智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域

發(fā)表時(shí)間：2022-08-08 10:34

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)與自動(dòng)化農(nóng)業(yè)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念源于美國(guó)，始于上世紀(jì)七八十年代，其實(shí)質(zhì)上是數(shù)字農(nóng)業(yè)，也叫精細(xì)農(nóng)作。一個(gè)典型例子是用衛(wèi)星定位系統(tǒng)與拖拉機(jī)自動(dòng)作業(yè)相結(jié)合，在田間精準(zhǔn)定位，進(jìn)行耕地、播種、收割、噴藥的自動(dòng)化操作。由于美國(guó)農(nóng)場(chǎng)規(guī)模大，幾千畝甚至幾萬(wàn)畝的農(nóng)場(chǎng)，一望無(wú)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(dòng)定位、定向、定量，精準(zhǔn)作業(yè)，結(jié)合相應(yīng)的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)具，即可將實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(chǔ)和指令的數(shù)字化執(zhí)行，并可以數(shù)字化統(tǒng)計(jì)、分析、判斷、比對(duì)和決策。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化，也是智能化和自動(dòng)化的技術(shù)基礎(chǔ)。從本質(zhì)上講，農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)化、數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，是同一個(gè)問(wèn)題的不同側(cè)面和視角。

2、土壤水分、墑情檢測(cè)與灌溉

使用傳感器可以進(jìn)行土壤水分、墑情檢測(cè)并傳回?cái)?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理，能準(zhǔn)確了解不同作物對(duì)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(qiáng)度，由控制中心進(jìn)行流速和水量控制。當(dāng)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。

根據(jù)不同作物，需要預(yù)先設(shè)定不同作物植株生長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)實(shí)、籽實(shí)成熟等不同時(shí)期對(duì)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(dòng)力、降低成本的同時(shí)，最大限度地提高可持續(xù)產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益。

3、肥力檢測(cè)與精準(zhǔn)施肥

不同地塊、不同作物和不同生長(zhǎng)期，對(duì)肥料養(yǎng)分的需求都不同。需要有代表性地對(duì)不同地塊的土壤養(yǎng)分和肥料養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)不同作物生長(zhǎng)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(zhǎng)期、肥料品種，有針對(duì)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(shù)和總量，也就是測(cè)土配方施肥。

智慧施肥技術(shù)，就是要準(zhǔn)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(mǎn)足作物生產(chǎn)營(yíng)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(dá)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(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

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(guī)律有關(guān)。傳統(tǒng)的病蟲(chóng)害防治需要人工田間探查，但大面積作業(yè)的農(nóng)田，病蟲(chóng)害探查檢測(cè)工作量大且準(zhǔn)確性低，不能及時(shí)準(zhǔn)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。

智慧農(nóng)業(yè)的病蟲(chóng)害防治，就是通過(guò)田間傳感器對(duì)自然環(huán)境因子的檢測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)定作物品種、種植方式，結(jié)合病蟲(chóng)害自然發(fā)生規(guī)律和歷史發(fā)生資料，通過(guò)遙感、航拍及人工核查驗(yàn)證，進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，并監(jiān)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(jī)械噴施、飛機(jī)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(wèi)星遙感和航拍可以通過(guò)對(duì)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(zhǎng)情況、病蟲(chóng)害危害情況信息，提出施肥、灌溉、病蟲(chóng)防治的宏觀策略，制定作業(yè)方案。也通過(guò)成熟季節(jié)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。

6、溫室大棚自動(dòng)化

智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)在保護(hù)地栽培領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)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(fēng)、溫度控制、光照控制、采收、分級(jí)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冉档陀霉ぃ岣咦鳂I(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。溫室大棚的投入高，但產(chǎn)出也高，可達(dá)到畝產(chǎn)數(shù)萬(wàn)元產(chǎn)能，經(jīng)濟(jì)效益也很可觀，所以在公司化經(jīng)營(yíng)和農(nóng)戶(hù)式生產(chǎn)中，智慧農(nóng)業(yè)的認(rèn)可程度較高，應(yīng)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(lái)普遍關(guān)注的問(wèn)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(diǎn)（hazard analysis critical control point）思想，簡(jiǎn)稱(chēng)HACCP，是一種食品安全與衛(wèi)生的預(yù)防性管理體系，也是保證體系。

HACCP是對(duì)食品加工、運(yùn)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(chǔ)、分析和控制，從而保證食品達(dá)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(tǒng)的、連續(xù)性的食品衛(wèi)生預(yù)防和控制方法。HACCP不是“0”風(fēng)險(xiǎn)，而是建立在識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，減少或者降低食品安全中的風(fēng)險(xiǎn)。

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(cāng)儲(chǔ)物流、產(chǎn)品銷(xiāo)售每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)、物理、儀器和人工的綜合抽樣檢測(cè)、檢查、記錄，并通過(guò)數(shù)據(jù)、圖片、視頻等手段進(jìn)行自我存儲(chǔ)和展示給消費(fèi)者，可以通過(guò)編碼的標(biāo)識(shí)條形碼、二維碼等手段進(jìn)行查驗(yàn)。每一批甚至每一個(gè)產(chǎn)品都標(biāo)明品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)商、生產(chǎn)條件和出場(chǎng)時(shí)間，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)有據(jù)可查，可以追溯到問(wèn)題發(fā)生的具體環(huán)節(jié)和具體位置，可以追究責(zé)任者的責(zé)任，從而保證食品消費(fèi)安全。

8、倉(cāng)儲(chǔ)、物流和銷(xiāo)售管理

農(nóng)產(chǎn)品保鮮倉(cāng)儲(chǔ)、冷鏈運(yùn)輸和銷(xiāo)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(diǎn)，但很顯然也屬于智慧農(nóng)業(yè)的范疇。

近年來(lái)生鮮食品的冷鏈監(jiān)測(cè)傳感器、監(jiān)測(cè)信息的無(wú)線移動(dòng)傳輸、存儲(chǔ)記錄等技術(shù)手段越來(lái)越先進(jìn)，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，大型倉(cāng)儲(chǔ)的自動(dòng)化程度越來(lái)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(wù)手段越來(lái)越透明化和人性化，軟件管理系統(tǒng)可處理的信息量越來(lái)越大，購(gòu)物體驗(yàn)越來(lái)越好，幾近完美。

9、市場(chǎng)供求監(jiān)測(cè)和行業(yè)大數(shù)據(jù)

農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)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(méi)有人能說(shuō)的清楚，某種農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)需求量，也沒(méi)有人能說(shuō)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(yīng)該能夠滿(mǎn)足不同農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，并根據(jù)需求安排生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下的有計(jì)劃生產(chǎn)。這需要對(duì)消費(fèi)者飲食文化、飲食結(jié)構(gòu)、歷史銷(xiāo)售數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)能分布及其歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、匯總與分析，建立農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)大數(shù)據(jù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)能安排和及時(shí)調(diào)整。在這方面還有很多工作要做，有很長(zhǎng)的路要走。

10、植保無(wú)人機(jī)及農(nóng)機(jī)服務(wù)共享經(jīng)濟(jì)

植保無(wú)人機(jī)是一種小農(nóng)機(jī)具，也是一個(gè)典型的智慧農(nóng)業(yè)作業(yè)手段。近年來(lái)，植保無(wú)人機(jī)應(yīng)用得到迅速普及，據(jù)統(tǒng)計(jì)2019年一年的植保無(wú)人機(jī)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(shì)，為普及應(yīng)用創(chuàng)造了條件，具有良好的發(fā)展前景。

植保無(wú)人機(jī)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(dòng)強(qiáng)度高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)工，作業(yè)效率低、風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題，每年農(nóng)藥中毒人數(shù)以十萬(wàn)計(jì)，危害極大。而且由于人工施藥作業(yè)速度慢，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法進(jìn)行大面積作業(yè)，常常錯(cuò)過(guò)了病蟲(chóng)害最佳防治時(shí)機(jī)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。采用植保無(wú)人機(jī)噴施農(nóng)藥，定量、定高、定速、定路線，自動(dòng)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(fù)噴施。熟練的無(wú)人機(jī)駕駛員，一天作業(yè)面積可以達(dá)到500畝，費(fèi)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(wú)人機(jī)還可以進(jìn)行草籽播種、葉面肥噴施、除草劑噴施、作物長(zhǎng)勢(shì)航拍檢測(cè)、病蟲(chóng)害監(jiān)控等田間作業(yè)。雖然購(gòu)買(mǎi)無(wú)人機(jī)成本也比較高，也不適合一家一戶(hù)農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)，但通過(guò)由地方供銷(xiāo)社組織飛防服務(wù)隊(duì)、無(wú)人機(jī)服務(wù)聯(lián)盟、農(nóng)機(jī)服務(wù)銀行等共享經(jīng)濟(jì)服務(wù)模式，比較好地解決了無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用。類(lèi)似的服務(wù)模式還有農(nóng)田翻耕、整機(jī)、耙地、作物收割等農(nóng)用拖拉機(jī)和大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械的共享應(yīng)用。

盡管現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)有不短的歷史，但智慧農(nóng)業(yè)卻是一個(gè)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(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(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售全產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)；從生產(chǎn)裝備、監(jiān)測(cè)監(jiān)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(yīng)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(jì)效益，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，具有廣闊的應(yīng)用前景，成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方向。但當(dāng)前，智慧農(nóng)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。