤特性和作物生長(zhǎng)發(fā)育需要，管理每一項(xiàng)作物生產(chǎn)的各種物資投放─肥料、除莠劑、殺蟲(chóng)劑、種子等，為**大限度的發(fā)揮產(chǎn)量潛力，做到即滿足作物生產(chǎn)的要求，又減少浪費(fèi)，增加利潤(rùn)，同時(shí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?！熬珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)”是應(yīng)用高新技術(shù)和設(shè)備，通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，電子技術(shù)和傳感器技術(shù)以及高級(jí)軟件，處理農(nóng)田條件及作物生長(zhǎng)所需，進(jìn)行應(yīng)用農(nóng)業(yè)物資的投放和管理。

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)實(shí)施的管理目標(biāo)，是管理小塊農(nóng)田，也就是把大塊農(nóng)田分為若干較小面積單位，作為分開(kāi)管理單元。在管理單元的一小塊農(nóng)田中具有基本相同的土壤和作物生長(zhǎng)特性，依此作為農(nóng)業(yè)物資投放的決策依據(jù)，制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施，使用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制進(jìn)行田間作業(yè)。農(nóng)業(yè)物資（種子、化肥、農(nóng)藥等）在田間投放必須考慮如下因素：

　　● 適時(shí)投放，即何時(shí)應(yīng)該投放何種農(nóng)用物資；

　　● 適量投放，依據(jù)土壤和作物特性，進(jìn)行適量投放，即滿足要求，又不浪費(fèi)物資。每個(gè)

　　管理單元投量基本是常數(shù)，但是，作為大塊農(nóng)田就可能有較大差異性，因此，就大塊田地來(lái)說(shuō)又是變量投放，做到適時(shí)變量調(diào)節(jié)，適量投放農(nóng)用物資。

　　● 定位投放，投放物資位置要正確。我們祖先在管理的小塊農(nóng)田，進(jìn)行精耕細(xì)作時(shí)，可

　　以通過(guò)良好記憶，進(jìn)行農(nóng)用物資定位投放是可以做到。但是，現(xiàn)在進(jìn)行大面積農(nóng)田生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，必須依靠先進(jìn)測(cè)量?jī)x器設(shè)備和先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)定位測(cè)量和投放物資。比較理想的定位方式是采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，確定投放地空間位置，利用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械，進(jìn)行距離和深度的定位投放物資。

　　實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的目的是要獲取**佳效益，是要在不增加工作量、風(fēng)險(xiǎn)和成本的基礎(chǔ)上增加收入，或者在增加投入后，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，保持良好環(huán)境。在大塊的農(nóng)田中，如果收獲產(chǎn)量差異越大，說(shuō)明地塊產(chǎn)量潛力較大，增益效果可能越顯著，否則增益效果不大。一塊農(nóng)田如果收獲產(chǎn)量差異不大，說(shuō)明土壤和作物特性差異很小，均勻投放物資可以收到同樣利潤(rùn)，沒(méi)有必要投資再搞“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”。如果一塊農(nóng)田的收獲產(chǎn)量差異較大，說(shuō)明增加收入有潛力，可以投資實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)?！熬珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)”的潛力表現(xiàn)在：同樣水平的投入，簡(jiǎn)單的再分配情況下，獲取比較大的經(jīng)濟(jì)收益；或者減少投入的情況下，獲取相同的收益或較大的收益。

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”中應(yīng)用核心技術(shù)是定位系統(tǒng)、產(chǎn)量監(jiān)測(cè)及繪制產(chǎn)量圖、土壤化驗(yàn)分析、利用高級(jí)軟件處理信息、決策農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、農(nóng)業(yè)機(jī)械在定位的基礎(chǔ)上進(jìn)行變量調(diào)節(jié)和操作等。全球定位系統(tǒng)是用于“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)措施的全過(guò)程，數(shù)據(jù)采集、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的制定等都與定位聯(lián)系一起；實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”第一步是產(chǎn)量監(jiān)測(cè)及繪制產(chǎn)量圖，是以產(chǎn)量圖分析差異，優(yōu)化作物管理措施；其次是土壤化驗(yàn)分析，處理從農(nóng)田中采集的定點(diǎn)數(shù)據(jù)，挖掘提高產(chǎn)量潛力；然后，應(yīng)用高級(jí)軟件處理所取信息，進(jìn)行管理和分析來(lái)自不同資源的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)管理和分析中，決策農(nóng)業(yè)措施，作為農(nóng)業(yè)機(jī)械操作和調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)；**后，使用帶有定位和自動(dòng)控制裝置的農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)定位、變量投放物資自動(dòng)控制操作。

　　經(jīng)過(guò)多年的循環(huán)操作，不斷取得數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，修正決策，確定**佳的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施及其物料投放方案，即獲得**佳經(jīng)濟(jì)效益，又保護(hù)好環(huán)境質(zhì)量。這個(gè)過(guò)程一般需要經(jīng)過(guò)5年以上的實(shí)踐，逐漸形成**佳的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”體系，在實(shí)施過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)、完善農(nóng)業(yè)措施，真正做到優(yōu)質(zhì)、高效益，使黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速、穩(wěn)定地持續(xù)發(fā)展。

　　第二講全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”中的應(yīng)用

　　定位系統(tǒng)是識(shí)別和記錄一個(gè)物體或人的位置的一種方法。地面定位系統(tǒng)是實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ)，可幫助農(nóng)民準(zhǔn)確的識(shí)別和記錄農(nóng)田中拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、田間調(diào)察裝備或車(chē)輛的位置。地面定位方法較多，其中之一是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用，由于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的民用，使“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的實(shí)施才變成現(xiàn)實(shí)。目前，美國(guó)（GPS）和俄羅斯（GLONASS）兩個(gè)國(guó)家建立了衛(wèi)星地面定位系統(tǒng)，都是處于軍事目的研究建立的，能決定世界上陸地、海上、空中任何地方的某一個(gè)位置。兩個(gè)系統(tǒng)是相當(dāng)類(lèi)似的。

　　“GPS”全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是美國(guó)國(guó)防部研究建立的一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，始于是20世紀(jì)80年代初期，是24小時(shí)全球定位系統(tǒng)。起初是用于海軍導(dǎo)航，現(xiàn)已向民用開(kāi)放，用于工業(yè)、商業(yè)或民用。這套設(shè)備能在任何天氣情況下，全天24小時(shí)自由使用。GPS能使陸地、海上和空中運(yùn)輸更加安全和有效，它地可靠精度對(duì)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”更為適用。

　　GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星發(fā)出的電波（時(shí)間、位置）訊號(hào)，在向地面?zhèn)魉瓦^(guò)程由于某些原因，將造成電波信號(hào)傳遞中的誤差，使得定位精度不高。民用接收器定位精度在100米以上，這對(duì)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)“操作是不夠的，我們必須修正地面定位精度，這種方法叫做差別校正。使用差別校正技術(shù)改變GPS傳遞過(guò)程的誤差，就是差別糾正全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（DGPS）。

　　差別校正是采用位于地球已知位置上靜止的GPS接收器，常稱(chēng)為基地。基地接收器是一個(gè)高質(zhì)量的能跟蹤全部可視衛(wèi)星，且有一定計(jì)算能力的GPS接收器，當(dāng)基地接收器接收到可見(jiàn)衛(wèi)星信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出一個(gè)距離誤差，也稱(chēng)為差別校正距離。差別校正是基地接收每個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算得到的，利用無(wú)線電信號(hào)發(fā)給附近地區(qū)移動(dòng)目標(biāo)的差分接收器（DGPS），就可以實(shí)時(shí)修正該GPS接收器所接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，消除了GPS系統(tǒng)誤差，改變了移動(dòng)接收器的位置精度。

　　使用DGPS操作系統(tǒng)，移動(dòng)GPS接收器與基地接收器必須在同一時(shí)間接收同一顆衛(wèi)的信號(hào)。衛(wèi)星不斷的運(yùn)動(dòng)，基地測(cè)定的差別校正信息也總是變化的，因此，計(jì)算得出的差別校正信息必須即時(shí)記錄，以備后用。同時(shí)，要將差別校正信息立即用無(wú)線電發(fā)出到移動(dòng)目標(biāo)DGPS接收器，做到及時(shí)修正定位。

　　實(shí)時(shí)DGPS的差別校正信息傳遞有多種方式，可根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況選用，黑龍江農(nóng)墾用基地?zé)o線電臺(tái)發(fā)射信號(hào)，建立地面糾偏站，較為合適。

　　基地GPS接收器收到可見(jiàn)衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的差別校正信息，利用基地?zé)o線電臺(tái)及時(shí)將差別校正信息傳播給移動(dòng)目標(biāo)的DGPS接收器，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的位置進(jìn)行修正，確定移動(dòng)目標(biāo)的確切位置。DGPS在“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”中是全過(guò)程使用的，是實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ)，主要用于定位和導(dǎo)航兩個(gè)方面。

　　DGPS的定位功能用于：繪制地形圖、產(chǎn)量圖、田間管理調(diào)查、土壤取樣等；繪制地形圖時(shí)，農(nóng)民帶著便攜式DGPS接收器和手提式計(jì)算機(jī)等設(shè)備，沿田邊走過(guò)或開(kāi)車(chē)走過(guò)，農(nóng)田邊界數(shù)據(jù)記錄在計(jì)算機(jī)內(nèi)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理可在計(jì)算機(jī)屏幕顯示地形圖；繪制收獲產(chǎn)量圖時(shí)，標(biāo)注出與產(chǎn)量相一致的地理位置；田間管理調(diào)查時(shí)，用地形圖和帶著便攜式DGPS接收器，進(jìn)行檢查蟲(chóng)害、病害、雜草等情況時(shí)，用DGPS記錄相應(yīng)的地理位置；土壤取樣時(shí)，在拖拉機(jī)上裝有DGPS接收器，利用帶有DGPS的計(jì)算機(jī)顯示地形圖，識(shí)別取樣點(diǎn)的地理位置，當(dāng)拖拉機(jī)到達(dá)取樣點(diǎn)，繞機(jī)器周?chē)讉€(gè)點(diǎn)的土樣，并裝入標(biāo)出相應(yīng)地理位置的土壤代中，帶回到土壤化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析。

　　DGPS定位系統(tǒng)的導(dǎo)航功能：主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械田間作業(yè)和管理的導(dǎo)航，定位系統(tǒng)與田間管理措施決策系統(tǒng)結(jié)合，制定自動(dòng)控制程序，用于農(nóng)業(yè)機(jī)械田間作業(yè)時(shí)導(dǎo)航、自動(dòng)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行變量調(diào)節(jié)投放物料。

　　總之，DGPS是實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”不可少的定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，DGPS的定位精度在1米之內(nèi)，可以滿足“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”要求。

　　第三講谷物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)及繪制產(chǎn)量圖

　　谷物產(chǎn)量是表明農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收益的重要標(biāo)志，測(cè)量谷物產(chǎn)量也是實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ)工作。對(duì)地塊內(nèi)谷物產(chǎn)量差異影響的分析，從中找出發(fā)揮谷物產(chǎn)量潛力的有效農(nóng)業(yè)措施，實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”是從這里開(kāi)始。比較谷物產(chǎn)量差異有不同的衡量單位標(biāo)準(zhǔn)，我們常用總局級(jí)、分局級(jí)、農(nóng)場(chǎng)級(jí)、連隊(duì)級(jí)、地塊級(jí)等等，“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”是以地塊內(nèi)的谷物產(chǎn)量差異進(jìn)行比較，可稱(chēng)之地塊內(nèi)級(jí)，地塊內(nèi)不同位置由于肥力不同等因素，可能造成產(chǎn)量差異較大，說(shuō)明地塊具有更大的產(chǎn)量潛力。

　　過(guò)去農(nóng)場(chǎng)提出的進(jìn)行“測(cè)產(chǎn)施肥”，計(jì)算產(chǎn)量多以地塊的平均產(chǎn)量來(lái)衡量水平高低，以此為根據(jù)挖掘產(chǎn)量潛力，實(shí)施化肥也是地塊平均投入，那么在地塊內(nèi)已經(jīng)獲得高產(chǎn)量的位置，肥料可能過(guò)剩，造成經(jīng)濟(jì)損失，由于多余的化肥流失，又污染環(huán)境；而在產(chǎn)量低的位置，可能發(fā)生肥料缺少，肥力不足，影響產(chǎn)量潛力的發(fā)揮，減少經(jīng)濟(jì)收入。如果把測(cè)量谷物產(chǎn)量的計(jì)算單位精確到平方米，進(jìn)行瞬時(shí)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)，就更接近作物生長(zhǎng)實(shí)際。以此為據(jù)，按著作物生長(zhǎng)發(fā)育需要進(jìn)行施肥，即滿足要求又減少浪費(fèi)，增加收入，避免污染環(huán)境。這種做法稱(chēng)做“測(cè)產(chǎn)施肥”更為準(zhǔn)確。提高谷物產(chǎn)量測(cè)量精度的同時(shí)，必須記錄相應(yīng)的地理位置，為下一步作業(yè)提供可重復(fù)的位置依據(jù)。測(cè)量谷物產(chǎn)量不實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的主要目的，主要目的是創(chuàng)**佳經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)測(cè)量谷物產(chǎn)量，挖掘產(chǎn)量潛力，采取有效農(nóng)業(yè)措施，創(chuàng)**佳經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)環(huán)境，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　瞬時(shí)測(cè)產(chǎn)時(shí)是在定位的條件下對(duì)谷物流量、含水量、機(jī)器行走速度、工作幅寬、機(jī)器的地理位置進(jìn)行測(cè)量和顯示，并做記錄以備后用。

　　測(cè)定瞬時(shí)測(cè)產(chǎn)時(shí)使用的主要設(shè)備包括：與谷物聯(lián)合收割機(jī)型號(hào)匹配的谷物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器、流量傳感器、濕度傳感器、速度傳感器、割幅傳感器、DGPS接收器等。谷物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器具有記錄、計(jì)算、顯示功能。能儲(chǔ)存田間采集的資料數(shù)據(jù)，計(jì)算并顯示平均產(chǎn)量、總產(chǎn)量、作業(yè)面積、谷物含水量等。

　　產(chǎn)量監(jiān)測(cè)作業(yè)時(shí)，帶有DGPS系統(tǒng)和產(chǎn)量監(jiān)測(cè)裝置的谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收割作業(yè)，將有關(guān)數(shù)據(jù)處理采集儲(chǔ)存、計(jì)算、顯示，每天作業(yè)結(jié)束，駕駛員從監(jiān)測(cè)器中取出數(shù)據(jù)卡。數(shù)據(jù)卡通過(guò)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)連接，應(yīng)用高級(jí)軟件就可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理繪制產(chǎn)量圖或產(chǎn)量表格，作為制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施的依據(jù)。

　　產(chǎn)量圖是連續(xù)地記錄進(jìn)入谷物聯(lián)合收割機(jī)糧箱內(nèi)的谷物流量，同時(shí)與地塊中的實(shí)際收獲位置相結(jié)合的地塊產(chǎn)量圖，在圖上以不同顏色顯示不同的產(chǎn)量值，從不同顏色分布可以看出產(chǎn)量差異。在產(chǎn)量表格上可以看出經(jīng)度、緯度、產(chǎn)量、含水量等一系列數(shù)據(jù)。

　　對(duì)取得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析處理，找出產(chǎn)量潛力。分析的基本方法是：第一步根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和歷史紀(jì)錄進(jìn)行分析，如往年的病蟲(chóng)害、內(nèi)外澇情、氣候條件、自然災(zāi)害等因素對(duì)產(chǎn)量的影響；第二步進(jìn)行田間土壤物理特性和化學(xué)特性進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)綜合分析后，找出影響產(chǎn)量差異原因及產(chǎn)量潛力，利用已有的經(jīng)驗(yàn)、資料找出發(fā)揮產(chǎn)量潛力的因素，制定農(nóng)業(yè)管理技術(shù)措施，作為下一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)層序的開(kāi)始。

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的全過(guò)程的第一步是改進(jìn)作物栽培技術(shù)措施，發(fā)揮產(chǎn)量潛力，爭(zhēng)取收益達(dá)到**大。第二步是收益的**佳化，有了產(chǎn)量潛力的分析，制定響應(yīng)措施，經(jīng)過(guò)幾年實(shí)踐，找出產(chǎn)量發(fā)展趨勢(shì)的規(guī)律，進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，提出決策措施，進(jìn)行投入試驗(yàn)，在試驗(yàn)中進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，找出**佳的經(jīng)濟(jì)效益農(nóng)業(yè)管理措施，形成完善的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)措施。

　　第四講土壤取樣化驗(yàn)與分析

　　實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，除了產(chǎn)量監(jiān)測(cè)和繪制產(chǎn)量圖外，另一項(xiàng)重要工作就是土壤化驗(yàn)與分析。目前，土壤化驗(yàn)方法還是采用田間定位取樣到化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。土壤化驗(yàn)與分析的目的是找出土壤肥力與生產(chǎn)目標(biāo)潛力之間的關(guān)系，找出土壤性質(zhì)與作物產(chǎn)量的關(guān)系，挖掘作物生長(zhǎng)**大潛力。

　　土壤化驗(yàn)與分析內(nèi)容包括：土壤肥力、土壤類(lèi)型及其他因素。土壤肥力要化驗(yàn)氮、磷、鉀的含量；副營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)鈣、鎂、硫的含量；微量元素硼、氯、銅、鐵、錳、鉬、鋅等含量；土壤類(lèi)型分析；土壤PH值的測(cè)定；土壤其它因素的測(cè)定分析，如：有機(jī)質(zhì)含量、土壤中含砂量和粘土含量、土壤結(jié)構(gòu)密度和多孔性、地塊坡度和地形、排水性能和排灌系統(tǒng)、耕層深度、耕作制度等等。對(duì)化驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)量測(cè)定聯(lián)系一起進(jìn)行全面、綜合分析，找出影響產(chǎn)量潛力的因素，為制定農(nóng)業(yè)技術(shù)措施提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)。要求土壤取樣分析數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確，否則“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”就沒(méi)有實(shí)際意義。

　　取樣間隔時(shí)間視具體情況確定，應(yīng)考慮土壤類(lèi)型、土壤營(yíng)養(yǎng)水平、灌溉條件、輪作制度等等，如果土壤肥力水平高，取樣間隔時(shí)間可長(zhǎng)一些，如果土壤肥力水平低，每2年應(yīng)取樣化驗(yàn)一次。在每年的春、秋季取樣為好，夏季土壤狀況變化大，不易取樣化驗(yàn)。每年取樣應(yīng)在幾日內(nèi)完成，而且每年都在同一季節(jié)內(nèi)取樣。每次取樣位置應(yīng)相同，進(jìn)行連續(xù)性分析，找出變化規(guī)律。不同耕作制度的取樣方法不同，犁耕地，在耕層取樣；免翻地分層取樣。為使取樣具有準(zhǔn)確的代表性，取樣應(yīng)避免在地邊、靠近沙石公路旁、狹窄的地帶取樣。

　　土壤取樣時(shí)必須定位取樣，取樣方法可視情況而定。取樣程序大致如下：

　　● 準(zhǔn)備取土樣工具和容器；

　　● 定點(diǎn)取樣，裝袋貼上標(biāo)簽；

　　● 化驗(yàn)準(zhǔn)備，混合均勻；

　　● 化驗(yàn)記錄，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；

　　● 繪制土壤分層圖。

　　土壤分層圖上形成不規(guī)則的小面積，通常認(rèn)為每一個(gè)小面積土壤養(yǎng)分一樣。土壤取樣、化驗(yàn)必須提高準(zhǔn)確性和可靠性，否則，無(wú)任何價(jià)值，將造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，做到定點(diǎn)取樣、多點(diǎn)取樣，利用計(jì)算機(jī)在電子地圖上記錄結(jié)果，為土壤管理提供參考數(shù)據(jù)。

　　一塊地的土壤化驗(yàn)結(jié)果，可能有兩種情況，沒(méi)有差異性或有差異性，如果沒(méi)有差異性，就不必采用變量投入，或者說(shuō)不用實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)；如果有差異性，可采用變量投入技術(shù)，在充分發(fā)揮作物產(chǎn)量潛力的條件下，按著作物生長(zhǎng)發(fā)育要求進(jìn)行定點(diǎn)投入肥料、微量元素等，改進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)管理措施，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好環(huán)境條件。按需精確投入農(nóng)用物資（化肥、種子等），做到即不浪費(fèi)農(nóng)用物資，又保護(hù)環(huán)境，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)。

　　第五講以地圖為基礎(chǔ)的變量投入技術(shù)

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)，就是大量信息是在產(chǎn)量監(jiān)測(cè)和土壤測(cè)量的過(guò)程采集的，是決策農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的基本依據(jù)，必須借助計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)的軟件工具進(jìn)行處理，應(yīng)用全過(guò)程。也正是由于計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件的發(fā)展才使“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)的可能。需要一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，具有輸入、儲(chǔ)存、再現(xiàn)功能，并且能將數(shù)據(jù)庫(kù)和地理位置或地圖的坐標(biāo)聯(lián)系起來(lái)。將數(shù)值─產(chǎn)量值、土壤養(yǎng)分值、土壤類(lèi)型值等與地標(biāo)連接起來(lái)。

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的變量投入執(zhí)行時(shí)有兩種方法，其一，是以地圖為基礎(chǔ)的變量投入；其二，是以傳感器為基礎(chǔ)的變量投入。目前，比較成熟的技術(shù)是以地圖為基礎(chǔ)的變量投入，市場(chǎng)有產(chǎn)品銷(xiāo)售，該系統(tǒng)能確定機(jī)器在田間的位置，并且顯示此點(diǎn)的投入量；操作者能觀察地圖上投入物料的變化情況，并且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。地圖系統(tǒng)的特點(diǎn)是調(diào)查工作與施用是分開(kāi)進(jìn)行的，而且在不同機(jī)器上進(jìn)行；取樣調(diào)查與投入有較長(zhǎng)時(shí)間差，信息準(zhǔn)確可靠；操作人員可以預(yù)知投入變化率，在實(shí)施預(yù)調(diào)時(shí)有思想準(zhǔn)備，做到及時(shí)調(diào)控；在作業(yè)之前裝到機(jī)器上的物料數(shù)量是已知的，按需要量加料，免去“過(guò)多”或“過(guò)少”。以傳感器為基礎(chǔ)的變量投入，目前尚缺少適用的傳感器。

　　應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其軟件，進(jìn)行產(chǎn)量圖和土壤圖繪制以及變量投入農(nóng)業(yè)措施的制定，有兩種方法，一是自己動(dòng)手操作；二是雇用專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，將采集的有關(guān)數(shù)據(jù)提供給雇用者，由他再提供給你變量投入技術(shù)措施的編輯軟件。兩種方法各有利弊，可視具體情況選擇。該項(xiàng)技術(shù)本身就要求由熟練的專(zhuān)家去使用，墾區(qū)要推廣應(yīng)用“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)，首先必須培訓(xùn)技術(shù)人員，要能熟練的掌握操作方法，應(yīng)該培養(yǎng)一些專(zhuān)家。

　　前面講過(guò)監(jiān)測(cè)產(chǎn)量和繪制產(chǎn)量圖以及土壤取樣分析和繪制土壤圖，是實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的兩項(xiàng)基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，是決策變量投入的依據(jù)。通過(guò)產(chǎn)量圖，找出地塊內(nèi)的產(chǎn)量是否有差異性，如果產(chǎn)量存在差異性，就要分析產(chǎn)生產(chǎn)量差異的原因，可從自然環(huán)境、氣候變化、自然災(zāi)害等方面查找，重要的還必須從土壤取樣分析中查找。根據(jù)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)提供的當(dāng)?shù)禺a(chǎn)量潛力，從上述原因分析中確定農(nóng)業(yè)措施和化肥、種子的投入種類(lèi)、數(shù)量和地點(diǎn)，以地圖為基礎(chǔ)編制實(shí)施軟件，以數(shù)據(jù)卡的形式輸出。將此卡插入拖拉機(jī)上相應(yīng)的監(jiān)控器內(nèi)，便可按著預(yù)先編制的程序進(jìn)行變量自動(dòng)控制。

　　實(shí)施播種、施肥的拖拉機(jī)機(jī)組進(jìn)行田間作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)設(shè)有定位功能的監(jiān)控器和測(cè)速傳感器等，播種、施肥機(jī)裝有變量調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，監(jiān)控器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)用光纜連接。作業(yè)中操作人員通過(guò)監(jiān)視器熒光屏察看機(jī)組的位置、參數(shù)和有關(guān)變量數(shù)據(jù)。按著同理，可實(shí)施田間管理的操作。目前，成熟技術(shù)是播種和施肥的變量調(diào)節(jié)，比較適合農(nóng)墾，其它農(nóng)田管理技術(shù)尚在試驗(yàn)推廣應(yīng)用，不斷發(fā)展完善。

　　第六講結(jié)束語(yǔ)

　　“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)，目前主要是用于施肥，播種前除草劑的施用，其它方面的應(yīng)用有待于研究開(kāi)發(fā)，不斷提高完善。未來(lái)的發(fā)展方向：

　　● 播種：播種深度選擇、一塊田內(nèi)種多種作物；

　　● 耕作：用土壤堅(jiān)實(shí)度傳感器，測(cè)定后控制耕作深度；

　　● 廄肥的施用：利用土壤營(yíng)養(yǎng)、肥料營(yíng)養(yǎng)傳感器、流量計(jì)及變量投入廄肥管理系統(tǒng)；

　　● 雜草、害蟲(chóng)的管理；

　　● 作物診斷系統(tǒng)：病害、養(yǎng)分缺乏的影響識(shí)別方法；

　　● 水和灌溉管理系統(tǒng)：土壤濕度傳感器的開(kāi)發(fā)，變量灑水技術(shù)。

　　將來(lái)需要進(jìn)一步擴(kuò)大變量控制領(lǐng)域，如：作物生長(zhǎng)過(guò)程模式，在耕作之前，在計(jì)算機(jī)上模擬各種管理決策模型，確定**佳效益模型，采用變量投入實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；標(biāo)準(zhǔn)化管理，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)連接、通用、電源標(biāo)準(zhǔn)化、信息管理標(biāo)準(zhǔn)化，硬件標(biāo)準(zhǔn)化、通用，軟件標(biāo)準(zhǔn)化。

　　實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)管理措施必須有附加管理信息，否則不能發(fā)揮其技術(shù)本身的效益。使用變量投入，不是所有農(nóng)場(chǎng)或每塊田地都可能獲得效益。要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，而且，避免幾種作物輪作，必須慎重從事。

　　實(shí)施“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”管理措施，要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：

　　第一年， 了解情況：采集信息、投入技術(shù)。進(jìn)行產(chǎn)量監(jiān)測(cè)和繪制產(chǎn)量圖、土壤取樣化驗(yàn)

　　分析，取得信息，分析影響產(chǎn)量的原因。

　　第二年， 試驗(yàn)、驗(yàn)證：在第一年結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，決策下年管理方法，如果是肥料因

　　素影響產(chǎn)量，可變量投入肥料。年終再總結(jié)分析，找出變化規(guī)律，將影響產(chǎn)量因素找準(zhǔn)。

　　第三年， 根據(jù)產(chǎn)量設(shè)計(jì)投肥方法：兩年的分析，找出土壤特性與產(chǎn)量的比例關(guān)系，根據(jù)

　　農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)，決策變量實(shí)施方法，進(jìn)行不同施肥方法試驗(yàn)，年終再總結(jié)，分析問(wèn)題，找出規(guī)律性變化。

　　經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還要不斷實(shí)踐，總結(jié)提高，直至建立一套標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)藝過(guò)程。三年的實(shí)驗(yàn)是花了學(xué)費(fèi)，獲取知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。

發(fā)表于 @ 2008年06月29日 10:42:00 |點(diǎn)擊數(shù)（）

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